Aine struktuur.

Keemilistesse vastasmõjudesse ei astu mitte üksikud aatomid ega molekulid, vaid ained.
Meie ülesanne on tutvuda aine ehitusega.

Madalatel temperatuuridel on ained stabiilses tahkes olekus.

☼ Kõige kõvem aine looduses on teemant. Teda peetakse kõigi kalliskivide ja vääriskivide kuningaks. Ja selle nimi tähendab kreeka keeles "hävimatut". Teemante on pikka aega peetud imelisteks kivideks. Usuti, et teemante kandev inimene ei tunne kõhuhaigusi, mürk teda ei mõjuta, ta säilitab oma mälu ja rõõmsa tuju kõrge eani, naudib kuninglikku soosingut.

☼ Teemanti, mis on läbinud ehete töötlemise – lõikamise, poleerimise, nimetatakse teemantiks.

Sulamisel rikutakse termiliste vibratsioonide tagajärjel osakeste järjekorda, need muutuvad liikuvaks, samas kui keemilise sideme olemus ei rikuta. Seega pole tahke ja vedela oleku vahel põhimõttelisi erinevusi.
Vedelikus ilmneb voolavus (st võime võtta anuma kuju).

vedelkristallid.

Vedelkristallid avastati 19. sajandi lõpus, kuid neid on uuritud viimase 20-25 aasta jooksul. Paljud kaasaegse tehnoloogia kuvaseadmed, näiteks mõned elektroonilised kellad, miniarvutid, töötavad vedelkristallidel.

Üldiselt kõlavad sõnad "vedelkristallid" mitte vähem ebatavaliselt kui "kuum jää". Kuid tegelikult võib jää olla ka kuum, sest. rõhul üle 10 000 atm. vesijää sulab temperatuuril üle 2000 C. Ebatavaline "vedelkristallide" kombinatsioon seisneb selles, et vedel olek näitab struktuuri liikuvust ja kristall võtab endale range korra.

Kui aine koosneb pikliku või lamellse kujuga ja asümmeetrilise struktuuriga polüaatomilistest molekulidest, siis sulamisel on need molekulid üksteise suhtes teatud viisil orienteeritud (nende pikad teljed on paralleelsed). Sel juhul saavad molekulid vabalt liikuda iseendaga paralleelselt, s.t. süsteem omandab vedelikule iseloomuliku voolavuse. Samas säilitab süsteem korrastatud struktuuri, mis määrab kristallidele iseloomulikud omadused.

Sellise konstruktsiooni suur liikuvus võimaldab seda juhtida väga nõrkade mõjutustega (termilised, elektrilised jne), s.t. sihikindlalt muuta aine omadusi, sealhulgas optilisi, väga vähese energiaga, mida tänapäeva tehnoloogias kasutatakse.

Kristallvõrede tüübid.

Iga keemiline aine moodustub suurest hulgast identsetest osakestest, mis on omavahel seotud.
Madalatel temperatuuridel, kui termiline liikumine on takistatud, on osakesed ruumis rangelt orienteeritud ja moodustavad kristallvõre.

Kristallrakk on geomeetriliselt õige osakeste paigutusega struktuur ruumis.

Kristallvõres endas eristuvad sõlmed ja sõlmedevaheline ruum.
Sama aine, olenevalt tingimustest (p, t, ...) eksisteerib erinevates kristallivormides (st neil on erinevad kristallvõred) - allotroopsete modifikatsioonidena, mis erinevad omaduste poolest.
Näiteks on teada neli süsiniku modifikatsiooni – grafiit, teemant, karbüün ja lonsdaleiit.

☼ Kristallilise süsiniku neljas sort "lonsdaleiit" on vähetuntud. Seda leiti meteoriitidest ja saadi kunstlikult ning selle ehitust uuritakse siiani.

☼ Tahm, koks, puusüsi klassifitseeriti süsiniku amorfseteks polümeerideks. Nüüdseks on aga teatavaks saanud, et need on ka kristalsed ained.

☼ Muide, tahmast leiti läikivaid musti osakesi, mida nad nimetasid "peegelsüsinikuks". Peegelsüsinik on keemiliselt inertne, kuumakindel, gaase ja vedelikke mitteläbilaskev, sileda pinnaga ja absoluutselt eluskudedega ühilduv.

☼ Grafiidi nimi tuleb itaaliakeelsest "grafitost" – kirjutan, joonistan. Grafiit on tumehallid, kerge metallilise läikega kristallid, millel on kihiline võre. Grafiidikristalli eraldiseisvad aatomikihid, mis on üksteisega suhteliselt nõrgalt seotud, on üksteisest kergesti eraldatavad.

KRISTALVÕRETE LIIGID

Erinevate kristallvõredega ainete omadused (tabel)

Kui kristallide kasvukiirus on jahutamisel madal, tekib klaasjas olek (amorfne).

Perioodilises süsteemis oleva elemendi asukoha ja selle lihtaine kristallvõre seos.

Elemendi positsiooni perioodilisustabelis ja sellele vastava elementaaraine kristallvõre vahel on tihe seos.

Ülejäänud elementide lihtainetel on metallist kristallvõre.

KINNITAMINE

Tutvu loengumaterjaliga, vasta oma vihikusse kirjalikult järgmistele küsimustele:
- Mis on kristallvõre?
- Mis tüüpi kristallvõred eksisteerivad?
- Kirjeldage iga kristallvõre tüüpi vastavalt plaanile:

Mis on kristallvõre sõlmedes, struktuuriüksus → Keemilise sideme tüüp sõlme osakeste vahel → Kristalli osakeste vastasmõju jõud → Kristallvõrest tulenevad füüsikalised omadused → Aine agregaatolek normaaltingimustes → Näited

Täitke selle teema ülesanded:

- Mis tüüpi kristallvõre on järgmistel igapäevaelus tavaliselt kasutatavatel ainetel: vesi, äädikhape (CH3COOH), suhkur (C12H22O11), kaaliumkloriidväetis (KCl), jõeliiv (SiO2) – sulamistemperatuur 1710 0C, ammoniaak (NH3), sool? Tehke üldistatud järeldus: millised aine omadused võivad määrata selle kristallvõre tüübi?
Vastavalt antud ainete valemitele: SiC, CS2, NaBr, C2 H2 - määrake iga ühendi kristallvõre tüüp (ioonne, molekulaarne) ja kirjeldage sellest lähtuvalt kõigi nelja aine füüsikalisi omadusi.
Treener number 1. "Kristallvõrgud"
Treener number 2. "Testi ülesanded"
Test (enesekontroll):

1) Ained, millel on reeglina molekulaarne kristallvõre:
a). tulekindel ja vees hästi lahustuv
b). sulav ja lenduv
sisse). Tahke ja elektrit juhtiv
G). Soojust juhtiv ja plastiline

2) Mõiste "molekul" ei ole kohaldatav aine struktuuriüksuse suhtes:

b). hapnikku

sisse). teemant

3) Aatomkristallvõre on iseloomulik:

a). alumiinium ja grafiit

b). väävel ja jood

sisse). ränioksiid ja naatriumkloriid

G). teemant ja boor

4) Kui aine on vees hästi lahustuv, kõrge sulamistemperatuuriga, elektrit juhtiv, siis selle kristallvõre:

AGA). molekulaarne

b). tuumaenergia

sisse). iooniline

G). metallist

Keemilistesse vastasmõjudesse ei astu mitte üksikud aatomid ega molekulid, vaid ained.

Meie ülesanne on tutvuda aine ehitusega.

Madalatel temperatuuridel on ained stabiilses tahkes olekus.

☼ Kõige kõvem aine looduses on teemant. Teda peetakse kõigi kalliskivide ja vääriskivide kuningaks. Ja selle nimi tähendab kreeka keeles "hävimatut". Teemante on pikka aega peetud imelisteks kivideks. Usuti, et teemante kandev inimene ei tunne kõhuhaigusi, mürk teda ei mõjuta, ta säilitab oma mälu ja rõõmsa tuju kõrge eani, naudib kuninglikku soosingut.

☼ Teemanti, mida ehteid töödeldakse – lõigatakse, poleeritakse, nimetatakse teemandiks.

Sulamisel rikutakse termiliste vibratsioonide tagajärjel osakeste järjekorda, need muutuvad liikuvaks, samas kui keemilise sideme olemus ei rikuta. Seega pole tahke ja vedela oleku vahel põhimõttelisi erinevusi.

Vedelikus ilmneb voolavus (st võime võtta anuma kuju).

vedelkristallid

Vedelkristallid avastati 19. sajandi lõpus, kuid neid on uuritud viimase 20-25 aasta jooksul. Paljud kaasaegse tehnoloogia kuvaseadmed, näiteks mõned elektroonilised kellad, miniarvutid, töötavad vedelkristallidel.

Üldiselt kõlavad sõnad "vedelkristallid" mitte vähem ebatavaliselt kui "kuum jää". Kuid tegelikult võib jää olla ka kuum, sest. rõhul üle 10 000 atm. vesijää sulab temperatuuril üle 200 0 C. Ebatavaline "vedelkristallide" kombinatsioon seisneb selles, et vedel olek näitab struktuuri liikuvust ja kristall võtab endale range korra.

Kui aine koosneb pikliku või lamellse kujuga ja asümmeetrilise struktuuriga polüaatomilistest molekulidest, siis sulamisel on need molekulid üksteise suhtes teatud viisil orienteeritud (nende pikad teljed on paralleelsed). Sel juhul saavad molekulid vabalt liikuda iseendaga paralleelselt, s.t. süsteem omandab vedelikule iseloomuliku voolavuse. Samas säilitab süsteem korrastatud struktuuri, mis määrab kristallidele iseloomulikud omadused.

Sellise konstruktsiooni suur liikuvus võimaldab seda juhtida väga nõrkade mõjutustega (termilised, elektrilised jne), s.t. sihikindlalt muuta aine omadusi, sealhulgas optilisi, väga vähese energiaga, mida tänapäeva tehnoloogias kasutatakse.

Kristallvõrede tüübid

Iga keemiline aine moodustub suurest hulgast identsetest osakestest, mis on omavahel seotud.

Madalatel temperatuuridel, kui termiline liikumine on takistatud, on osakesed ruumis ja vormis rangelt orienteeritud kristallvõre.

Kristallelement - see on geomeetriliselt õige osakeste paigutusega struktuur ruumis.

Kristallvõres endas eristuvad sõlmed ja sõlmedevaheline ruum.

Sama aine olenevalt tingimustest (lk, t,…) esineb erinevates kristallvormides (st neil on erinevad kristallvõred) - allotroopsete modifikatsioonidena, mis erinevad omaduste poolest.

Näiteks on teada neli süsiniku modifikatsiooni – grafiit, teemant, karbüün ja lonsdaleiit.

☼ Neljas kristalse süsiniku sort "lonsdaleite" on vähe tuntud. Seda leiti meteoriitidest ja saadi kunstlikult ning selle ehitust uuritakse siiani.

☼ Tahm, koks, puusüsi klassifitseeriti süsiniku amorfseteks polümeerideks. Nüüdseks on aga teatavaks saanud, et need on ka kristalsed ained.

☼ Muide, tahmast leiti läikivaid musti osakesi, mida nad nimetasid "peegelsüsinikuks". Peegelsüsinik on keemiliselt inertne, kuumakindel, gaase ja vedelikke mitteläbilaskev, sileda pinnaga ja absoluutselt eluskudedega ühilduv.

☼ Nimi grafiit tuleb itaaliakeelsest sõnast "graffito" – kirjutan, joonistan. Grafiit on tumehallid, kerge metallilise läikega kristallid, millel on kihiline võre. Grafiidikristalli eraldiseisvad aatomikihid, mis on üksteisega suhteliselt nõrgalt seotud, on üksteisest kergesti eraldatavad.

KRISTALVÕRETE LIIGID

	iooniline			metallist
Mis on kristallvõre sõlmedes, struktuuriüksus	ioonid	aatomid	molekulid	aatomid ja katioonid
Keemilise sideme tüüp sõlmeosakeste vahel	iooniline		kovalentne: polaarne ja mittepolaarne	metallist
Kristalliosakeste vastasmõju jõud	elektrostaatiline cal	kovalentne	molekulidevaheline nye	elektrostaatiline cal
Füüsikalised omadused tänu kristallvõrele	ioonide vahelised tõmbejõud on tugevad, T pl. (tulekindel), Vees kergesti lahustuv sula ja lahus juhivad elektrivoolu, mittelenduv (ilma lõhnata)	kovalentsed sidemed aatomite vahel on suured, T pl. ja T kip väga, ei lahustu vees sula ei juhi elektrit	Molekulidevahelised tõmbejõud on väikesed T pl. ↓, Mõned lahustuvad vees Neil on lõhn - nad on lenduvad	vastastikused jõud on suured T pl. , Kõrge soojus- ja elektrijuhtivus
Aine agregaatolek normaaltingimustes	tahke	tahke	raske, gaasiline, vedel	raske, vedelik (H g)
Näited	enamik sooli, leeliseid, tüüpilisi metallioksiide	C (teemant, grafiit), Si, Ge, B, SiO 2, CaC 2, SiC (karborund), BN, Fe 3 C, TaC (t pl. \u003d 3800 0 С) Punane ja must fosfor. Mõnede metallide oksiidid.	kõik gaasid, vedelikud, enamik mittemetalle: inertgaasid, halogeenid, H 2, N 2, O 2, O 3, P 4 (valge), S 8 . Mittemetallide vesinikuühendid, mittemetallide oksiidid: H 2 O, CO 2 "kuiv jää". enamik orgaanilisi ühendeid.	Metallid, sulamid

Kui kristallide kasvukiirus on jahutamisel madal, tekib klaasjas olek (amorfne).

1. Perioodilises süsteemis oleva elemendi asukoha ja selle lihtaine kristallvõre seos.

Elemendi positsiooni perioodilisustabelis ja sellele vastava elementaaraine kristallvõre vahel on tihe seos.

		Grupp
				III				VII	VIII
P e R ja umbes d								H2
						N 2	O2	F2
	III					P4	S8	Cl2
								Br2
								ma 2
Tüüp kristallvõre		metallist					tuumaenergia	molekulaarne

Ülejäänud elementide lihtainetel on metallist kristallvõre.

KINNITAMINE

Tutvu loengumaterjaliga, vasta oma vihikusse kirjalikult järgmistele küsimustele:

1. Mis on kristallvõre?
2. Mis tüüpi kristallvõred eksisteerivad?
3. Kirjeldage igat tüüpi kristallvõre vastavalt plaanile: Mis on kristallvõre sõlmedes, struktuuriüksus → Keemilise sideme tüüp sõlme osakeste vahel → Kristalli osakeste vastasmõju jõud → Kristalli füüsikalised omadused võre → Aine agregaatolek normaaltingimustes → Näited

Täitke selle teema ülesanded:

1. Mis tüüpi kristallvõre on järgmistel igapäevaelus laialdaselt kasutatavatel ainetel: vesi, äädikhape (CH 3 COOH), suhkur (C 12 H 22 O 11), kaaliumkloriidväetis (KCl), jõeliiv (SiO 2) - sulamine punkt 1710 0 C , ammoniaak (NH 3), lauasool? Tehke üldistatud järeldus: millised aine omadused võivad määrata selle kristallvõre tüübi?
2. Vastavalt antud ainete valemitele: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - määrake iga ühendi kristallvõre tüüp (ioonne, molekulaarne) ja kirjeldage sellest lähtuvalt nende nelja füüsikalisi omadusi. ained.
   
3. Treener number 1. "Kristallvõrgud"
   
4. Treener number 2. "Testi ülesanded"
   
5. Test (enesekontroll):

1) Ained, millel on reeglina molekulaarne kristallvõre:

a). tulekindel ja vees hästi lahustuv
b). sulav ja lenduv
sisse). Tahke ja elektrit juhtiv
G). Soojust juhtiv ja plastiline

2) mõiste "molekul" ei ole kohaldatav seoses aine struktuuriüksusega:

a). vesi

b). hapnikku

sisse). teemant

G). osoon

3) Aatomkristallvõre on iseloomulik:

a). alumiinium ja grafiit

b). väävel ja jood

sisse). ränioksiid ja naatriumkloriid

G). teemant ja boor

4) Kui aine on vees hästi lahustuv, kõrge sulamistemperatuuriga ja elektrit juhtiv, siis selle kristallvõre:

a). molekulaarne

b). tuumaenergia

sisse). iooniline

G). metallist

Juhend

Nagu nime enda järgi võib kergesti arvata, leidub metallist võre tüüpi metallides. Need ained on tavaliselt kõrge temperatuur sulamine, metalliline läige, kõvadus, on head elektrivoolu juhid. Pidage meeles, et seda tüüpi võre kohtades on kas neutraalsed aatomid või positiivselt laetud ioonid. Sõlmede vahedes on elektronid, mille migratsioon tagab selliste ainete kõrge elektrijuhtivuse.

Ioonilist tüüpi kristallvõre. Tuleb meeles pidada, et see on omane ka sooladele. Iseloomulik - tuntud lauasoola, naatriumkloriidi kristallid. Selliste võre sõlmedes vahelduvad positiivselt ja negatiivselt laetud ioonid. Sellised ained on reeglina tulekindlad, madala lenduvusega. Nagu võite arvata, on need ioonset tüüpi.

Kristallvõre aatomitüüp on omane lihtsatele ainetele - mittemetallidele, mis tavatingimustes on tahked ained. Näiteks väävel, fosfor,. Selliste võre kohtades on neutraalsed aatomid, mis on omavahel seotud kovalentse keemilise sidemega. Selliseid aineid iseloomustab infusioonivõime, vees lahustumatus. Mõned (näiteks süsinik kujul) - erakordselt kõrge kõvadus.

Lõpuks on viimast tüüpi võre molekulaarne. See esineb ainetes, mis on normaalsetes tingimustes vedelal või gaasilisel kujul. Nagu jällegi, saab sellest kergesti aru, et selliste võre sõlmedes on molekulid. Need võivad olla kas mittepolaarsed (lihtsatele gaasidele nagu Cl2, O2) või polaarsed (kõige kuulsam näide on vesi H2O). Seda tüüpi võrega ained ei juhi voolu, on lenduvad ja neil on madal sulamistemperatuur.

Allikad:

• võre tüüp

Temperatuur sulamine tahket ainet mõõdetakse selle puhtusastme määramiseks. Puhta aine lisandid alandavad tavaliselt temperatuuri sulamine või suurendada intervalli, mille jooksul ühend sulab. Kapillaarmeetod on klassikaline lisandite jälgimise meetod.

Sa vajad

• – uuritav aine;
• - ühest otsast suletud klaaskapillaar (läbimõõt 1 mm);
• - klaastoru läbimõõduga 6-8 mm ja pikkusega vähemalt 50 cm;
• - soojendusega plokk.

Juhend

Suruge eelnevalt kuivatatud katsealune uhmris kõige väiksemaks. Võtke kapillaar ettevaatlikult ja kastke lahtine ots ainesse, samal ajal kui osa sellest peaks langema kapillaari.

Asetage klaastoru vertikaalselt kõvale pinnale ja laske kapillaar sellest mitu korda suletud otsaga allapoole. See aitab kaasa aine tihenemisele. Temperatuuri määramiseks peaks aine kolonn kapillaaris olema umbes 2-5 mm.

Asetage kapillaartermomeeter kuumutatud plokki ja jälgige uuritava aine muutumist temperatuuri tõustes. Termomeeter enne ja kütmise ajal ei tohiks puudutada ploki seinu ega muid tugevalt kuumutatud pindu, vastasel juhul võib see lõhkeda.

Pange tähele temperatuuri, mille juures esimesed tilgad kapillaari ilmuvad (alates sulamine) ja temperatuur, mille juures viimased ained kaovad (lõpp sulamine). Selle intervalli jooksul hakkab aine taanduma kuni täieliku üleminekuni vedelasse olekusse. Analüüsimisel pöörake tähelepanu ka aine muutumisele või lagunemisele.

Korrake mõõtmisi veel 1-2 korda. Esitage iga mõõtmise tulemused vastava temperatuurivahemikuna, mille jooksul aine läheb tahkest olekust vedelasse. Analüüsi lõpus tehke järeldus uuritava aine puhtuse kohta.

Seotud videod

Kristallides paiknevad keemilised osakesed (molekulid, aatomid ja ioonid) kindlas järjekorras, teatud tingimustel moodustavad korrapäraseid sümmeetrilisi hulktahukaid. Kristallvõre on nelja tüüpi – ioonsed, aatom-, molekulaarsed ja metallilised.

kristallid

Kristalli olekut iseloomustab osakeste paigutuses kaugjärjekorra olemasolu, samuti kristallvõre sümmeetria. Tahkeid kristalle nimetatakse kolmemõõtmelisteks moodustisteks, milles igas suunas kordub sama struktuurielement.

Kristallide õige kuju on tingitud nende sisemisest struktuurist. Kui asendada neis olevad molekulid, aatomid ja ioonid nende osakeste raskuskeskmete asemel punktidega, saame kolmemõõtmelise regulaarjaotuse - . Selle struktuuri korduvaid elemente nimetatakse elementaarrakkudeks ja punkte kristallvõre sõlmedeks. Kristalle on mitut tüüpi, sõltuvalt neid moodustavatest osakestest ja ka nendevahelise keemilise sideme olemusest.

Ioonilised kristallvõred

Ioonkristallid moodustavad anioone ja katioone, mille vahel on. Seda tüüpi kristallid sisaldavad enamiku metallide sooli. Iga katioon tõmbab aniooni külge ja tõrjub seda teised katioonid, mistõttu on võimatu eraldada üksikuid molekule ioonkristallides. Kristalli võib pidada üheks tohutuks ja selle suurus ei ole piiratud, see on võimeline siduma uusi ioone.

Aatomi kristallvõred

Aatomikristallides ühendavad üksikud aatomid kovalentsete sidemetega. Nagu ioonseid kristalle, võib neid vaadelda ka tohutute molekulidena. Samas on aatomikristallid väga kõvad ja vastupidavad, ei juhi hästi elektrit ja ei kuumene. Need on praktiliselt lahustumatud, neid iseloomustab madal reaktsioonivõime. Aatomvõrega ained sulavad väga kõrgel temperatuuril.

molekulaarsed kristallid

Molekulaarsed kristallvõred tekivad molekulidest, mille aatomeid ühendavad kovalentsed sidemed. Seetõttu mõjuvad molekulide vahel nõrgad molekulaarjõud. Selliseid kristalle iseloomustab madal kõvadus, madal sulamistemperatuur ja kõrge voolavus. Nendest moodustuvad ained, samuti nende sulad ja lahused on halvad elektrivoolu juhid.

Metallist kristallivõred

Metallide kristallvõredes paiknevad aatomid maksimaalse tihedusega, nende sidemed on delokaliseerunud, ulatuvad kogu kristallini. Sellised kristallid on läbipaistmatud, metallilise läikega, kergesti deformeeruvad ning juhivad hästi elektrit ja soojust.

See klassifikatsioon kirjeldab ainult äärmuslikke juhtumeid, enamik anorgaaniliste ainete kristalle kuulub vahetüüpidesse - molekulaar-kovalentne, kovalentne jne. Näiteks on grafiidikristall, iga kihi sees on kovalentsed-metallilised sidemed ja kihtide vahel - molekulaarne.

Allikad:

• alhimik.ru, tahked

Teemant on mineraal, mis kuulub süsiniku ühe allotroopse modifikatsiooni hulka. Selle eripäraks on kõrge kõvadus, mis annab sellele õigusega kõige kõvema aine tiitli. Teemant on üsna haruldane mineraal, kuid samal ajal kõige levinum. Selle erakordne kõvadus leiab selle rakenduse masinaehituses ja tööstuses.

Juhend

Teemantil on aatomkristallvõre. Molekuli aluseks olevad süsinikuaatomid on paigutatud tetraeedri kujul, mistõttu on teemandil nii suur tugevus. Kõik aatomid on omavahel ühendatud tugevate kovalentsete sidemetega, mis tekivad lähtuvalt molekuli elektronstruktuurist.

Süsinikuaatomil on orbitaalide sp3 hübridisatsioon, mis paiknevad 109 kraadise ja 28-minutilise nurga all. Hübriidorbitaalide kattumine toimub horisontaaltasandil sirgjooneliselt.

Seega, kui orbitaalid kattuvad sellise nurga all, on tsentreeritud

Nagu me teame, koosneb igasugune aine looduses väiksematest osakestest. Need on omakorda ühendatud ja moodustavad teatud struktuuri, mis määrab konkreetse aine omadused.

Aatom on omane ja esineb madalatel temperatuuridel ja kõrgel rõhul. Tegelikult omandavad metallid ja mitmed muud materjalid just tänu sellele iseloomuliku tugevuse.

Selliste ainete struktuur molekulaarsel tasemel näeb välja nagu kristallvõre, mille iga aatom on oma naabriga ühendatud tugevaima looduses eksisteeriva ühendiga - kovalentse sidemega. Kõik väikseimad elemendid, mis moodustavad struktuure, on paigutatud korrapäraselt ja teatud perioodilisusega. Kujutades võrku, mille nurkades paiknevad aatomid ja mida ümbritseb alati sama arv satelliite, aatomikristallvõre oma struktuuri praktiliselt ei muuda. On hästi teada, et ainuke viis puhta metalli või sulami struktuuri muuta on kuumutamine. Mida kõrgem on temperatuur, seda tugevamad on sidemed võres.

Teisisõnu, aatomkristallvõre on materjalide tugevuse ja kõvaduse võti. Sel juhul tuleks aga arvestada, et aatomite paigutus sisse erinevaid aineid kirves võib samuti erineda, mis omakorda mõjutab tugevusastet. Nii on näiteks teemant ja grafiit, mille koostises on sama süsinikuaatom, üksteisest tugevuse poolest äärmiselt erinevad: teemant asub Maal, grafiit aga võib kooruda ja puruneda. Fakt on see, et grafiidi kristallvõres on aatomid paigutatud kihtidena. Iga kiht meenutab kärgstruktuuri, milles süsinikuaatomid on üsna nõrgalt liigendatud. Selline struktuur põhjustab pliiatsijuhtmete kihilist murenemist: purunemisel kooruvad grafiidi osad lihtsalt maha. Teine asi on teemant, mille kristallvõre koosneb ergastatud süsinikuaatomitest, see tähendab neist, mis on võimelised moodustama 4 tugevat sidet. Sellise liigenduse hävitamine on lihtsalt võimatu.

Lisaks on metallide kristallvõredel teatud omadused:

1. Võreperiood- väärtus, mis määrab kahe külgneva aatomi tsentrite vahelise kauguse, mõõdetuna piki võre serva. Üldtunnustatud nimetus ei erine matemaatikas kasutatavast: a, b, c - vastavalt võre pikkus, laius, kõrgus. Ilmselgelt on joonise mõõtmed nii väikesed, et kaugust mõõdetakse kõige väiksemates mõõtühikutes - kümnendik nanomeetrist või angströmid.

2. K - kooskõlastusnumber. Indikaator, mis määrab aatomite pakkimise tiheduse ühes võres. Sellest lähtuvalt on selle tihedus seda suurem, seda suurem on arv K. Tegelikult on see arv aatomite arv, mis on uuritavale aatomile võimalikult lähedal ja võrdsel kaugusel.

3. Võre alus. Samuti võre tihedust iseloomustav suurus. Näitab konkreetsesse uuritavasse rakku kuuluvate aatomite koguarvu.

4. Kompaktsuse tegur mõõdetakse võre kogumahu jagamisel kõigi selles sisalduvate aatomite ruumalaga. Nagu kaks eelmist, peegeldab see suurus uuritava võre tihedust.

Oleme käsitlenud vaid mõnda ainet, millel on aatomkristallvõre. Vahepeal on neid palju. Vaatamata suurele mitmekesisusele sisaldab kristall-aatomvõre ühikuid, mis on alati ühendatud vahenditega (polaarne või mittepolaarne). Lisaks on sellised ained vees praktiliselt lahustumatud ja neid iseloomustab madal soojusjuhtivus.

Looduses on kolme tüüpi kristallvõresid: kehakeskne kuup, näokeskne kuup, tihedalt pakitud kuusnurkne.

Räägime tahketest ainetest. Tahked ained võib jagada kahte suurde rühma: amorfne ja kristalne. Eraldame need põhimõttel, kas kord on või mitte.

AT amorfsed ained molekulid on paigutatud juhuslikult. Nende ruumilises paigutuses pole seaduspärasusi. Tegelikult on amorfsed ained väga viskoossed vedelikud, nii viskoossed, et on tahked.

Sellest ka nimi: “a-” on negatiivne osake, “morphe” on vorm. Amorfsete ainete hulka kuuluvad: klaasid, vaigud, vaha, parafiin, seep.

Korra puudumine osakeste paigutuses määrab amorfsete kehade füüsikalised omadused: need neil ei ole fikseeritud sulamistemperatuure. Soojenedes nende viskoossus järk-järgult väheneb ja järk-järgult muutuvad nad ka vedelaks.

Erinevalt amorfsetest ainetest on kristalseid. Kristallilise aine osakesed on ruumiliselt järjestatud. Seda nimetatakse kristallilise aine osakeste ruumilise paigutuse õigeks struktuuriks kristallvõre.

Erinevalt amorfsetest kehadest, kristalsed ained neil on fikseeritud sulamistemperatuurid.

Sõltuvalt sellest, millised osakesed on sees võre sõlmed ja sellest, millistest sidemetest need eristuvad: molekulaarne, tuumaenergia, iooniline ja metallist restid.

Miks on põhimõtteliselt oluline teada, mis on aine kristallvõre? Mida ta määratleb? Kõik. Struktuur määrab, kuidas aine keemilised ja füüsikalised omadused.

Lihtsaim näide on DNA. Kõigis maakera organismides on see üles ehitatud samast struktuurikomponentide komplektist: nelja tüüpi nukleotiididest. Ja milline elu mitmekesisus. Selle kõik määrab struktuur: nende nukleotiidide paigutuse järjekord.

Molekulaarkristallvõre.

Tüüpiline näide on vesi tahkes olekus (jää). Võresaidid sisaldavad terveid molekule. Ja hoidke neid koos molekulidevahelised interaktsioonid: vesiniksidemed, van der Waalsi jõud.

Need sidemed on nõrgad, seega on ka molekulaarvõre kõige hapram, on selliste ainete sulamistemperatuur madal.

Hea diagnostiline märk: kui ainel on tavatingimustes vedel või gaasiline olek ja/või sellel on lõhn, siis on sellel ainel tõenäoliselt molekulaarne kristallvõre. Vedel ja gaasiline olek on ju selle tagajärg, et kristalli pinnal olevad molekulid ei püsi hästi (sidemed on nõrgad). Ja nad on "puhutud". Seda omadust nimetatakse volatiilsuseks. Ja õhus hajuvad tühjenenud molekulid jõuavad meie haistmisorganiteni, mida subjektiivselt tunnetatakse lõhnana.

Molekulaarsel kristallvõrel on:

1. Mõned lihtsad mittemetallide ained: I 2, P, S (st kõik mittemetallid, millel puudub aatomvõre).
2. Peaaegu kõik orgaanilised ained ( välja arvatud soolad).
3. Ja nagu varem mainitud, on ained tavatingimustes vedelad või gaasilised (külmunud) ja/või lõhnaga (NH 3, O 2, H 2 O, happed, CO 2).

Aatomikristallvõre.

Aatomi kristallvõre sõlmedes on erinevalt molekulaarsest üksikud aatomid. Selgub, et kovalentsed sidemed hoiavad võre kinni (seovad ju neutraalseid aatomeid).

Klassikaline näide on kõvaduse tugevuse standard - teemant (keemiliselt on see lihtne süsinik). Ühendused: kovalentne mittepolaarne, kuna võre moodustavad ainult süsinikuaatomid.

Aga näiteks kvartskristallis (mille keemiline valem on SiO 2) on Si ja O aatomid Seetõttu tekivad sidemed kovalentne polaarne.

Aatomkristallvõrega ainete füüsikalised omadused:

1. tugevus, kõvadus
2. kõrge sulamistemperatuur (tulekindel)
3. mittelenduvad ained
4. lahustumatu (ei vees ega muudes lahustites)

Kõik need omadused tulenevad kovalentsete sidemete tugevusest.

Aatomikristallvõres on vähe aineid. Spetsiaalset mustrit pole, seega peate need lihtsalt meeles pidama:

1. Süsiniku (C) allotroopsed modifikatsioonid: teemant, grafiit.
2. Boor (B), räni (Si), germaanium (Ge).
3. Ainult kahel fosfori allotroopsel modifikatsioonil on aatomkristallvõre: punane fosfor ja must fosfor. (Valgel fosforil on molekulaarne kristallvõre).
4. SiC - karborund (ränikarbiid).
5. BN on boornitriid.
6. Ränidioksiid, mäekristall, kvarts, jõeliiv - kõik need ained on koostisega SiO 2.
7. Korund, rubiin, safiir - nende ainete koostis on Al 2 O 3.

Kindlasti tekib küsimus: C on nii teemant kui ka grafiit. Kuid need on täiesti erinevad: grafiit on läbipaistmatu, määrib, juhib elektrivoolu ja teemant on läbipaistev, ei määri ega juhi voolu. Need erinevad struktuuri poolest.

Ja siis, ja siis - aatomvõre, kuid erinev. Seetõttu on omadused erinevad.

Iooniline kristallvõre.

Klassikaline näide: lauasool: NaCl. Võre sõlmedes on üksikud ioonid: Na+ ja Cl–. Hoiab võre elektrostaatilisi tõmbejõude ioonide vahel ("pluss" tõmbab külge "miinus"), see tähendab ioonne side.

Ioonkristallvõred on üsna tugevad, kuid rabedad, selliste ainete sulamistemperatuurid on üsna kõrged (kõrgemad kui metalli esindajatel, kuid madalamad kui aatomvõrega ainetel). Paljud on vees lahustuvad.

Ioonse kristallvõre defineerimisega reeglina probleeme pole: kus on ioonside, seal on ioonne kristallvõre. See: kõik soolad, metallioksiidid, leelised(ja muud aluselised hüdroksiidid).

Metallist kristallvõre.

Metallrest on realiseeritud sisse lihtained metallid. Varem ütlesime, et kogu metallilise sideme hiilgust saab mõista ainult koos metallilise kristallvõrega. Tund on kätte jõudnud.

Metallide peamine omadus: elektronid peal väline energiatase halvasti hoitud, nii et neid on lihtne anda. Pärast elektroni kaotamist muutub metall positiivselt laetud iooniks - katiooniks:

Na 0 – 1e → Na +

Metallist kristallvõres toimuvad pidevalt tagasilöögi ja elektronide kinnitumise protsessid: ühes võrekohas eraldub elektron metalliaatomist. Moodustub katioon. Eraldunud elektroni tõmbab ligi teine ​​katioon (või seesama): tekib uuesti neutraalne aatom.

Metallkristallvõre sõlmed sisaldavad nii neutraalseid aatomeid kui ka metalli katioone. Ja vabad elektronid liiguvad sõlmede vahel:

Neid vabu elektrone nimetatakse elektrongaasiks. Just need määravad metallide lihtsate ainete füüsikalised omadused:

1. soojus- ja elektrijuhtivus
2. metalliline läige
3. vormitavus, plastilisus

See on metalliline side: metalli katioone tõmbavad neutraalsed aatomid ja kõik see on vabade elektronide abil "kokku liimitud".

Kuidas määrata kristallvõre tüüpi.

P.S. Kooli õppekavas ja USE programmis on sel teemal midagi, millega me päris nõus ei ole. Nimelt: üldistus, et igasugune metall-mittemetalli side on ioonne side. See oletus on tehtud teadlikult, ilmselt programmi lihtsustamiseks. Kuid see toob kaasa moonutusi. Ioonsete ja kovalentsete sidemete vaheline piir on tingimuslik. Igal sidemel on oma "ioonse" ja "kovalentse" protsent. Väheaktiivse metalliga sidemel on väike protsent "ioonsus", see on pigem kovalentne. Kuid USE programmi järgi on see "ümardatud" ioonse poole. See tekitab mõnikord absurdseid asju. Näiteks Al 2 O 3 on aatomkristallvõrega aine. Mis ioonilisusest me siin räägime. Ainult kovalentne side suudab aatomeid sel viisil hoida. Kuid vastavalt standardile "metall-mittemetall" kvalifitseerime selle sideme ioonseks. Ja selgub vastuolu: võre on aatom ja side on ioonne. Selleni viib liigne lihtsustamine.