אילו סוגים של סריג קריסטל אתה מכיר. סריג קריסטל - היפרמרקט של ידע. סריג קריסטל, וידאו

מבנה החומר.

לא אטומים או מולקולות בודדים נכנסים לאינטראקציות כימיות, אלא חומרים.
המשימה שלנו היא להכיר את מבנה החומר.

בטמפרטורות נמוכות, חומרים נמצאים במצב מוצק יציב.

☼ החומר הקשה ביותר בטבע הוא יהלום. הוא נחשב למלך כל אבני החן והאבנים היקרות. ופירוש שמו עצם ביוונית "בלתי ניתן להריסה". יהלומים נחשבו זה מכבר כאבנים מופלאות. האמינו שאדם העונד יהלומים אינו מכיר מחלות קיבה, רעל אינו משפיע עליו, הוא שומר על זיכרונו ומצב רוחו העליז עד גיל מבוגר, נהנה מחסד מלכותי.

☼ יהלום הנתון לעיבוד תכשיטים - חיתוך, ליטוש, נקרא יהלום.

במהלך ההיתוך, כתוצאה מרעידות תרמיות, מופר סדר החלקיקים, הם נעשים ניידים, בעוד אופי הקשר הכימי אינו מופר. לפיכך, אין הבדלים מהותיים בין המצב המוצק לנוזל.
נוזליות מופיעה בנוזל (כלומר, היכולת לקבל צורה של כלי).

גבישים נוזליים.

גבישים נוזליים התגלו בסוף המאה ה-19, אך נחקרו ב-20-25 השנים האחרונות. התקני תצוגה רבים של טכנולוגיה מודרנית, למשל, כמה שעונים אלקטרוניים, מיני מחשבים, פועלים על גבישים נוזליים.

באופן כללי, המילים "גבישים נוזליים" נשמעות לא פחות יוצאות דופן מ"קרח חם". עם זאת, למעשה, קרח יכול להיות גם חם, כי. בלחצים מעל 10,000 atm. קרח מים נמס בטמפרטורות מעל 2000 C. השילוב יוצא הדופן של "גבישים נוזליים" הוא שהמצב הנוזלי מעיד על ניידות המבנה, והגביש מקבל סדר קפדני.

אם חומר מורכב ממולקולות פוליאטומיות בעלות צורה מוארכת או למלרית ובעלת מבנה א-סימטרי, אז כשהוא נמס, מולקולות אלו מכוונות בצורה מסוימת זו לזו (הצירים הארוכים שלהן מקבילים). במקרה זה, המולקולות יכולות לנוע בחופשיות במקביל לעצמן, כלומר. המערכת רוכשת את הנזילות האופיינית לנוזל. יחד עם זאת, המערכת שומרת על מבנה מסודר הקובע את התכונות האופייניות לקריסטלים.

הניידות הגבוהה של מבנה כזה מאפשרת לשלוט בו על ידי השפעות חלשות מאוד (תרמיות, חשמליות וכו'), כלומר. לשנות בכוונה את התכונות של חומר, כולל אופטיות, עם מעט מאוד אנרגיה, המשמש בטכנולוגיה מודרנית.

סוגי סריג קריסטל.

כל חומר כימי נוצר על ידי מספר רב של חלקיקים זהים המחוברים ביניהם.
בטמפרטורות נמוכות, כאשר תנועה תרמית מעוכבת, החלקיקים מכוונים בקפדנות בחלל ויוצרים סריג קריסטל.

תא קריסטל הוא מבנה עם סידור נכון גיאומטרית של חלקיקים בחלל.

בסריג הגביש עצמו, נבדלים צמתים וחלל פנימי.
אותו חומר, בהתאם לתנאים (p, t, ...) קיים בצורות גבישיות שונות (כלומר, יש להם סריג גביש שונים) - שינויים אלוטרופיים הנבדלים בתכונותיהם.
לדוגמה, ידועים ארבעה שינויים של פחמן - גרפיט, יהלום, קרבין ולונסדלייט.

☼ הזן הרביעי של פחמן גבישי "lonsdaleite" אינו ידוע מעט. הוא נמצא במטאוריטים והושג באופן מלאכותי, והמבנה שלו עדיין נחקר.

☼ פיח, קוק, פחם סווגו כפולימרים אמורפיים של פחמן. אולם כעת נודע כי מדובר גם בחומרים גבישיים.

☼ אגב, בפיח נמצאו חלקיקים שחורים מבריקים, אותם כינו "פחמן מראה". פחמן מראה אינרטי מבחינה כימית, עמיד בחום, אטום לגזים ונוזלים, בעל משטח חלק ותאימות מוחלטת לרקמות חיות.

☼ השם של גרפיט בא מה"גרפיטו" האיטלקי - אני כותב, אני מצייר. גרפיט הוא גבישים אפור כהה עם ברק מתכתי קל, בעל סריג שכבות. שכבות נפרדות של אטומים בגביש גרפיט, הקשורות זו לזו בצורה חלשה יחסית, מופרדות בקלות זו מזו.

סוגי סריג קריסטל

מאפיינים של חומרים בעלי סריג גביש שונה (טבלה)

אם קצב צמיחת הגבישים נמוך עם הקירור, נוצר מצב זגוגי (אמורפי).

הקשר בין מיקומו של יסוד במערכת המחזורית לבין סריג הקריסטל של החומר הפשוט שלו.

קיים קשר הדוק בין מיקומו של יסוד בטבלה המחזורית לבין סריג הגביש של החומר היסודי המקביל לו.

החומרים הפשוטים של היסודות הנותרים הם בעלי סריג קריסטל מתכתי.

קְבִיעָה

למד את חומר ההרצאה, ענה על השאלות הבאות בכתב במחברת שלך:
- מהו סריג קריסטל?
- אילו סוגי סריג קריסטל קיימים?
- תאר כל סוג של סריג קריסטל לפי התוכנית:

מה יש בצמתים של סריג הגביש, יחידה מבנית → סוג הקשר הכימי בין חלקיקי הצומת → כוחות האינטראקציה בין חלקיקי הגביש → תכונות פיזיקליות עקב סריג הגביש → מצב מצטבר של חומר בתנאים רגילים → דוגמאות

השלם את המשימות בנושא זה:

- איזה סוג של סריג קריסטל יש לחומרים הבאים הנפוצים בחיי היומיום: מים, חומצה אצטית (CH3 COOH), סוכר (C12 H22 O11), דשן אשלג (KCl), חול נהר (SiO2) - נקודת התכה 1710 0C, אמוניה (NH3), מלח? עשה מסקנה כללית: אילו תכונות של חומר יכולות לקבוע את סוג סריג הגביש שלו?
לפי הנוסחאות של החומרים הנתונים: SiC, CS2, NaBr, C2 H2 - קבעו את סוג הסריג הגבישי (יוני, מולקולרי) של כל תרכובת ובהתאם לכך תארו את התכונות הפיזיקליות של כל אחד מארבעת החומרים.
מאמן מספר 1. "רשתות קריסטל"
מאמן מספר 2. "משימות בדיקה"
מבחן (שליטה עצמית):

1) חומרים בעלי סריג גביש מולקולרי, ככלל:
א). עקשן ומסיס מאוד במים
ב). מתיך והפכפך
ב). מוצק ומוליך חשמלי
ז). מוליכים תרמית ופלסטיק

2) המושג "מולקולה" אינו ישים ביחס ליחידה המבנית של חומר:

ב). חַמצָן

ב). יהלום

3) סריג הגביש האטומי אופייני ל:

א). אלומיניום וגרפיט

ב). גופרית ויוד

ב). תחמוצת סיליקון ונתרן כלורי

ז). יהלום ובורון

4) אם חומר מסיס מאוד במים, בעל נקודת התכה גבוהה, מוליך חשמלית, אז סריג הגביש שלו:

ו). מולקולרית

ב). גַרעִינִי

ב). יונית

ז). מַתַכתִי

לא אטומים או מולקולות בודדים נכנסים לאינטראקציות כימיות, אלא חומרים.

המשימה שלנו היא להכיר את מבנה החומר.

בטמפרטורות נמוכות, חומרים נמצאים במצב מוצק יציב.

☼ יהלום הנתון לעיבוד תכשיטים – חיתוך, ליטוש, נקרא יהלום.

במהלך ההיתוך, כתוצאה מרעידות תרמיות, מופר סדר החלקיקים, הם נעשים ניידים, בעוד אופי הקשר הכימי אינו מופר. לפיכך, אין הבדלים מהותיים בין המצב המוצק לנוזל.

נוזליות מופיעה בנוזל (כלומר, היכולת לקבל צורה של כלי).

גבישים נוזליים

באופן כללי, המילים "גבישים נוזליים" נשמעות לא פחות יוצאות דופן מ"קרח חם". עם זאת, למעשה, קרח יכול להיות גם חם, כי. בלחצים מעל 10,000 atm. קרח מים נמס בטמפרטורות מעל 200 0 C. השילוב יוצא הדופן של "גבישים נוזליים" הוא שהמצב הנוזלי מציין את הניידות של המבנה, והגביש מקבל סדר קפדני.

סוגי סריג קריסטל

כל חומר כימי נוצר על ידי מספר רב של חלקיקים זהים המחוברים ביניהם.

בטמפרטורות נמוכות, כאשר תנועה תרמית מעוכבת, החלקיקים מכוונים בקפדנות בחלל ובצורה סריג קריסטל.

תא קריסטל - זה מבנה עם סידור נכון גיאומטרי של חלקיקים בחלל.

בסריג הגביש עצמו, נבדלים צמתים וחלל פנימי.

אותו חומר בהתאם לתנאים (ע, ט,...) קיים בצורות גבישיות שונות (כלומר, יש להם סריגי גביש שונים) - שינויים אלוטרופיים הנבדלים בתכונותיהם.

לדוגמה, ידועים ארבעה שינויים של פחמן - גרפיט, יהלום, קרבין ולונסדלייט.

☼ הזן הרביעי של פחמן גבישי "לונסדלייט" אינו ידוע מעט. הוא נמצא במטאוריטים והושג באופן מלאכותי, והמבנה שלו עדיין נחקר.

☼ פיח, קוק, פחם סווגו כפולימרים אמורפיים של פחמן. אולם כעת נודע כי מדובר גם בחומרים גבישיים.

☼ השם גרפיט בא מה"גרפיטו" האיטלקי - אני כותב, אני מצייר. גרפיט הוא גבישים אפור כהה עם ברק מתכתי קל, בעל סריג שכבות. שכבות נפרדות של אטומים בגביש גרפיט, הקשורות זו לזו בצורה חלשה יחסית, מופרדות בקלות זו מזו.

סוגי סריג קריסטל

	יונית			מַתַכתִי
מה נמצא בצמתים של סריג הגביש, יחידה מבנית	יונים	אטומים	מולקולות	אטומים וקטיונים
סוג הקשר הכימי בין חלקיקי הקשר	יונית		קוולנטי: קוטבי ולא קוטבי	מַתַכתִי
כוחות של אינטראקציה בין חלקיקי גביש	אלקטרוסטטי cal	קוולנטי	אינטרמולקולרית ניי	אלקטרוסטטי cal
תכונות פיזיקליות עקב סריג הגביש	כוחות המשיכה בין היונים חזקים, T pl. (עַקשָׁן), מסיס בקלות במים נמס והתמיסה מוליכה זרם חשמלי, לא נדיף (ללא ריח)	קשרים קוולנטיים בין אטומים גדולים, T pl. וטי קיפ מאוד, אינם מסיסים במים ההיתוך אינו מוליך חשמל	כוחות המשיכה בין מולקולות קטנים T pl. ↓, חלקם מתמוססים במים יש להם ריח - הם נדיפים	כוחות האינטראקציה גדולים T pl. , מוליכות תרמית וחשמלית גבוהה
מצב מצטבר של חומר בתנאים רגילים	מוצק	מוצק	קָשֶׁה, גזי, נוזל	קָשֶׁה, נוזל (H ז)
דוגמאות	רוב המלחים, אלקליות, תחמוצות מתכות טיפוסיות	C (יהלום, גרפיט), Si, Ge, B, SiO 2, CaC 2, SiC (קרבורונדום), BN, Fe 3 C, TaC (t pl. \u003d 3800 0 С) זרחן אדום ושחור. תחמוצות של כמה מתכות.	כל הגזים, הנוזלים, רוב הלא-מתכות: גזים אינרטיים, הלוגנים, H 2 , N 2 , O 2 , O 3 , P 4 (לבן), S 8 . תרכובות מימן של לא-מתכות, תחמוצות של לא-מתכות: H 2 O, CO 2 "קרח יבש". רוב התרכובות האורגניות.	מתכות, סגסוגות

אם קצב צמיחת הגבישים נמוך עם הקירור, נוצר מצב זגוגי (אמורפי).

הקשר בין מיקומו של יסוד במערכת המחזורית לבין סריג הקריסטל של החומר הפשוט שלו.

קיים קשר הדוק בין מיקומו של יסוד בטבלה המחזורית לבין סריג הגביש של החומר היסודי המקביל לו.

		קְבוּצָה
			III			VII	VIII
פ ה ר ו על אודות ד						H2
				N 2	O2	F2
	III			P4	S8	Cl2
						Br2
						אני 2
סוג של סריג קריסטל		מַתַכתִי			גַרעִינִי	מולקולרית

החומרים הפשוטים של היסודות הנותרים הם בעלי סריג קריסטל מתכתי.

קְבִיעָה

למד את חומר ההרצאה, ענה על השאלות הבאות בכתב במחברת שלך:

מהו סריג קריסטל?
אילו סוגים של סריג קריסטל קיימים?
תאר כל סוג של סריג גביש לפי התוכנית: מה נמצא בצמתים של סריג הגביש, יחידה מבנית → סוג הקשר הכימי בין חלקיקי הצומת → כוחות האינטראקציה בין חלקיקי הגביש → תכונות פיזיקליות עקב הגביש סריג → מצב מצטבר של חומר בתנאים רגילים → דוגמאות

השלם את המשימות בנושא זה:

איזה סוג של סריג קריסטל יש לחומרים הבאים בשימוש נרחב בחיי היומיום: מים, חומצה אצטית (CH 3 COOH), סוכר (C 12 H 22 O 11), דשן אשלג (KCl), חול נהר (SiO 2) - התכה נקודה 1710 0 C , אמוניה (NH 3), מלח שולחן? עשה מסקנה כללית: אילו תכונות של חומר יכולות לקבוע את סוג סריג הגביש שלו?
על פי הנוסחאות של החומרים הנתונים: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - קבעו את סוג סריג הגביש (יוני, מולקולרי) של כל תרכובת ובהתבסס על כך, תארו את התכונות הפיזיקליות של כל אחת מהארבעה חומרים.
מאמן מספר 1. "רשתות קריסטל"
מאמן מספר 2. "משימות בדיקה"
מבחן (שליטה עצמית):

1) חומרים בעלי סריג גביש מולקולרי, ככלל:

א). עקשן ומסיס מאוד במים
ב). מתיך והפכפך
ב). מוצק ומוליך חשמלי
ז). מוליכים תרמית ופלסטיק

2) המושג "מולקולה" לא ישיםביחס ליחידה המבנית של החומר:

א). מים

ב). חַמצָן

ב). יהלום

ז). אוֹזוֹן

3) סריג הגביש האטומי אופייני ל:

א). אלומיניום וגרפיט

ב). גופרית ויוד

ב). תחמוצת סיליקון ונתרן כלורי

ז). יהלום ובורון

4) אם חומר מסיס מאוד במים, בעל נקודת התכה גבוהה ומוליך חשמלית, אזי סריג הגביש שלו:

א). מולקולרית

ב). גַרעִינִי

ב). יונית

ז). מַתַכתִי

הוראה

כפי שניתן לנחש בקלות מהשם עצמו, הסוג המתכתי של הסריג נמצא במתכות. חומרים אלו הם בדרך כלל טמפרטורה גבוהההתכה, ברק מתכתי, קשיות, הם מוליכים טובים של זרם חשמלי. זכור כי באתרים של סוג זה של סריג יש או אטומים ניטרליים או יונים טעונים חיובית. במרווחים בין הצמתים ישנם אלקטרונים, שהנדידה שלהם מבטיחה מוליכות חשמלית גבוהה של חומרים כאלה.

סוג יוני של סריג קריסטל. צריך לזכור שזה טבוע גם במלחים. מאפיין - גבישים של מלח השולחן הידוע, נתרן כלורי. בצמתים של סריג כאלה מתחלפים לסירוגין יונים בעלי מטען חיובי ושלילי. חומרים כאלה, ככלל, הם עקשן, עם תנודתיות נמוכה. כפי שאתה יכול לנחש, הם מהסוג היוני.

הסוג האטומי של סריג הקריסטל טבוע בחומרים פשוטים - לא-מתכות, שבתנאים רגילים הם מוצקים. לדוגמה, גופרית, זרחן,. באתרים של סריג כזה יש אטומים ניטרליים הקשורים זה לזה בקשר כימי קוולנטי. חומרים כאלה מאופיינים באי-פיזור, אי-מסיסות במים. חלקם (למשל, פחמן בצורה) - קשיות גבוהה במיוחד.

לבסוף, הסוג האחרון של הסריג הוא מולקולרי. זה מתרחש בחומרים שנמצאים בתנאים רגילים בצורה נוזלית או גזית. כמו שוב, ניתן להבין בקלות, בצמתים של סריג כזה יש מולקולות. הם יכולים להיות לא קוטביים (לגזים פשוטים כגון Cl2, O2) או קוטביים (הדוגמה המפורסמת ביותר היא מים H2O). חומרים עם סריג מסוג זה אינם מוליכים זרם, הם נדיפים ובעלי נקודות התכה נמוכות.

מקורות:

סוג סריג

טֶמפֶּרָטוּרָה הַתָכָההמוצק נמדד כדי לקבוע את מידת הטוהר שלו. זיהומים בחומר טהור בדרך כלל מורידים את הטמפרטורה הַתָכָהאו להגדיל את המרווח שבו התרכובת נמסה. השיטה הקפילרית היא השיטה הקלאסית לניטור זיהומים.

אתה תצטרך

- חומר בדיקה;
- נימי זכוכית אטומים בקצה אחד (קוטר 1 מ"מ);
- צינור זכוכית בקוטר של 6-8 מ"מ ואורך של 50 ס"מ לפחות;
- בלוק מחומם.

הוראה

חבט את הנבדק המיובש מראש במכתש לתוך הקטן ביותר. קח בזהירות את הנימים והטבל את הקצה הפתוח לתוך החומר, בעוד שחלק ממנו צריך ליפול לתוך הנימים.

העמידו את צינור הזכוכית בצורה אנכית על משטח קשיח והפילו את הנימים דרכו מספר פעמים כשהקצה האטום כלפי מטה. זה תורם לדחיסת החומר. כדי לקבוע את הטמפרטורה, עמודת החומר בנימי צריכה להיות בערך 2-5 מ"מ.

הנח את מד החום הנימים בבלוק המחומם וצפה בשינוי בחומר הנבדק עם עליית הטמפרטורה. המדחום לפני ובמהלך החימום לא אמור לגעת בקירות הבלוק ובמשטחים מחוממים חזק אחרים, אחרת הוא עלול להתפוצץ.

שימו לב לטמפרטורה שבה מופיעות הטיפות הראשונות בנימים (ההתחלה הַתָכָה), והטמפרטורה שבה נעלמים החומרים האחרונים (סוף הַתָכָה). במרווח זה, החומר מתחיל לשקוע עד למעבר המוחלט למצב נוזלי. בעת ניתוח, שימו לב גם לשינוי או פירוק החומר.

חזור על המדידות 1-2 פעמים נוספות. הציגו את התוצאות של כל מדידה בצורה של מרווח הטמפרטורות המתאים שבמהלכו החומר עובר ממצב מוצק לנוזל. בסוף הניתוח, עשה מסקנה לגבי טוהר החומר הנבדק.

סרטונים קשורים

בגבישים, חלקיקים כימיים (מולקולות, אטומים ויונים) מסודרים בסדר מסוים, בתנאים מסוימים הם יוצרים פולי-הדרה סימטרית רגילה. ישנם ארבעה סוגים של סריג קריסטל - יוני, אטומי, מולקולרי ומתכתי.

קריסטלים

המצב הגבישי מאופיין בנוכחות של סדר ארוך טווח בסידור החלקיקים, כמו גם בסימטריה של סריג הגביש. גבישים מוצקים נקראים תצורות תלת מימדיות שבהן אותו אלמנט מבני חוזר על עצמו לכל הכיוונים.

הצורה הנכונה של גבישים נובעת מהמבנה הפנימי שלהם. אם נחליף מולקולות, אטומים ויונים שבהם בנקודות במקום במרכזי הכובד של החלקיקים הללו, נקבל התפלגות סדירה תלת מימדית - . האלמנטים החוזרים של המבנה שלו נקראים תאים יסודיים, והנקודות נקראות הצמתים של סריג הגביש. ישנם מספר סוגים של גבישים בהתאם לחלקיקים היוצרים אותם, כמו גם לאופי הקשר הכימי ביניהם.

סריג קריסטל יוני

גבישים יוניים יוצרים אניונים וקטיונים, ביניהם יש. סוג זה של גבישים כולל מלחים של רוב המתכות. כל קטיון נמשך לאניון ונדחה על ידי קטיונים אחרים, ולכן אי אפשר לבודד מולקולות בודדות בגביש יוני. הקריסטל יכול להיחשב כאחד ענק, וגודלו אינו מוגבל, הוא מסוגל לחבר יונים חדשים.

סריג קריסטל אטומי

בגבישים אטומיים, אטומים בודדים מאוחדים על ידי קשרים קוולנטיים. כמו גבישים יוניים, ניתן לראות בהם גם מולקולות ענקיות. יחד עם זאת, גבישים אטומיים הם מאוד קשים ועמידים, הם לא מוליכים חשמל וחום טוב. הם כמעט בלתי מסיסים, הם מאופיינים בתגובתיות נמוכה. חומרים בעלי סריג אטומי נמס בטמפרטורות גבוהות מאוד.

גבישים מולקולריים

סריגי גביש מולקולריים נוצרים ממולקולות, שהאטומים שלהן מאוחדים בקשרים קוולנטיים. בגלל זה, כוחות מולקולריים חלשים פועלים בין המולקולות. גבישים כאלה מאופיינים בקשיות נמוכה, נקודת התכה נמוכה ונזילות גבוהה. החומרים שהם יוצרים, כמו גם ההמסות והתמיסות שלהם, הם מוליכים גרועים של זרם חשמלי.

סריג קריסטל מתכתי

בסריגי הגביש של מתכות, אטומים ממוקמים בצפיפות מקסימלית, הקשרים שלהם מנותקים, הם משתרעים על הגביש כולו. גבישים כאלה הם אטומים, בעלי ברק מתכתי, מתעוותים בקלות ומוליכים חשמל וחום היטב.

סיווג זה מתאר רק מקרים קיצוניים, רוב הגבישים של חומרים אי-אורגניים שייכים לסוגי ביניים - מולקולרי-קוולנטי, קוולנטי וכדומה. דוגמה לכך הוא גביש גרפיט, בתוך כל שכבה יש לו קשרים קוולנטיים-מתכתיים, ובין שכבות - מולקולרי.

מקורות:

alhimik.ru, Solids

יהלום הוא מינרל השייך לאחד השינויים האלוטרופיים של פחמן. המאפיין הייחודי שלו הוא הקשיות הגבוהה שלו, מה שמזכה אותו בצדק בתואר החומר הקשה ביותר. יהלום הוא מינרל נדיר למדי, אך יחד עם זאת הנפוץ ביותר. קשיותו יוצאת הדופן מוצאת את יישומו בהנדסת מכונות ובתעשייה.

הוראה

ליהלום יש סריג קריסטל אטומי. אטומי הפחמן המרכיבים את הבסיס של המולקולה מסודרים בצורה של טטרהדרון, וזו הסיבה שיש ליהלום חוזק כה גבוה. כל האטומים מחוברים בקשרים קוולנטיים חזקים, שנוצרים על סמך המבנה האלקטרוני של המולקולה.

לאטום הפחמן יש הכלאה sp3 של אורביטלים, הממוקמים בזווית של 109 מעלות ו-28 דקות. החפיפה של אורביטלים היברידיים מתרחשת בקו ישר במישור האופקי.

לפיכך, כאשר האורביטלים חופפים בזווית כזו, מרוכז

כל חומר בטבע, כידוע, מורכב מחלקיקים קטנים יותר. הם, בתורם, מחוברים ויוצרים מבנה מסוים שקובע את התכונות של חומר מסוים.

אטומי היא אינהרנטית ומתרחשת בטמפרטורות נמוכות ולחץ גבוה. למעשה, זה הודות לכך שמתכות ומספר חומרים אחרים מקבלים חוזק אופייני.

המבנה של חומרים כאלה ברמה המולקולרית נראה כמו סריג גביש, שכל אטום בו מחובר עם שכנו בתרכובת החזקה ביותר שקיימת בטבע - קשר קוולנטי. כל האלמנטים הקטנים ביותר היוצרים מבנים מסודרים בצורה מסודרת ועם מחזוריות מסוימת. המייצג רשת, שבפינותיה ממוקמים אטומים, מוקף תמיד באותו מספר של לוויינים, סריג הגביש האטומי כמעט ואינו משנה את המבנה שלו. זה ידוע שהדרך היחידה לשנות את המבנה של מתכת טהורה או סגסוגת היא על ידי חימום שלה. הטמפרטורה גבוהה יותר, כך הקשרים בסריג חזקים יותר.

במילים אחרות, סריג הקריסטל האטומי הוא המפתח לחוזק ולקשיות של חומרים. במקרה זה, עם זאת, יש לקחת בחשבון שסידור האטומים ב חומרים שוניםגרזן יכול גם להיות שונה, אשר, בתורו, משפיע על מידת החוזק. כך, למשל, יהלום וגרפיט, אשר בהרכבם אותו אטום פחמן, שונים מאוד זה מזה מבחינת חוזק: היהלום נמצא בכדור הארץ, בעוד שגרפיט יכול להתקלף ולהישבר. העובדה היא שבסריג הגביש של גרפיט, אטומים מסודרים בשכבות. כל שכבה מזכירה חלת דבש, שבה אטומי הפחמן מפורקים בצורה חלשה למדי. מבנה כזה גורם להתפוררות שכבתית של מובילי עיפרון: כאשר נשברים, חלקים מהגרפיט פשוט מתקלפים. דבר נוסף הוא יהלום, שסריג הגביש שלו מורכב מאטומי פחמן נרגשים, כלומר כאלה שמסוגלים ליצור 4 קשרים חזקים. להרוס ביטוי כזה פשוט בלתי אפשרי.

לסריגי הגביש של מתכות, בנוסף, יש מאפיינים מסוימים:

1. תקופת סריג- הערך הקובע את המרחק בין מרכזים של שני אטומים סמוכים, הנמדד לאורך קצה הסריג. הייעוד המקובל בדרך כלל אינו שונה מזה שבמתמטיקה: a, b, c - אורך, רוחב, גובה הסריג, בהתאמה. ברור שמידות הדמות כה קטנות עד שהמרחק נמדד ביחידות המידה הקטנות ביותר - עשירית ננומטר או אנגסטרמים.

2. K - מספר תיאום. אינדיקטור הקובע את צפיפות האריזה של אטומים בתוך סריג אחד. בהתאם, הצפיפות שלו גדולה יותר, ככל שהמספר K גבוה יותר. למעשה, נתון זה הוא מספר האטומים הקרובים ככל האפשר ובמרחק שווה מהאטום הנחקר.

3. בסיס סריג. כמו כן כמות המאפיינת את צפיפות הסריג. מייצג את המספר הכולל של האטומים השייכים לתא מסוים הנחקר.

4. גורם קומפקטיותנמדד על ידי חישוב הנפח הכולל של הסריג חלקי הנפח התפוס על ידי כל האטומים שבו. כמו השניים הקודמים, כמות זו משקפת את צפיפות הסריג הנבדק.

שקלנו רק כמה חומרים שיש להם סריג גביש אטומי. בינתיים, יש הרבה כאלה. למרות המגוון הרב, הסריג האטומי הגבישי כולל יחידות, המחוברות תמיד באמצעים (קוטביים או לא קוטביים). בנוסף, חומרים כאלה הם כמעט בלתי מסיסים במים ומאופיינים במוליכות תרמית נמוכה.

בטבע, ישנם שלושה סוגים של סריג קריסטל: מעוקב במרכז גוף, מעוקב במרכז פנים, משושה צפוף.

בואו נדבר על מוצקים. ניתן לחלק מוצקים לשתי קבוצות גדולות: גָלוּםו גְבִישִׁי. נפריד ביניהם לפי העיקרון אם יש סדר או לא.

בְּ חומרים אמורפייםמולקולות מסודרות באופן אקראי. אין חוקיות בסידור המרחבי שלהם. למעשה, חומרים אמורפיים הם נוזלים מאוד צמיגים, עד כדי כך שהם מוצקים.

מכאן השם: "a-" הוא חלקיק שלילי, "מורף" הוא צורה. חומרים אמורפיים כוללים: כוסות, שרפים, שעווה, פרפין, סבון.

חוסר הסדר בסידור החלקיקים קובע את התכונות הפיזיקליות של גופים אמורפיים: הם אין להם נקודות התכה קבועות. כשהם מתחממים, הצמיגות שלהם יורדת בהדרגה, והם גם הופכים בהדרגה לנוזלים.

בניגוד לחומרים אמורפיים, ישנם גבישיים. חלקיקים של חומר גבישי מסודרים במרחב. זהו המבנה הנכון של הסידור המרחבי של חלקיקים בחומר גבישי נקרא סריג קריסטל.

בניגוד לגופים אמורפיים, חומרים גבישייםבעלי נקודות התכה קבועות.

תלוי באילו חלקיקים נמצאים צמתים סריג, וממה איגרות חוב מחזיקים ביניהן: מולקולרית, גַרעִינִי, יוניתו מַתֶכֶתסורגים.

מדוע חשוב ביסודו לדעת מהו סריג הקריסטל של חומר? מה היא מגדירה? כולם. המבנה מגדיר איך תכונות כימיות ופיזיקליות של החומר.

הדוגמה הפשוטה ביותר היא DNA. בכל האורגניזמים על פני כדור הארץ, הוא בנוי מאותה קבוצה של מרכיבים מבניים: ארבעה סוגים של נוקלאוטידים. ואיזה מגוון של חיים. הכל נקבע לפי המבנה: הסדר שבו מסודרים הנוקלאוטידים האלה.

סריג גביש מולקולרי.

דוגמה טיפוסית היא מים במצב מוצק (קרח). אתרי הסריג מכילים מולקולות שלמות. ותחזיק אותם ביחד אינטראקציות בין מולקולריות: קשרי מימן, כוחות ואן דר ואלס.

הקשרים הללו חלשים, ולכן הסריג המולקולרי הוא השביר ביותר, נקודת ההיתוך של חומרים כאלה נמוכה.

סימן אבחוני טוב: אם לחומר יש מצב נוזלי או גזי בתנאים רגילים ו/או יש לו ריח, סביר להניח שלחומר הזה יש סריג גביש מולקולרי. אחרי הכל, המצב הנוזלי והגזי הם תוצאה של העובדה שהמולקולות על פני הגביש אינן מחזיקות היטב (הקשרים חלשים). והם "מפוצצים". תכונה זו נקראת תנודתיות. והמולקולות המנופחות, מתפזרות באוויר, מגיעות לאיברי הריח שלנו, המורגשים באופן סובייקטיבי כריח.

לסריג הגביש המולקולרי יש:

כמה חומרים פשוטים של לא-מתכות: I 2, P, S (כלומר, כל הלא-מתכות שאין להן סריג אטומי).
כמעט כל החומר האורגני ( חוץ ממלחים).
וכפי שהוזכר קודם לכן, חומרים בתנאים רגילים הם נוזליים או גזים (בהיותם קפואים) ו/או בעלי ריח (NH 3, O 2, H 2 O, חומצות, CO 2).

סריג קריסטל אטומי.

בצמתים של סריג הגביש האטומי, בניגוד לזה המולקולרי, יש אטומים בודדים. מסתבר שקשרים קוולנטיים מחזיקים את הסריג (הרי הם קושרים אטומים ניטרליים).

דוגמה קלאסית היא תקן חוזק קשיות - יהלום (באופי כימי, זהו חומר פשוט פחמן). חיבורים: קוולנטי לא קוטבי, שכן רק אטומי פחמן יוצרים את הסריג.

אבל, למשל, בגביש קוורץ (שהנוסחה הכימית שלו היא SiO 2) יש אטומי Si ו- O. לכן, קשרים קוטבי קוולנטי.

תכונות פיזיקליות של חומרים בעלי סריג גביש אטומי:

חוזק, קשיות
נקודות התכה גבוהות (חסנית)
חומרים לא נדיפים
בלתי מסיס (לא במים ולא בממיסים אחרים)

כל התכונות הללו נובעות מכוחם של קשרים קוולנטיים.

יש מעט חומרים בסריג הגביש האטומי. אין דפוס מיוחד, אז אתה רק צריך לזכור אותם:

שינויים אלוטרופיים של פחמן (C): יהלום, גרפיט.
בורון (B), סיליקון (Si), גרמניום (Ge).
רק לשני שינויים אלוטרופיים של זרחן יש סריג גביש אטומי: זרחן אדום וזרחן שחור. (לזרחן לבן יש סריג גביש מולקולרי).
SiC - קרבונדום (סיליקון קרביד).
BN הוא בורון ניטריד.
סיליקה, גביש סלע, קוורץ, חול נהר - לכל החומרים הללו יש את הרכב SiO 2.
קורונדום, אודם, ספיר - לחומרים אלה יש את הרכב Al 2 O 3.

בוודאי נשאלת השאלה: C הוא גם יהלום וגם גרפיט. אבל הם שונים לגמרי: הגרפיט אטום, מכתים, מוליך זרם חשמלי, והיהלום שקוף, אינו מכתים ואינו מוליך זרם. הם שונים במבנה.

ואז, ואז - הסריג האטומי, אבל שונה. לכן, המאפיינים שונים.

סריג קריסטל יוני.

דוגמה קלאסית: מלח שולחן: NaCl. בצמתים של הסריג נמצאים יונים בודדים: Na+ ו-Cl–. מחזיק את כוחות המשיכה האלקטרוסטטיים של הסריג בין יונים ("פלוס" נמשך ל"מינוס"), כלומר קשר יוני.

סריג קריסטל יוני חזק למדי, אך פריך, נקודות ההיתוך של חומרים כאלה גבוהות למדי (גבוהות מזו של נציגי המתכת, אך נמוכות מזו של חומרים בעלי סריג אטומי). רבים מסיסים במים.

ככלל, אין בעיות בהגדרה של סריג הגביש היוני: היכן שיש קשר יוני, יש סריג גביש יוני. זֶה: כל המלחים, תחמוצות מתכת, אלקליות(והידרוקסידים הבסיסיים האחרים).

סריג קריסטל מתכתי.

סורג המתכת מתממש ב חומרים פשוטים מתכות. קודם אמרנו שאת כל הפאר של הקשר המתכתי אפשר להבין רק יחד עם סריג הגביש המתכתי. הגיעה השעה.

התכונה העיקרית של מתכות: אלקטרונים על רמת האנרגיה החיצוניתמוחזק בצורה גרועה, כך שהם ניתנים בקלות. לאחר שאיבדה אלקטרון, המתכת הופכת ליון טעון חיובי - קטיון:

Na 0 – 1e → Na +

בסריג גבישי מתכת מתרחשים כל הזמן תהליכי רתיעה והצמדת אלקטרונים: אלקטרון מנותק מאטום מתכת באתר סריג אחד. נוצר קטיון. האלקטרון המנותק נמשך על ידי קטיון אחר (או אותו אחד): שוב נוצר אטום ניטרלי.

הצמתים של סריג גביש המתכת מכילים גם אטומים ניטרליים וגם קטיוני מתכת. ואלקטרונים חופשיים נעים בין צמתים:

אלקטרונים חופשיים אלה נקראים גז אלקטרונים. הם שקובעים את התכונות הפיזיקליות של חומרים פשוטים של מתכות:

מוליכות תרמית וחשמלית
ברק מתכתי
גמישות, פלסטיות

זהו קשר מתכתי: קטיוני מתכת נמשכים לאטומים ניטרליים וכל זה "מודבק" על ידי אלקטרונים חופשיים.

כיצד לקבוע את סוג סריג הקריסטל.

פ.ס.יש משהו בתוכנית הלימודים של בית הספר ובתוכנית USE בנושא זה שאנחנו לא ממש מסכימים איתו. כלומר: הכללה שכל קשר מתכת-לא מתכת הוא קשר יוני. הנחה זו נעשית בכוונה, ככל הנראה כדי לפשט את התוכנית. אבל זה מוביל לעיוות. הגבול בין קשרים יוניים וקולנטיים הוא מותנה. לכל קשר יש אחוז משלו של "יוני" ו"קוולנטי". לקשר עם מתכת פעילה נמוכה יש אחוז קטן של "יוניות", הוא דומה יותר לקוולנטי. אבל לפי תוכנית USE, הוא "מעוגל" לכיוון היוני. זה מוליד לפעמים דברים אבסורדיים. לדוגמה, Al 2 O 3 הוא חומר בעל סריג גביש אטומי. על איזה מין יוניות אנחנו מדברים כאן. רק קשר קוולנטי יכול להחזיק אטומים בדרך זו. אבל על פי תקן "מתכת-לא-מתכת", אנו קובעים את הקשר הזה כיוני. ומתברר סתירה: הסריג הוא אטומי, והקשר הוא יוני. לזה מוביל פשטנות יתר.