الجسيمات في العقد من الشبكة البلورية الأيونية. هيكل المواد

وفقا لنظرية بويل الذرية والجزيئية، تتكون جميع المواد من جزيئات في حركة مستمرة. ولكن هل هناك أي بنية محددة في المواد؟ أم أنها ببساطة مكونة من جزيئات تتحرك بشكل عشوائي؟

في الواقع، جميع المواد في الحالة الصلبة لها بنية واضحة. تتحرك الذرات والجزيئات، لكن قوى التجاذب والتنافر بين الجزيئات تكون متوازنة، لذا فإن الذرات والجزيئات تقع في نقطة معينة في الفضاء (ولكنها تستمر في إحداث تقلبات صغيرة حسب درجة الحرارة). تسمى هذه الهياكل المشابك الكريستال. تسمى الأماكن التي توجد فيها الجزيئات أو الأيونات أو الذرات نفسها العقد. والمسافات بين العقد تسمى - فترات الهوية. اعتمادًا على موقع الجسيمات في الفضاء، هناك عدة أنواع:

1. الذري؛
2. أيوني؛
3. الجزيئية.
4. معدن.

في الحالات السائلة والغازية، لا تحتوي المواد على شبكة واضحة؛ وتتحرك جزيئاتها بشكل عشوائي، ولهذا السبب ليس لها شكل. على سبيل المثال، الأكسجين، عندما يكون في الحالة الغازية، يكون غازًا عديم اللون والرائحة؛ وفي الحالة السائلة (عند -194 درجة) يكون محلولًا مزرقًا. وعندما تنخفض درجة الحرارة إلى -219 درجة، يتحول الأكسجين إلى الحالة الصلبة ويتحول إلى اللون الأحمر. شعرية، في حين أنها تتحول إلى كتلة تشبه الثلج من اللون الأزرق.

ومن المثير للاهتمام أن المواد غير المتبلورة ليس لها بنية واضحة، ولهذا السبب لا تحتوي على نقاط انصهار وغليان صارمة. عند تسخينها، يلين الراتنج والبلاستيك تدريجيا ويصبح سائلا؛

شعرية بلورية ذرية

تحتوي العقد على ذرات، كما يوحي الاسم. هذه المواد قوية جدًا ومتينة، وذلك لتكوين رابطة تساهمية بين الجزيئات. تتقاسم الذرات المتجاورة زوجًا من الإلكترونات مع بعضها البعض (أو بالأحرى، تتشكل سحبها الإلكترونية في طبقات فوق بعضها البعض)، وبالتالي فهي مرتبطة جيدًا ببعضها البعض. والمثال الأكثر وضوحا هو الماس، الذي يتمتع بأكبر قدر من الصلابة على مقياس موس. ومن المثير للاهتمام أن الماس، مثل الجرافيت، يتكون من الكربوهيدرات. الجرافيت مادة هشة للغاية (صلابة موس 1)، وهو مثال واضح على مدى اعتمادها على النوع.

المنطقة الذرية شعريةوهي قليلة التوزيع في الطبيعة، وتشمل: الكوارتز، البورون، الرمل، السيليكون، أكسيد السيليكون (IV)، الجرمانيوم، البلور الصخري. وتتميز هذه المواد بنقطة انصهار عالية، وقوة، وهذه المركبات شديدة الصلابة وغير قابلة للذوبان في الماء. ونظرًا للروابط القوية جدًا بين الذرات، نادرًا ما تتفاعل هذه المركبات الكيميائية مع غيرها، كما أنها موصلة للتيار بشكل سيء للغاية.

شعرية الكريستال الأيونية

في هذا النوع، توجد الأيونات في كل عقدة. وعليه فإن هذا النوع يتميز به المواد ذات الرابطة الأيونية، مثل: كلوريد البوتاسيوم، وكبريتات الكالسيوم، وكلوريد النحاس، وفوسفات الفضة، وهيدروكسيد النحاس، وغيرها. تشمل المواد التي تحتوي على نظام اتصال الجسيمات هذا;

• ملح؛
• هيدروكسيدات المعادن
• أكاسيد المعادن.

يحتوي كلوريد الصوديوم على أيونات موجبة (Na +) وسالبة (Cl -). يجذب أيون الكلور الموجود في العقدة أيوني الصوديوم (بسبب المجال الكهرومغناطيسي) الموجودين في العقد المجاورة. وهكذا يتشكل مكعب تترابط فيه الجزيئات.

تتميز الشبكة الأيونية بالقوة والحرارية والثبات والصلابة وعدم التطاير. يمكن لبعض المواد توصيل الكهرباء.

الشبكة البلورية الجزيئية

تحتوي العقد في هذا الهيكل على جزيئات متراصة معًا بإحكام. وتتميز هذه المواد بروابط تساهمية قطبية وغير قطبية. ومن المثير للاهتمام أنه، بغض النظر عن الرابطة التساهمية، هناك تجاذب ضعيف جدًا بين الجزيئات (بسبب ضعف قوى فان دير فالس). وهذا هو السبب في أن هذه المواد هشة للغاية، ولها نقاط غليان وانصهار منخفضة، كما أنها متطايرة. وتشمل هذه المواد: الماء، المواد العضوية (السكر، النفثالين)، أول أكسيد الكربون (IV)، كبريتيد الهيدروجين، الغازات النبيلة، ثنائي- (الهيدروجين، الأكسجين، الكلور، النيتروجين، اليود)، ثلاثي- (الأوزون)، رباعي- (الفوسفور). ) ، والمواد الثمانية (الكبريتية) وهكذا.

واحدة من السمات المميزة هيوهو أن يتم الحفاظ على النموذج الهيكلي والمكاني في جميع مراحله (سواء الصلبة أو السائلة أو الغازية).

شبكة كريستال معدنية

بسبب وجود الأيونات في العقد، قد تبدو الشبكة المعدنية مشابهة للشبكة الأيونية. في الواقع، هذان نموذجان مختلفان تمامًا، لهما خصائص مختلفة.

المعدن أكثر مرونة وليونة من الأيونية، ويتميز بالقوة والتوصيل الكهربائي والحراري العالي، وهذه المواد تذوب بشكل جيد وتوصل التيار الكهربائي بشكل جيد. ويفسر ذلك حقيقة أن العقد تحتوي على أيونات معدنية موجبة الشحنة (كاتيونات)، والتي يمكن أن تتحرك في جميع أنحاء الهيكل، وبالتالي ضمان تدفق الإلكترونات. تتحرك الجسيمات بشكل عشوائي حول عقدتها (ليس لديها ما يكفي من الطاقة لتجاوزها)، ولكن بمجرد ظهور مجال كهربائي، تشكل الإلكترونات تيارًا وتندفع من المنطقة الموجبة إلى المنطقة السالبة.

تتميز الشبكة البلورية المعدنية بالمعادن، على سبيل المثال: الرصاص والصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والفضة والحديد والزنك والبلاتين وغيرها. ومن بين أمور أخرى، يتم تقسيمها إلى عدة أنواع من التغليف: سداسية، ومتمحورة حول الجسم (الأقل كثافة) ومتمحورة حول الوجه. الحزمة الأولى نموذجية للزنك والكوبالت والمغنيسيوم والثانية للباريوم والحديد والصوديوم والثالثة للنحاس والألمنيوم والكالسيوم.

هكذا، اعتمادا على نوع الشبكةتعتمد العديد من الخصائص، وكذلك على بنية المادة. بمعرفة النوع، يمكنك التنبؤ، على سبيل المثال، بما ستكون عليه درجة مقاومة الجسم أو قوته.

تفاصيل الفئة: النظرية الحركية الجزيئية تم النشر في 11/14/2014 17:19 المشاهدات: 14960

في المواد الصلبة، تكون الجسيمات (الجزيئات والذرات والأيونات) قريبة جدًا من بعضها البعض بحيث لا تسمح لها قوى التفاعل بينها بالتطاير بعيدًا. لا يمكن لهذه الجسيمات إلا أن تؤدي حركات تذبذبية حول موضع التوازن. ولذلك، تحتفظ المواد الصلبة بشكلها وحجمها.

بناءً على تركيبها الجزيئي، تنقسم المواد الصلبة إلى: بلوري و غير متبلور .

هيكل الأجسام البلورية

شعرية كريستال

البلورية هي تلك المواد الصلبة أو الجزيئات أو الذرات أو الأيونات التي يتم ترتيبها فيها بترتيب هندسي محدد بدقة، وتشكل بنية في الفضاء تسمى شعرية الكريستال . ويتكرر هذا الترتيب بشكل دوري في جميع الاتجاهات في الفضاء ثلاثي الأبعاد. يستمر على مسافات طويلة ولا يقتصر على الفضاء. يسمونه بطريقة طويلة .

أنواع الشبكات الكريستالية

الشبكة البلورية هي نموذج رياضي يمكن استخدامه لتخيل كيفية ترتيب الجسيمات في البلورة. من خلال ربط النقاط الموجودة في الفضاء حيث توجد هذه الجزيئات عقليًا بخطوط مستقيمة، نحصل على شبكة بلورية.

تسمى المسافة بين الذرات الموجودة في مواقع هذه الشبكة معلمة شعرية .

اعتمادًا على الجزيئات الموجودة في العقد، تكون الشبكات البلورية الجزيئية والذرية والأيونية والمعدنية .

تعتمد خصائص الأجسام البلورية مثل نقطة الانصهار والمرونة والقوة على نوع الشبكة البلورية.

عندما ترتفع درجة الحرارة إلى القيمة التي يبدأ عندها ذوبان المادة الصلبة، يتم تدمير الشبكة البلورية. تكتسب الجزيئات المزيد من الحرية، وتمر المادة البلورية الصلبة إلى المرحلة السائلة. كلما كانت الروابط بين الجزيئات أقوى، زادت نقطة الانصهار.

شعرية جزيئية

في الشبكات الجزيئية، الروابط بين الجزيئات ليست قوية. لذلك، في الظروف العادية، تكون هذه المواد في حالة سائلة أو غازية. الحالة الصلبة ممكنة بالنسبة لهم فقط في درجات حرارة منخفضة. نقطة انصهارها (الانتقال من الحالة الصلبة إلى السائل) منخفضة أيضًا. وفي الظروف العادية يكونون في حالة غازية. ومن الأمثلة على ذلك اليود (I 2)، "الثلج الجاف" (ثاني أكسيد الكربون CO 2).

شعرية ذرية

في المواد التي تحتوي على شبكة بلورية ذرية، تكون الروابط بين الذرات قوية. ولذلك، فإن المواد نفسها صعبة للغاية. أنها تذوب في درجات حرارة عالية. السيليكون، والجرمانيوم، والبورون، والكوارتز، وأكاسيد بعض المعادن، وأقسى المواد في الطبيعة، وهي الماس، لها شبكة ذرية بلورية.

شعرية أيونية

تشمل المواد ذات الشبكة البلورية الأيونية القلويات ومعظم الأملاح وأكاسيد المعادن النموذجية. وبما أن قوة جذب الأيونات قوية جدًا، فإن هذه المواد لا يمكن أن تذوب إلا عند درجات حرارة عالية جدًا. يطلق عليهم الحراريات. لديهم قوة وصلابة عالية.

شواية معدنية

عند عقد الشبكة المعدنية، التي تحتوي على جميع المعادن وسبائكها، توجد الذرات والأيونات. بفضل هذا الهيكل، تتمتع المعادن بقابلية جيدة للطرق والليونة، وموصلية حرارية وكهربائية عالية.

في أغلب الأحيان، يكون الشكل البلوري عبارة عن متعدد السطوح منتظم. تظل وجوه وحواف متعددات الوجوه هذه ثابتة دائمًا بالنسبة لمادة معينة.

تسمى بلورة واحدة كريستال واحد . لها شكل هندسي منتظم، وشبكة بلورية مستمرة.

ومن أمثلة البلورات المفردة الطبيعية الماس، والياقوت، والبلور الصخري، والملح الصخري، والصاري الأيسلندي، والكوارتز. في ظل الظروف الاصطناعية، يتم الحصول على بلورات مفردة من خلال عملية التبلور، عندما يتم عزل مادة صلبة على شكل بلورات منها عن طريق تبريد المحاليل أو الذوبان إلى درجة حرارة معينة. مع معدل تبلور بطيء، يكون لقطع هذه البلورات شكل طبيعي. وبهذه الطريقة، وفي ظل ظروف صناعية خاصة، يتم الحصول على بلورات مفردة من أشباه الموصلات أو المواد العازلة.

تسمى البلورات الصغيرة المنصهرة معًا بشكل عشوائي البلورات . أوضح مثال على متعدد البلورات هو حجر الجرانيت. جميع المعادن هي أيضا متعددة البلورات.

تباين الأجسام البلورية

في البلورات، توجد الجزيئات ذات كثافات مختلفة في اتجاهات مختلفة. فإذا قمنا بتوصيل الذرات في أحد اتجاهات الشبكة البلورية بخط مستقيم، فإن المسافة بينها ستكون واحدة طوال هذا الاتجاه. وفي أي اتجاه آخر، تكون المسافة بين الذرات ثابتة أيضًا، لكن قيمتها قد تختلف بالفعل عن المسافة في الحالة السابقة. وهذا يعني أن قوى التفاعل ذات الأحجام المختلفة تعمل بين الذرات في اتجاهات مختلفة. ولذلك، فإن الخصائص الفيزيائية للمادة في هذه الاتجاهات سوف تختلف أيضا. وتسمى هذه الظاهرة تباين الخواص - اعتماد خصائص المادة على الاتجاه.

تختلف الموصلية الكهربائية والتوصيل الحراري والمرونة ومعامل الانكسار وغيرها من خصائص المادة البلورية حسب الاتجاه في البلورة. يتم توصيل التيار الكهربائي بشكل مختلف في اتجاهات مختلفة، ويتم تسخين المادة بشكل مختلف، وتنكسر أشعة الضوء بشكل مختلف.

في البلورات المتعددة لا يتم ملاحظة ظاهرة التباين. وتبقى خصائص المادة كما هي في جميع الاتجاهات.

ما هي مواردنا ل؟

الهدف الرئيسي لموقعنا هو مساعدة التلاميذ والطلاب الذين يواجهون صعوبات في حل مهمة معينة، أو الذين فاتتهم أي موضوع مدرسي. سيأتي موردنا أيضًا لمساعدة أولياء أمور الطلاب الذين يواجهون صعوبات في التحقق من الواجبات المنزلية لأطفالهم.

يمكنك العثور على مواردنا على واجبات منزلية جاهزة لأي صف من الصف الأول إلى الصف الحادي عشر في جميع المواد الأكاديمية. على سبيل المثال، يمكنك العثور على GDZ في الرياضيات، واللغات الأجنبية، والفيزياء، وعلم الأحياء، والأدب، وما إلى ذلك. للقيام بذلك، تحتاج ببساطة إلى تحديد الفئة المطلوبة، والموضوع المطلوب ومصنفات GDZ للمؤلفين المناسبين، وبعد ذلك تحتاج إلى العثور على القسم المطلوب والحصول على إجابة للمهمة المعينة. تتيح لك GDs التحقق بسرعة من المهمة المخصصة للطالب في المنزل، وكذلك إعداد الطفل للاختبار.

كيف تحصل على A في واجباتك المنزلية؟

للقيام بذلك، عليك الذهاب إلى موردنا، حيث يتم نشر الواجبات المنزلية الجاهزة لجميع تخصصات المناهج المدرسية. في الوقت نفسه، لا داعي للقلق بشأن الأخطاء والأخطاء المطبعية وأوجه القصور الأخرى في GDZ، لأن جميع الأدلة المنشورة معنا تم فحصها من قبل متخصصين ذوي خبرة. جميع إجابات الواجب المنزلي صحيحة، لذا يمكننا أن نقول بثقة أنك ستحصل على علامة A لأي منها! لكن لا ينبغي عليك نسخ كل شيء إلى دفتر ملاحظاتك دون تفكير؛ بل على العكس من ذلك، عليك القيام بالمهام بنفسك، ثم التحقق منها بمساعدة GDZ وبعد ذلك فقط أعد كتابتها في نسخة نظيفة. سيسمح لك ذلك باكتساب المعرفة اللازمة والدرجة العالية.

جي دي زي على الانترنت

الآن لا أحد لديه مشاكل في الوصول إلى GDZ، لأن موارد الإنترنت لدينا تتكيف مع جميع الأجهزة الحديثة: أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية التي لديها إمكانية الوصول إلى الإنترنت. الآن، حتى أثناء الاستراحة، يمكنك الانتقال إلى موقعنا على الويب من هاتفك ومعرفة الإجابة على أي مهمة على الإطلاق. يتيح لك التنقل المريح والتحميل السريع للموقع البحث في GDZ وعرضه بأسرع ما يمكن وبشكل مريح. الوصول إلى مواردنا مجاني، والتسجيل سريع جدًا.

GDZ للبرنامج الجديد

يتغير المنهج المدرسي بشكل دوري، لذلك يحتاج الطلاب باستمرار إلى وسائل تعليمية جديدة وكتب مدرسية وأقراص فيديو. يقوم المتخصصون لدينا بمراقبة الابتكارات باستمرار، وبعد تنفيذها، يقومون فورًا بنشر الكتب المدرسية والأقراص الرقمية الجديدة على المورد حتى يتوفر للمستخدمين أحدث الإصدارات. موردنا هو نوع من المكتبة لأطفال المدارس، والتي يحتاجها أي طالب للدراسات الناجحة. في كل عام تقريبًا، يصبح المنهج الدراسي أكثر تعقيدًا، مع تقديم موضوعات ومواد جديدة. أصبحت الدراسة صعبة بشكل متزايد، ولكن موقعنا الإلكتروني يجعل الحياة أسهل لأولياء الأمور والطلاب.

مساعدة للطلاب

نحن لا ننسى الحياة المعقدة والمزدحمة للطلاب. كل عام دراسي جديد يرفع مستوى المعرفة، لذلك ليس كل الطلاب قادرين على التعامل مع هذا العبء العالي. تشغل الفصول الطويلة والملخصات المختلفة وأعمال المختبرات والأطروحات كل وقت فراغ الطلاب تقريبًا. بمساعدة موقعنا، يمكن لأي طالب أن يجعل حياته اليومية أسهل. للقيام بذلك، يقوم المتخصصون لدينا بنشر أعمال جديدة على البوابة كل يوم تقريبًا. الآن يمكن للطلاب العثور على أوراق الغش لأية مهمة معنا، وبشكل مجاني تمامًا.

الآن لا تحتاج إلى حمل عدد كبير من الكتب المدرسية إلى المدرسة كل يوم

لرعاية تلاميذ المدارس، قام المتخصصون لدينا بنشر جميع الكتب المدرسية على الموقع في المجال العام. لذلك، يمكن لأي طالب أو ولي أمر اليوم استخدامها، ولم يعد الطلاب مضطرين إلى إجهاد ظهورهم كل يوم بحمل الكتب المدرسية الثقيلة إلى المدرسة. يكفي تنزيل الكتب المدرسية اللازمة على جهازك اللوحي أو الهاتف أو أي جهاز حديث آخر، وستكون الكتب المدرسية معك دائمًا في أي مكان. يمكنك أيضًا قراءتها عبر الإنترنت مباشرةً على الموقع الإلكتروني - فهو مريح جدًا وسريع ومجاني تمامًا.

مقالات مدرسية جاهزة

إذا طُلب منك فجأة كتابة مقال عن كتاب، فتذكر أنه على موقعنا يمكنك دائمًا العثور على عدد كبير من المقالات المدرسية الجاهزة، والتي كتبها أساتذة الكلمات ووافق عليها المعلمون. نقوم بتوسيع قائمة المقالات كل يوم، وكتابة مقالات جديدة حول العديد من المواضيع ومراعاة توصيات المستخدم. وهذا يسمح لنا بتلبية الاحتياجات اليومية لجميع أطفال المدارس.

بالنسبة لكتابة المقالات بشكل مستقل، قمنا بتوفير أعمال مختصرة، ويمكن أيضًا مشاهدتها وتنزيلها على الموقع الإلكتروني. أنها تحتوي على المعنى الرئيسي للأعمال الأدبية المدرسية، مما يقلل بشكل كبير من دراسة الكتب ويوفر طاقة الطالب التي يحتاجها لدراسة مواد أخرى.

عروض تقديمية حول مواضيع مختلفة

إذا كنت بحاجة ماسة إلى تقديم عرض تقديمي مدرسي حول موضوع محدد لا تعرف عنه شيئًا، فيمكنك القيام بذلك بمساعدة موقعنا الإلكتروني. الآن لا تحتاج إلى قضاء الكثير من الوقت في البحث عن الصور والصور الفوتوغرافية والمعلومات المطبوعة والتشاور حول هذا الموضوع مع الخبراء، وما إلى ذلك، لأن مواردنا تقوم بإنشاء عروض تقديمية عالية الجودة مع محتوى الوسائط المتعددة حول أي موضوع. لقد نشر خبراؤنا عددًا كبيرًا من العروض التقديمية للمؤلفين على الموقع الإلكتروني، والتي يمكن مشاهدتها وتنزيلها مجانًا. لذلك، سيكون التعلم أكثر تعليمية ومريحة بالنسبة لك، لأنه سيكون لديك المزيد من الوقت للراحة والمواد الأخرى.

مزايانا:

* قاعدة بيانات كبيرة من الكتب والسجلات العامة.

* يتم تحديث المواد يوميا.

* الوصول من أي أداة حديثة؛

* نحن نأخذ في الاعتبار رغبات المستخدمين؛

* نجعل حياة التلاميذ والطلاب وأولياء الأمور أكثر حرية وأكثر متعة.

نحن نعمل باستمرار على تحسين مواردنا لجعل حياة مستخدمينا أكثر راحة وخالية من الهموم. بمساعدة gdz.host، سوف تصبح طالبًا ممتازًا، لذلك ستفتح لك آفاقًا كبيرة في حياة البالغين. ونتيجة لذلك، سيكون والديك فخورين بك لأنك ستكون قدوة حسنة لجميع الناس.

يمكن اعتبار البلورات الصلبة هياكل ثلاثية الأبعاد يتكرر فيها نفس الهيكل بوضوح في جميع الاتجاهات. يرجع الشكل الهندسي الصحيح للبلورات إلى بنيتها الداخلية المنتظمة تمامًا. إذا تم تصوير مراكز جذب الأيونات أو الجزيئات في البلورة كنقاط، فإننا نحصل على توزيع منتظم ثلاثي الأبعاد لهذه النقاط، وهو ما يسمى الشبكة البلورية، والنقاط نفسها هي عقد الشبكة البلورية. الشكل الخارجي المحدد للبلورات هو نتيجة لبنيتها الداخلية، والتي ترتبط على وجه التحديد بالشبكة البلورية.

الشبكة البلورية هي صورة هندسية خيالية لتحليل بنية البلورات، وهي عبارة عن بنية شبكة حجمية مكانية توجد في العقد ذرات أو أيونات أو جزيئات مادة ما.

لتوصيف الشبكة البلورية، يتم استخدام المعلمات التالية:

1. شعرية الكريستال E cr [KJ/mol] هي الطاقة المنطلقة أثناء تكوين 1 مول من البلورة من الجسيمات الدقيقة (الذرات والجزيئات والأيونات) التي تكون في حالة غازية ويتم فصلها عن بعضها البعض على مسافة بحيث يكون احتمال وجودها يتم استبعاد التفاعل.
2. شعرية ثابتة d هي أصغر مسافة بين مركزي جسيمين في المواقع المجاورة للشبكة البلورية المتصلة بواسطة .
3. رقم التنسيق- عدد الجسيمات القريبة المحيطة بالجسيم المركزي في الفضاء وتتحد معه عبر رابطة كيميائية.

أساس الشبكة البلورية هو خلية الوحدة، والتي تتكرر في البلورة عدد لا نهائي من المرات.

وحدة الخلية هي أصغر وحدة هيكلية في الشبكة البلورية، والتي تظهر جميع خصائص تناظرها.

ببساطة، يمكن تعريف خلية الوحدة على أنها جزء صغير من الشبكة البلورية، والتي لا تزال تكشف عن السمات المميزة لبلوراتها. يتم وصف خصائص خلية الوحدة باستخدام ثلاث قواعد Brevet:

• يجب أن يتوافق تماثل خلية الوحدة مع تماثل الشبكة البلورية؛
• يجب أن تحتوي خلية الوحدة على الحد الأقصى لعدد الحواف المتطابقة أ،ب، معوزوايا متساوية بينهما أ, ب, ز. ;
• شريطة استيفاء القاعدتين الأوليين، يجب أن تشغل خلية الوحدة الحد الأدنى من الحجم.

لوصف شكل البلورات، يتم استخدام نظام من ثلاثة محاور بلورية أ، ب، ج،والتي تختلف عن محاور الإحداثيات العادية من حيث أنها عبارة عن أجزاء ذات طول معين، والزوايا التي يمكن أن تكون بينها a، b، g إما مستقيمة أو غير مباشرة.

نموذج البنية البلورية: أ) شبكة بلورية مع خلية وحدة مظللة؛ ب) خلية الوحدة مع تعيينات الزوايا

يتم دراسة شكل البلورة من خلال علم البلورات الهندسية، وأحد أحكامه الرئيسية هو قانون ثبات زوايا الوجه: بالنسبة لجميع بلورات مادة معينة، تظل الزوايا بين الوجوه المقابلة كما هي دائمًا.

إذا أخذت عددًا كبيرًا من الخلايا الأولية وملأت بها حجمًا معينًا بإحكام مع بعضها البعض، مع الحفاظ على توازي الوجوه والحواف، فسيتم تشكيل بلورة واحدة ذات بنية مثالية. ولكن في الممارسة العملية، غالبا ما تكون هناك بلورات، حيث توجد هياكل منتظمة ضمن حدود معينة، والتي يتغير فيها اتجاه الانتظام بشكل حاد.

اعتمادًا على نسبة أطوال الحواف أ، ب، ج والزوايا أ، ب، ز بين وجوه خلية الوحدة، يتم تمييز سبعة أنظمة - ما يسمى بالتوليفات البلورية. ومع ذلك، يمكن أيضًا إنشاء خلية أولية بطريقة تحتوي على عقد إضافية موجودة داخل حجمها أو على جميع وجوهها - وتسمى هذه الشبكات بمركزية الجسم ومحورية الوجه، على التوالي. إذا كانت العقد الإضافية موجودة فقط على وجهين متقابلين (أعلى وأسفل)، فهي شبكة مركزية القاعدة. مع الأخذ في الاعتبار إمكانية العقد الإضافية، هناك ما مجموعه 14 نوعا من الشبكات البلورية.

يتم تحديد الشكل الخارجي وميزات البنية الداخلية للبلورات من خلال مبدأ "التعبئة" الكثيفة: الأكثر استقرارًا، وبالتالي فإن البنية الأكثر احتمالًا هي التي تتوافق مع الترتيب الأكثر كثافة للجزيئات في البلورة وفي التي تبقى أصغر مساحة حرة.

أنواع الشبكات الكريستالية

اعتمادًا على طبيعة الجزيئات الموجودة في عقد الشبكة البلورية، وكذلك على طبيعة الروابط الكيميائية بينها، هناك أربعة أنواع رئيسية من الشبكات البلورية.

المشابك الأيونية

يتم إنشاء الشبكات الأيونية من أيونات مختلفة موجودة في مواقع الشبكة ومتصلة بواسطة قوى الجذب الكهروستاتيكية. لذلك، يجب أن يضمن هيكل الشبكة البلورية الأيونية حيادها الكهربائي. يمكن أن تكون الأيونات بسيطة (Na +, Cl -) أو معقدة (NH 4 +, NO 3 -). بسبب عدم تشبع الروابط الأيونية وعدم اتجاهها، تتميز البلورات الأيونية بأرقام تنسيق كبيرة. وهكذا، في بلورات NaCl، أرقام التنسيق لأيونات Na + وCl - هي 6، وأيونات Cs + وCl - في بلورة CsCl هي 8، نظرًا لأن أيون Cs + واحد محاط بثمانية أيونات Cl -، وكل Cl - أيون محاط بثمانية أيونات Cs على التوالي + . تتكون الشبكات البلورية الأيونية من عدد كبير من الأملاح والأكاسيد والقواعد.

أمثلة على الشبكات البلورية الأيونية: أ) كلوريد الصوديوم؛ ب) CsCl

تتمتع المواد ذات الشبكات البلورية الأيونية بصلابة عالية نسبيًا، فهي مقاومة للحرارة وغير متطايرة. في المقابل، فإن المركبات الأيونية هشة للغاية، لذلك حتى التحول البسيط في الشبكة البلورية يجعل الأيونات المشحونة المتشابهة أقرب إلى بعضها البعض، مما يؤدي التنافر بينها إلى كسر الروابط الأيونية، ونتيجة لذلك، إلى ظهور الشقوق في البلورة أو تدميرها. في الحالة الصلبة، المواد ذات الشبكة البلورية الأيونية تكون عازلة ولا توصل الكهرباء. ومع ذلك، عند ذوبانها أو إذابتها في المذيبات القطبية، يتم انتهاك الاتجاه الصحيح هندسيًا للأيونات بالنسبة لبعضها البعض، وتضعف الروابط الكيميائية أولاً ثم يتم تدميرها، وبالتالي تتغير الخصائص. ونتيجة لذلك، يبدأ كل من ذوبان البلورات الأيونية ومحاليلها في توصيل التيار الكهربائي.

المشابك الذرية

يتم بناء هذه الشبكات من ذرات متصلة ببعضها البعض. وهي بدورها مقسمة إلى ثلاثة أنواع: هياكل الإطار والطبقات والسلسلة.

هيكل الإطار لديها، على سبيل المثال، الماس - واحدة من أصلب المواد. بفضل sp 3 - تهجين ذرة الكربون، يتم بناء شبكة ثلاثية الأبعاد، تتكون حصريًا من ذرات الكربون المرتبطة بروابط تساهمية غير قطبية، وتقع محاورها في نفس زوايا الرابطة (109.5 درجة).

الهيكل الإطاري للشبكة البلورية الذرية للماس

الهياكل الطبقية يمكن اعتبارها جزيئات ضخمة ثنائية الأبعاد. تتميز الهياكل الطبقية بروابط تساهمية داخل كل طبقة وتفاعلات فان دير فال الضعيفة بين الطبقات المجاورة.

الهياكل الطبقية للشبكات البلورية الذرية: أ) CuCl 2؛ ب) PbO. يتم تسليط الضوء على الخلايا الأولية في النماذج باستخدام الخطوط العريضة لمتوازيات السطوح

المثال الكلاسيكي للمادة ذات البنية الطبقية هو الجرافيت، حيث تكون كل ذرة كربون في حالة تهجين sp2 وتشكل ثلاث روابط تساهمية مع ثلاث ذرات C أخرى في مستوى واحد وإلكترونات التكافؤ الرابعة لكل ذرة كربون غير مهجنة، مما يجعل روابط فان دير فال ضعيفة جدًا بين الطبقات. لذلك، عندما يتم تطبيق قوة صغيرة، تبدأ الطبقات الفردية بسهولة في الانزلاق على طول بعضها البعض. وهذا ما يفسر، على سبيل المثال، قدرة الجرافيت على الكتابة. على عكس الماس، يوصل الجرافيت الكهرباء بشكل جيد: تحت تأثير المجال الكهربائي، يمكن للإلكترونات غير المحلية أن تتحرك على طول مستوى الطبقات، وعلى العكس من ذلك، لا يقوم الجرافيت تقريبًا بتوصيل التيار الكهربائي في الاتجاه العمودي.

هيكل الطبقات من الشبكة البلورية الذرية للجرافيت

هياكل السلسلة المميزة، على سبيل المثال، لأكسيد الكبريت (SO 3) n، والزنجفر HgS، وكلوريد البريليوم BeCl 2، بالإضافة إلى العديد من البوليمرات غير المتبلورة وبعض مواد السيليكات مثل الأسبستوس.

هيكل سلسلة الشبكة البلورية الذرية لـ HgS: أ) الإسقاط الجانبي ب) الإسقاط الأمامي

هناك عدد قليل نسبيًا من المواد ذات التركيب الذري للشبكات البلورية. هذه، كقاعدة عامة، مواد بسيطة تتكون من عناصر المجموعات الفرعية IIIA وIVA (Si، Ge، B، C). في كثير من الأحيان، تحتوي المركبات المكونة من اثنين من اللافلزات المختلفة على شبكات ذرية، على سبيل المثال، بعض الأشكال المتعددة من الكوارتز (أكسيد السيليكون SiO 2) والكاربورندوم (كربيد السيليكون SiC).

تتميز جميع البلورات الذرية بالقوة العالية والصلابة والحرارة وعدم القابلية للذوبان في أي مذيب تقريبًا. هذه الخصائص ترجع إلى قوة الرابطة التساهمية. تتمتع المواد ذات الشبكة البلورية الذرية بنطاق واسع من التوصيل الكهربائي بدءًا من العوازل وأشباه الموصلات وحتى الموصلات الإلكترونية.

الشبكيات البلورية الذرية لبعض التحويرات المتعددة الأشكال للكربوروندوم - كربيد السيليكون SiC

شبكات معدنية

تحتوي هذه الشبكات البلورية على ذرات وأيونات المعادن عند العقد، والتي تتحرك بينها الإلكترونات المشتركة بينها جميعا (غاز الإلكترون) بحرية، مما يشكل رابطة معدنية. خصوصية الشبكات البلورية المعدنية هي أرقام تنسيقها الكبيرة (8-12)، والتي تشير إلى كثافة تعبئة كبيرة لذرات المعدن. ويفسر ذلك حقيقة أن "نوى" الذرات الخالية من الإلكترونات الخارجية تقع في الفضاء مثل الكرات ذات نصف القطر نفسه. بالنسبة للمعادن، توجد في أغلب الأحيان ثلاثة أنواع من الشبكات البلورية: مكعبة مركزية الوجه برقم تنسيق 12، ومكعبة مركزية الجسم برقم تنسيق 8، وسداسي الشكل، متقارب الشكل برقم تنسيق 12.

تحدد الخصائص الخاصة للروابط المعدنية والشبكات المعدنية الخصائص المهمة للمعادن مثل نقاط الانصهار العالية، والتوصيل الكهربائي والحراري، وقابلية التحمل، والليونة، والصلابة.

الشبكات البلورية المعدنية: أ) مكعبة مركزية الجسم (Fe، V، Nb، Cr) ب) مكعبة مركزية الوجه (Al، Ni، Ag، Cu، Au) ج) سداسية (Ti، Zn، Mg، Cd)

الشبكات الجزيئية

تحتوي الشبكات البلورية الجزيئية على جزيئات في عقدها ترتبط ببعضها البعض بواسطة قوى بين الجزيئات ضعيفة - فان دير فالس أو روابط الهيدروجين. على سبيل المثال، يتكون الجليد من جزيئات الماء الموجودة في شبكة بلورية بواسطة روابط هيدروجينية. ويشتمل نفس النوع على شبكات بلورية للعديد من المواد المنقولة إلى الحالة الصلبة، على سبيل المثال: المواد البسيطة H 2، O 2، N 2، O 3، P 4، S 8، الهالوجينات (F 2، Cl 2، Br 2، I). 2 ) "الثلج الجاف" ثاني أكسيد الكربون وجميع الغازات النبيلة ومعظم المركبات العضوية.

الشبكات البلورية الجزيئية: أ) اليود I2؛ ب) الجليد H2O

وبما أن قوى التفاعل بين الجزيئات أضعف من قوى الروابط التساهمية أو المعدنية، فإن البلورات الجزيئية لها صلابة قليلة؛ فهي قابلة للانصهار ومتطايرة وغير قابلة للذوبان ولا تظهر التوصيل الكهربائي.

توجد المواد الصلبة في حالات بلورية وغير متبلورة وهي في الغالب بلورية في البنية. وتتميز بالموقع الصحيح للجزيئات في نقاط محددة بدقة، وتتميز بالتكرار الدوري في الحجم، إذا قمت بتوصيل هذه النقاط عقليًا بخطوط مستقيمة، نحصل على إطار مكاني يسمى الشبكة البلورية. يشير مفهوم "الشبكة البلورية" إلى نمط هندسي يصف الدورية ثلاثية الأبعاد في ترتيب الجزيئات (الذرات والأيونات) في الفضاء البلوري.

تسمى مواقع الجزيئات بالعقد الشبكية. توجد اتصالات داخلية داخل الإطار. نوع الجزيئات وطبيعة الارتباط بينها: الجزيئات، الذرات، الأيونات تحدد ما مجموعه أربعة أنواع: الأيونية، الذرية، الجزيئية والمعدنية.

إذا كانت الأيونات (الجسيمات ذات الشحنة السالبة أو الإيجابية) موجودة في مواقع الشبكة، فهذه شبكة بلورية أيونية تتميز بروابط تحمل نفس الاسم.

هذه الروابط قوية جدًا ومستقرة. لذلك، فإن المواد التي تحتوي على هذا النوع من البنية لها صلابة وكثافة عالية إلى حد ما، وهي غير متطايرة ومقاومة للحرارة. في درجات الحرارة المنخفضة تعمل كعوازل. ومع ذلك، عندما تذوب هذه المركبات، تتعطل الشبكة البلورية الأيونية الصحيحة هندسيًا (ترتيب الأيونات) وتقل قوة الروابط.

عند درجات حرارة قريبة من نقطة الانصهار، تكون البلورات ذات الروابط الأيونية قادرة بالفعل على توصيل التيار الكهربائي. هذه المركبات قابلة للذوبان بسهولة في الماء والسوائل الأخرى التي تتكون من جزيئات قطبية.

تتميز الشبكة البلورية الأيونية بجميع المواد ذات النوع الأيوني من الروابط - الأملاح وهيدروكسيدات المعادن والمركبات الثنائية للمعادن مع غير المعادن. ليس له اتجاهية في الفضاء، لأن كل أيون يرتبط بعدة متضادات في وقت واحد، وتعتمد قوة التفاعل على المسافة بينهما (قانون كولومب). المركبات المرتبطة بالأيونات لها بنية غير جزيئية، فهي مواد صلبة ذات شبكات أيونية، وقطبية عالية، ونقاط انصهار وغليان عالية، كما أنها موصلة للكهرباء في المحاليل المائية. من الناحية العملية، لا يتم العثور على المركبات ذات الروابط الأيونية في شكلها النقي.

الشبكة البلورية الأيونية متأصلة في بعض هيدروكسيدات وأكاسيد المعادن النموذجية والأملاح، أي. المواد ذات الأيونية

بالإضافة إلى الروابط الأيونية، تحتوي البلورات على روابط معدنية وجزيئية وتساهمية.

البلورات التي لها رابطة تساهمية هي أشباه الموصلات أو المواد العازلة. الأمثلة النموذجية للبلورات الذرية هي الماس والسيليكون والجرمانيوم.

الماس هو معدن، وهو تعديل (شكل) مكعب متآصل للكربون. الشبكة البلورية للماس ذرية ومعقدة للغاية. توجد في عقد هذه الشبكة ذرات متصلة ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية قوية للغاية. يتكون الماس من ذرات كربون فردية، مرتبة واحدة تلو الأخرى في مركز رباعي الأسطح، وتكون رؤوسه أقرب أربع ذرات. تتميز هذه الشبكة ببنية مكعبة متمحورة حول الوجه، والتي تحدد أقصى صلابة للماس ونقطة انصهار عالية إلى حد ما. لا توجد جزيئات في الشبكة الماسية، ويمكن النظر إلى البلورة على أنها جزيء واحد مثير للإعجاب.

بالإضافة إلى ذلك، فهي تتميز بالسيليكون والبورون الصلب والجرمانيوم ومركبات العناصر الفردية مع السيليكون والكربون (السيليكا والكوارتز والميكا ورمل النهر والكربوروندوم). بشكل عام، هناك عدد قليل نسبيا من الممثلين الذين لديهم شبكة ذرية.