أنواع الجزيئات في مواقع الشبكة الأيونية. أنواع الشبكات البلورية من مواد مختلفة

الصفحة 1

تتشكل الشبكات البلورية الجزيئية والروابط الجزيئية المقابلة لها في الغالب في بلورات تلك المواد التي تكون الروابط في جزيئاتها تساهمية. عند تسخينها، يتم تدمير الروابط بين الجزيئات بسهولة، وهذا هو السبب في أن المواد ذات الشبكات الجزيئية لها نقاط انصهار منخفضة.  

تتكون الشبكات البلورية الجزيئية من جزيئات قطبية، تنشأ بينها قوى التفاعل، ما يسمى بقوى فان دير فالس، وهي ذات طبيعة كهربائية. في الشبكة الجزيئية تشكل رابطة ضعيفة إلى حد ما. يحتوي الثلج والكبريت الطبيعي والعديد من المركبات العضوية على شبكة بلورية جزيئية.  

تظهر الشبكة البلورية الجزيئية لليود في الشكل. 3.17. تحتوي معظم المركبات العضوية البلورية على شبكة جزيئية.  

تتشكل عقد الشبكة البلورية الجزيئية بواسطة الجزيئات. على سبيل المثال، تحتوي بلورات الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والغازات النبيلة وثاني أكسيد الكربون والمواد العضوية على شبكة جزيئية.  

إن وجود شبكة بلورية جزيئية من الطور الصلب هو السبب في الامتزاز غير الهام للأيونات من السائل الأم، وبالتالي، لنقاء الرواسب أعلى بكثير مقارنة بالرواسب التي تتميز بالبلورة الأيونية. وبما أن الترسيب في هذه الحالة يحدث في منطقة الحموضة المثالية، والتي تختلف بالنسبة للأيونات المترسبة بواسطة هذا الكاشف، فإن ذلك يعتمد على قيمة ثوابت الاستقرار المقابلة للمجمعات. تسمح هذه الحقيقة، من خلال ضبط حموضة المحلول، بتحقيق ترسيب انتقائي وأحيانًا محدد لبعض الأيونات. يمكن الحصول على نتائج مماثلة في كثير من الأحيان عن طريق التعديل المناسب للمجموعات المانحة في الكواشف العضوية، مع الأخذ في الاعتبار خصائص الكاتيونات المعقدة التي يتم ترسيبها.  

في الشبكات البلورية الجزيئية، لوحظ تباين الروابط المحلية، وهي: القوى داخل الجزيئات كبيرة جدًا مقارنة بالقوى الجزيئية.  

في الشبكات البلورية الجزيئية، توجد الجزيئات في مواقع الشبكة. تشكل معظم المواد ذات الروابط التساهمية بلورات من هذا النوع. تشكل الشبكات الجزيئية الهيدروجين الصلب والكلور وثاني أكسيد الكربون ومواد أخرى تكون غازية في درجات الحرارة العادية. تنتمي بلورات معظم المواد العضوية أيضًا إلى هذا النوع. وبالتالي، فإن الكثير من المواد ذات الشبكة البلورية الجزيئية معروفة.  

في الشبكات البلورية الجزيئية، ترتبط الجزيئات المكونة لبعضها البعض باستخدام قوى فان دير فالس الضعيفة نسبيًا، بينما ترتبط الذرات الموجودة داخل الجزيء بروابط تساهمية أقوى بكثير. لذلك، في مثل هذه الشبكات، تحتفظ الجزيئات بتفردها وتحتل موقعًا واحدًا من الشبكة البلورية. الاستبدال هنا ممكن إذا كانت الجزيئات متشابهة في الشكل والحجم. وبما أن القوى التي تربط الجزيئات ضعيفة نسبيا، فإن حدود الاستبدال هنا أوسع بكثير. كما أظهر نيكيتين، يمكن لذرات الغازات النبيلة أن تحل محل جزيئات ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وCH3COCH3 وغيرها في شبكات هذه المواد. تشابه الصيغة الكيميائية ليس ضروريا هنا.  

في الشبكات البلورية الجزيئية، توجد الجزيئات في مواقع الشبكة. تشكل معظم المواد ذات الروابط التساهمية بلورات من هذا النوع. تشكل الشبكات الجزيئية الهيدروجين الصلب والكلور وثاني أكسيد الكربون ومواد أخرى تكون غازية في درجات الحرارة العادية. تنتمي بلورات معظم المواد العضوية أيضًا إلى هذا النوع. وبالتالي، فإن الكثير من المواد ذات الشبكة البلورية الجزيئية معروفة. ترتبط الجزيئات الموجودة في مواقع الشبكة ببعضها البعض بواسطة قوى بين الجزيئات (تمت مناقشة طبيعة هذه القوى أعلاه؛ انظر الصفحة. وبما أن القوى بين الجزيئات أضعف بكثير من قوى الربط الكيميائية، فإن البلورات الجزيئية منخفضة الذوبان، وتتميز بتقلب كبير، و صلابتها منخفضة بشكل خاص في درجات انصهار وغليان تلك المواد التي تكون جزيئاتها غير قطبية، على سبيل المثال، بلورات البارافين ناعمة جدًا، على الرغم من أن الروابط التساهمية CC في جزيئات الهيدروكربون التي تتكون منها هذه البلورات قوية مثلها. كما ينبغي تصنيف الروابط التي تتكون من البلورات النبيلة على أنها جزيئية، وتتكون من جزيئات أحادية الذرة، حيث أن قوى التكافؤ لا تلعب دورا في تكوين هذه البلورات، والروابط بين الجزيئات هنا هي من نفس الطبيعة كما في غيرها. البلورات الجزيئية؛ وهذا يحدد المسافات بين الذرية الكبيرة نسبيا في هذه البلورات.  

مخطط تسجيل ديبيغرام.

توجد في عقد الشبكات البلورية الجزيئية جزيئات متصلة ببعضها البعض بواسطة قوى جزيئية ضعيفة. تشكل هذه البلورات مواد ذات روابط تساهمية في الجزيئات. هناك الكثير من المواد ذات الشبكة البلورية الجزيئية المعروفة. تحتوي الشبكات الجزيئية على الهيدروجين الصلب والكلور وثاني أكسيد الكربون ومواد أخرى تكون غازية في درجات الحرارة العادية. تنتمي بلورات معظم المواد العضوية أيضًا إلى هذا النوع.  

موضوعات مقنن امتحان الدولة الموحد:مواد التركيب الجزيئي وغير الجزيئي. نوع الشبكة البلورية. اعتماد خصائص المواد على تكوينها وبنيتها.

النظرية الحركية الجزيئية

تتكون جميع الجزيئات من جزيئات صغيرة تسمى الذرات. يتم جمع جميع الذرات المكتشفة حاليًا في الجدول الدوري.

ذرةهو أصغر جسيم غير قابل للتجزئة كيميائيا من المادة ويحتفظ بخصائصه الكيميائية. ترتبط الذرات مع بعضها البعض الروابط الكيميائية. لقد نظرنا بالفعل إلى أ. تأكد من دراسة النظرية حول موضوع: أنواع الروابط الكيميائية قبل دراسة هذا المقال!

الآن دعونا نلقي نظرة على كيفية اتصال جزيئات المادة.

اعتمادًا على موقع الجزيئات بالنسبة لبعضها البعض، يمكن أن تختلف خصائص المواد التي تشكلها بشكل كبير. لذلك، إذا كانت الجزيئات تقع بعيدا عن بعضها البعض بعيد(المسافة بين الجزيئات أكبر بكثير من حجم الجزيئات نفسها)، عمليا لا تتفاعل مع بعضها البعض، وتتحرك في الفضاء بشكل فوضوي ومستمر، فنحن نتعامل مع غاز .

إذا كانت الجسيمات موجودة يغلقلبعضهم البعض، ولكن فوضوي، أكثر تتفاعل مع بعضها البعض، يقوم بحركات تذبذبية شديدة في موضع واحد، ولكن يمكنه القفز إلى موضع آخر، فهذا نموذج للهيكل السوائل .

إذا كانت الجسيمات موجودة يغلقلبعضهم البعض، ولكن أكثر بطريقة منظمة، و تتفاعل أكثرفيما بينها، ولكن تتحرك فقط داخل موضع توازن واحد، عمليا دون الانتقال إلى الآخرين الوضع، ثم نحن نتعامل معها صلب .

يمكن أن توجد معظم المواد والمخاليط الكيميائية المعروفة في الحالات الصلبة والسائلة والغازية. أبسط مثال هو ماء. في ظل الظروف العادية ذلك سائلعند 0 درجة مئوية يتجمد - يتحول من الحالة السائلة إلى صعبوعند 100 درجة مئوية يغلي - يتحول إلى مرحلة الغاز– بخار الماء . علاوة على ذلك، فإن العديد من المواد في الظروف العادية تكون غازات أو سوائل أو مواد صلبة. على سبيل المثال، الهواء - خليط من النيتروجين والأكسجين - هو غاز في الظروف العادية. ولكن عند الضغط العالي ودرجة الحرارة المنخفضة، يتكثف النيتروجين والأكسجين ويمران إلى الطور السائل. يستخدم النيتروجين السائل بنشاط في الصناعة. في بعض الأحيان معزولة بلازما، وأيضا بلورات سائلة,كمراحل منفصلة.

يتم شرح العديد من خصائص المواد والمخاليط الفردية الترتيب المتبادل للجزيئات في الفضاء بالنسبة لبعضها البعض!

تتناول هذه المقالة خصائص المواد الصلبة، حسب هيكلها. الخصائص الفيزيائية الأساسية للمواد الصلبة: نقطة الانصهار، الموصلية الكهربائية، التوصيل الحراري، القوة الميكانيكية، الليونة، الخ.

نقطة الانصهار - هي درجة الحرارة التي تنتقل عندها المادة من الطور الصلب إلى الطور السائل، والعكس.

هي قدرة المادة على التشوه دون تدمير.

الموصلية الكهربائية هي قدرة المادة على توصيل التيار.

التيار هو الحركة المنظمة للجسيمات المشحونة. وبالتالي، لا يمكن تنفيذ التيار إلا عن طريق المواد التي تحتوي على الجسيمات المشحونة المتنقلة. بناءً على قدرتها على توصيل التيار، تنقسم المواد إلى موصلات وعوازل. الموصلات هي مواد يمكنها توصيل التيار (أي تحتوي على جزيئات مشحونة متنقلة). المواد العازلة هي مواد لا تقوم عملياً بتوصيل التيار.

في المادة الصلبة، يمكن تحديد موقع جزيئات المادة فوضوي، أو أكثر تنظيمايا. إذا كانت جزيئات المادة الصلبة موجودة في الفضاء فوضوي، تسمى المادة غير متبلور. أمثلة على المواد غير المتبلورة – الفحم، زجاج الميكا.

إذا كانت جزيئات المادة الصلبة مرتبة في الفضاء ترتيباً منظماً، أي: شكل تكرار هياكل هندسية ثلاثية الأبعاد، وتسمى هذه المادة كريستالوالهيكل نفسه - شعرية الكريستال . معظم المواد التي نعرفها هي بلورات. الجسيمات نفسها تقع في العقدشعرية الكريستال.

وتتميز المواد البلورية، على وجه الخصوص، بما يلي: نوع الرابطة الكيميائية بين الجزيئات في بلورة - ذرية، جزيئية، معدنية، أيونية؛ وفقًا للشكل الهندسي لأبسط خلية في الشبكة البلورية - مكعبة أو سداسية وما إلى ذلك.

اعتمادا علي نوع من الجزيئات التي تشكل شبكة بلورية ، يميز التركيب البلوري الذري والجزيئي والأيوني والمعدني .

شعرية بلورية ذرية

تتشكل شبكة بلورية ذرية عند تحديد موقع العقد البلورية الذرات. ترتبط الذرات ببعضها البعض بقوة الروابط الكيميائية التساهمية. وفقا لذلك، فإن مثل هذه الشبكة البلورية ستكون للغاية دائم، ليس من السهل تدميره. يمكن تشكيل شبكة بلورية ذرية بواسطة ذرات ذات تكافؤ عالي، أي. مع عدد كبير من الروابط مع الذرات المجاورة (4 أو أكثر). كقاعدة عامة، هذه هي اللافلزات: مواد بسيطة - السيليكون والبورون والكربون (الماس والجرافيت المعدلات المتآصلة) ومركباتها (كربون البورون وأكسيد السيليكون (IV) وما إلى ذلك..). وبما أن الروابط الكيميائية التساهمية في الغالب تحدث بين اللافلزات، الإلكترونات الحرة(مثل الجسيمات المشحونة الأخرى) في المواد ذات الشبكة البلورية الذرية في معظم الحالات لا. لذلك، عادة ما تكون هذه المواد توصيل الكهرباء بشكل سيء للغاية، أي. هي عوازل. هذه أنماط عامة، وهناك عدد من الاستثناءات لها.

التواصل بين الجزيئات في البلورات الذرية : .

في العقد من الكريستال مع وجود بنية بلورية ذرية الذرات.

حالة المرحلة البلورات الذرية في ظل الظروف العادية: كقاعدة عامة، المواد الصلبة.

الموادتشكيل بلورات ذرية في الحالة الصلبة:

1. مواد بسيطة تكافؤ عالي (تقع في منتصف الجدول الدوري): البورون، الكربون، السيليكون، الخ.
2. المواد المعقدة التي تتكون من هذه اللافلزات:السيليكا (أكسيد السيليكون ورمل الكوارتز) SiO 2؛ كربيد السيليكون (اكسيد الالمونيوم) كربيد؛ كربيد البورون، نيتريد البورون، الخ.

الخواص الفيزيائية للمواد ذات الشبكة البلورية الذرية:

— قوة؛

- الحران (نقطة انصهار عالية)؛

— الموصلية الكهربائية المنخفضة.

— الموصلية الحرارية المنخفضة.

— الخمول الكيميائي (المواد غير النشطة);

- عدم الذوبان في المذيبات.

الشبكة البلورية الجزيئية- هذه شبكة توجد في العقد الخاصة بها جزيئات. يحمل الجزيئات في الكريستال قوى الجذب الضعيفة بين الجزيئات (قوات فان دير فالسالروابط الهيدروجينية أو الجذب الكهروستاتيكي). وبناء على ذلك، فإن مثل هذه الشبكة البلورية، كقاعدة عامة، من السهل جدًا تدميرها. المواد ذات الشبكة البلورية الجزيئية – منصهر وهش. كلما زادت قوة التجاذب بين الجزيئات، زادت درجة انصهار المادة. وكقاعدة عامة، فإن درجات حرارة انصهار المواد ذات الشبكة البلورية الجزيئية لا تزيد عن 200-300 كلفن. ولذلك، في ظل الظروف العادية، توجد معظم المواد ذات الشبكة البلورية الجزيئية في هذا الشكل الغازات أو السوائل. تتشكل الشبكة البلورية الجزيئية، كقاعدة عامة، في شكل صلب بواسطة الأحماض، والأكاسيد غير المعدنية، والمركبات الثنائية الأخرى من اللافلزات، والمواد البسيطة التي تشكل جزيئات مستقرة (الأكسجين O 2، النيتروجين N 2، الماء H 2 O، الخ)، المواد العضوية. كقاعدة عامة، هذه مواد ذات رابطة تساهمية قطبية (في كثير من الأحيان غير قطبية). لأن تشارك الإلكترونات في الروابط الكيميائية، والمواد ذات الشبكة البلورية الجزيئية - العوازل الكهربائية، لا توصل الحرارة بشكل جيد.

التواصل بين الجزيئات في البلورات الجزيئية: م قوى الجذب بين الجزيئات أو الكهرباء الساكنة أو بين الجزيئات.

في العقد من الكريستال مع وجود بنية بلورية جزيئية جزيئات.

حالة المرحلة البلورات الجزيئية في الظروف العادية: الغازات والسوائل والمواد الصلبة.

المواد، تتشكل في الحالة الصلبة البلورات الجزيئية:

1. مواد لافلزية بسيطة تشكل جزيئات صغيرة وقوية (O 2، N 2، H 2، S 8، إلخ)؛
2. المواد المعقدة (المركبات غير المعدنية) ذات الروابط التساهمية القطبية (باستثناء أكاسيد السيليكون والبورون ومركبات السيليكون والكربون) - الماء H 2 O وأكسيد الكبريت SO 3 وما إلى ذلك.
3. الغازات النبيلة أحادية الذرة (الهيليوم، النيون، الأرجون، الكريبتون إلخ.);
4. معظم المواد العضوية التي لا تحتوي على روابط أيونية — الميثان CH 4، البنزين C 6 H 6، الخ.

الخصائص الفيزيائية المواد ذات الشبكة البلورية الجزيئية:

- الانصهار (نقطة انصهار منخفضة):

— الانضغاطية العالية؛

— البلورات الجزيئية في الحالة الصلبة، وكذلك في المحاليل والمذابات، لا توصل التيار؛

- حالة الطور في الظروف العادية - الغازات والسوائل والمواد الصلبة؛

— تقلبات عالية.

- صلابة منخفضة.

شعرية الكريستال الأيونية

إذا كانت هناك جسيمات مشحونة في العقد البلورية - الأيونات، يمكننا التحدث عنه شعرية الكريستال الأيونية . عادة، تتناوب البلورات الأيونية الأيونات الإيجابية(الكاتيونات) و الأيونات السالبة(الأنيونات)، لذلك يتم احتجاز الجزيئات في البلورة قوى الجذب الكهروستاتيكية . اعتمادا على نوع البلورة ونوع الأيونات التي تشكل البلورة، يمكن أن تكون هذه المواد دائم للغاية ومقاوم للحرارة. في الحالة الصلبة، لا توجد عادة جسيمات مشحونة متنقلة في البلورات الأيونية. ولكن عندما تذوب البلورة أو تذوب، تتحرر الأيونات ويمكن أن تتحرك تحت تأثير مجال كهربائي خارجي. أولئك. فقط المحاليل أو المصهورات هي التي توصل التيارالبلورات الأيونية. تعتبر الشبكة البلورية الأيونية من سمات المواد ذات الرابطة الكيميائية الأيونية. أمثلةمثل هذه المواد - ملح الطعامكلوريد الصوديوم، كربونات الكالسيوم– كربونات الكالسيوم 3، الخ. عادة ما يتم تشكيل شبكة بلورية أيونية في الطور الصلب الأملاح والقواعد وكذلك أكاسيد المعادن والمركبات الثنائية للمعادن واللافلزات.

التواصل بين الجزيئات في البلورات الأيونية: .

في العقد من الكريستال مع وجود شعرية أيونية الأيونات.

حالة المرحلة البلورات الأيونية في ظل الظروف العادية: كقاعدة عامة، المواد الصلبة.

المواد الكيميائية مع شعرية الكريستال الأيونية:

1. الأملاح (العضوية وغير العضوية)، بما في ذلك أملاح الأمونيوم (على سبيل المثال، كلوريد الأمونيوم NH 4 Cl)؛
2. أسباب؛
3. أكاسيد المعادن.
4. مركبات ثنائية تحتوي على فلزات وغير فلزات.

الخواص الفيزيائية للمواد ذات التركيب البلوري الأيوني:

— نقطة انصهار عالية (الحراريات)؛

- محاليل وذوبان البلورات الأيونية هي موصلات للتيار.

— معظم المركبات قابلة للذوبان في المذيبات القطبية (الماء)؛

- الحالة الصلبة لمعظم المركبات في الظروف العادية.

وأخيرًا، تتميز المعادن بنوع خاص من البنية المكانية - شعرية كريستال معدنية، وهو المستحق الرابطة الكيميائية المعدنية . تحمل ذرات المعدن إلكترونات التكافؤ بشكل ضعيف إلى حد ما. في البلورة المتكونة من معدن، تحدث العمليات التالية في وقت واحد: تتخلى بعض الذرات عن الإلكترونات وتصبح أيونات موجبة الشحنة; هؤلاء تتحرك الإلكترونات بشكل عشوائي في البلورة; تنجذب بعض الإلكترونات إلى الأيونات. تحدث هذه العمليات في وقت واحد وبشكل فوضوي. هكذا، تنشأ الأيونات كما في تكوين الرابطة الأيونية، و تتشكل الإلكترونات المشتركة كما في تكوين الرابطة التساهمية. تتحرك الإلكترونات الحرة بشكل عشوائي ومستمر عبر كامل حجم البلورة، مثل الغاز. ولهذا يطلق عليهم أحيانا " غاز الإلكترون " بسبب وجود عدد كبير من الجزيئات المشحونة المتنقلة والمعادن إجراء التيار والحرارة. تختلف درجة انصهار المعادن بشكل كبير. وتتميز المعادن أيضًا بريق معدني غريب، والقدرة على التحمل، أي. القدرة على تغيير الشكل دون تدمير تحت ضغط ميكانيكي قوي، لأن لا يتم تدمير الروابط الكيميائية.

التواصل بين الجزيئات : .

في العقد من الكريستال مع وجود شبكة معدنية أيونات المعادن والذرات.

حالة المرحلة المعادن في الظروف العادية: عادة المواد الصلبة(الاستثناء هو الزئبق، وهو سائل في الظروف العادية).

المواد الكيميائية مع شبكة كريستال معدنية - مواد بسيطة - المعادن.

الخواص الفيزيائية للمواد ذات الشبكة البلورية المعدنية:

- الموصلية الحرارية والكهربائية العالية.

— المرونة واللدونة.

- بريق معدني؛

- المعادن عادة ما تكون غير قابلة للذوبان في المذيبات؛

- معظم المعادن تكون مواد صلبة في الظروف العادية.

مقارنة خصائص المواد ذات الشبكات البلورية المختلفة

يسمح نوع الشبكة البلورية (أو عدم وجود شبكة بلورية) بتقييم الخصائص الفيزيائية الأساسية للمادة. لمقارنة الخصائص الفيزيائية النموذجية للمركبات ذات الشبكات البلورية المختلفة تقريبًا، من الملائم جدًا استخدام المواد الكيميائية معها خصائص مميزة. بالنسبة للشبكة الجزيئية، هذا، على سبيل المثال، ثاني أكسيد الكربون، لشبكة بلورية ذرية - الماسللمعادن - نحاس، وللشبكة البلورية الأيونية - ملح الطعام, كلوريد الصوديومكلوريد الصوديوم.

جدول ملخص عن هياكل المواد البسيطة التي تتكون من عناصر كيميائية من المجموعات الفرعية الرئيسية في الجدول الدوري (عناصر المجموعات الفرعية الجانبية هي معادن، وبالتالي، لها شبكة بلورية معدنية).

الجدول النهائي للعلاقة بين خواص المواد وبنيتها:

معظم المواد الصلبة لديها بلوريالهيكل الذي يتميز ترتيب محدد بدقة للجزيئات. إذا قمت بتوصيل الجسيمات بخطوط تقليدية، فستحصل على إطار مكاني يسمى شعرية الكريستال. تسمى النقاط التي تقع فيها الجزيئات البلورية بالعقد الشبكية. قد تحتوي عقد الشبكة الوهمية على ذرات أو أيونات أو جزيئات.

اعتمادا على طبيعة الجزيئات الموجودة في العقد وطبيعة الاتصال بينها، يتم تمييز أربعة أنواع من الشبكات البلورية: الأيونية والمعدنية والذرية والجزيئية.

أيوني تسمى الشبكات التي توجد في عقدها أيونات.

تتشكل من مواد ذات روابط أيونية. توجد في عقد هذه الشبكة أيونات موجبة وسالبة متصلة ببعضها البعض عن طريق التفاعل الكهروستاتيكي.

تحتوي الشبكات البلورية الأيونية على أملاح وقلويات أكاسيد المعادن النشطة. يمكن أن تكون الأيونات بسيطة أو معقدة. على سبيل المثال، في المواقع الشبكية لكلوريد الصوديوم توجد أيونات الصوديوم البسيطة Na والكلور Cl − ، وفي المواقع الشبكية لكبريتات البوتاسيوم تتناوب أيونات البوتاسيوم البسيطة K وأيونات الكبريتات المعقدة S O 4 2 −.

الروابط بين الأيونات في مثل هذه البلورات قوية. ولذلك فإن المواد الأيونية صلبة، حرارية، غير متطايرة. هذه المواد جيدة تذوب في الماء.

شعرية كريستال من كلوريد الصوديوم

كريستال كلوريد الصوديوم

معدن تسمى الشبكات، والتي تتكون من أيونات موجبة وذرات معدنية وإلكترونات حرة.

تتشكل من مواد ذات روابط معدنية. توجد في عقد الشبكة المعدنية ذرات وأيونات (إما ذرات أو أيونات، والتي تتحول إليها الذرات بسهولة، وتتخلى عن إلكتروناتها الخارجية للاستخدام الشائع).

تتميز هذه الشبكات البلورية بمواد بسيطة من المعادن والسبائك.

يمكن أن تختلف درجات انصهار المعادن (من \(–37\) درجة مئوية للزئبق إلى ألفين إلى ثلاثة آلاف درجة). ولكن كل المعادن لها خاصية تألق معدني، المرونة، ليونة، توصيل الكهرباء بشكل جيدوالدفء.

شبكة كريستال معدنية

الأجهزة

تسمى الشبكات الذرية بالشبكات البلورية، حيث توجد في العقد ذرات فردية متصلة بواسطة روابط تساهمية.

يحتوي الماس على هذا النوع من الشبكة - أحد التعديلات المتآصلة للكربون. تشمل المواد ذات الشبكة البلورية الذرية الجرافيت والسيليكون والبورون والجرمانيوم، وكذلك المواد المعقدة، على سبيل المثال carborundum SiC و السيليكا، الكوارتز، الكريستال الصخري، الرملوالتي تشمل أكسيد السيليكون (\(IV\)) Si O 2.

وتتميز هذه المواد قوة عاليةوالصلابة. وبالتالي فإن الماس هو أصلب مادة طبيعية. المواد ذات الشبكة البلورية الذرية لها تأثير كبير جدًا نقاط انصهار عاليةوالغليان.على سبيل المثال، نقطة انصهار السيليكا هي \(1728\) درجة مئوية، بينما بالنسبة للجرافيت تكون أعلى - \(4000\) درجة مئوية. البلورات الذرية غير قابلة للذوبان عمليا.

شعرية الكريستال الماس

الماس

جزيئي تسمى الشبكات التي توجد في عقدها جزيئات متصلة بتفاعلات ضعيفة بين الجزيئات.

على الرغم من أن الذرات الموجودة داخل الجزيئات مرتبطة بروابط تساهمية قوية جدًا، إلا أن قوى الجذب بين الجزيئات الضعيفة تعمل بين الجزيئات نفسها. ولذلك، فإن البلورات الجزيئية لديها قوة منخفضةوالصلابة، نقاط انصهار منخفضةوالغليان. العديد من المواد الجزيئية هي سوائل وغازات في درجة حرارة الغرفة. هذه المواد متطايرة. على سبيل المثال، يتبخر اليود البلوري وأول أكسيد الكربون الصلب (\(IV\)) ("الثلج الجاف") دون أن يتحول إلى حالة سائلة. بعض المواد الجزيئية لها يشم .

يحتوي هذا النوع من الشبكات على مواد بسيطة في حالة صلبة من التجميع: غازات نبيلة ذات جزيئات أحادية الذرة (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ) ، وكذلك المعادن غير المعدنية ذات اثنين و جزيئات متعددة الذرات (ح2، يا2، ن2، كل2، ط2، يا3، ع4، ق8).

لديهم شبكة بلورية جزيئيةوكذلك المواد ذات الروابط القطبية التساهمية: الماء - الجليد، الأمونيا الصلبة، الأحماض، أكاسيد غير معدنية. غالبية المركبات العضويةهي أيضا بلورات جزيئية (النفثالين والسكر والجلوكوز).

إن ما يوجد في الطبيعة يتكون من عدد كبير من الجزيئات المتماثلة والمتصلة ببعضها البعض. توجد جميع المواد في ثلاث حالات من التجميع: الغازية والسائلة والصلبة. عندما تكون الحركة الحرارية صعبة (في درجات حرارة منخفضة)، وكذلك في المواد الصلبة، تكون الجزيئات موجهة بشكل صارم في الفضاء، وهو ما يتجلى في تنظيمها الهيكلي الدقيق.

الشبكة البلورية لمادة ما هي بنية ذات ترتيب هندسي للجسيمات (الذرات أو الجزيئات أو الأيونات) في نقاط معينة في الفضاء. في مختلف المشابك، يتم التمييز بين الفضاء الداخلي والعقد نفسها - النقاط التي تقع فيها الجسيمات نفسها.

هناك أربعة أنواع من الشبكة البلورية: معدنية، جزيئية، ذرية، أيونية. يتم تحديد أنواع الشبكات وفقاً لنوع الجزيئات الموجودة في عقدها، وكذلك طبيعة الوصلات بينها.

تسمى الشبكة البلورية جزيئية إذا كانت الجزيئات موجودة في عقدها. وهي متصلة بواسطة قوى ضعيفة نسبيًا بين الجزيئات، تسمى قوى فان دير فالس، لكن الذرات نفسها داخل الجزيء ترتبط بقوة أقوى أو غير قطبية. تتميز الشبكة البلورية الجزيئية بوجود الكلور والهيدروجين الصلب والمواد الأخرى التي تكون غازية في درجات الحرارة العادية.

تحتوي البلورات التي تشكل الغازات النبيلة أيضًا على شبكات جزيئية تتكون من جزيئات أحادية الذرة. معظم المواد الصلبة العضوية لديها هذا الهيكل. عددها ذو بنية جزيئية صغير جدًا. وهي، على سبيل المثال، هاليدات الهيدروجين الصلبة والكبريت الطبيعي والجليد والمواد الصلبة البسيطة وبعض المواد الأخرى.

عند تسخينها، يتم تدمير الروابط بين الجزيئات الضعيفة نسبيًا بسهولة تامة، وبالتالي فإن المواد التي تحتوي على مثل هذه الشبكات لها نقاط انصهار منخفضة جدًا وصلابة منخفضة، فهي غير قابلة للذوبان أو قابلة للذوبان قليلاً في الماء، ومحلولها عمليًا لا يوصل تيارًا كهربائيًا، وتتميز بتقلب كبير . الحد الأدنى لنقاط الغليان والانصهار هو للمواد المصنوعة من جزيئات غير قطبية.

تسمى الشبكة البلورية معدنية، وتتكون عقدها من ذرات وأيونات موجبة (كاتيونات) من المعدن مع إلكترونات تكافؤ حرة (منفصلة عن الذرات أثناء تكوين الأيونات)، تتحرك بشكل عشوائي في حجم البلورة. ومع ذلك، فإن هذه الإلكترونات هي في الأساس شبه حرة، لأنها لا تستطيع التحرك بحرية إلا ضمن الإطار المحدود بشبكة بلورية معينة.

تنجذب الإلكترونات الكهروستاتيكية والأيونات المعدنية الموجبة بشكل متبادل، مما يفسر استقرار الشبكة البلورية المعدنية. ويسمى تجمع الإلكترونات الحرة المتحركة بغاز الإلكترون - فهو يوفر كهرباء جيدة وعندما يظهر جهد كهربائي، تندفع الإلكترونات إلى الجسيم الموجب، وتشارك في توليد تيار كهربائي وتتفاعل مع الأيونات.

تتميز الشبكة البلورية المعدنية بشكل أساسي بالمعادن الأولية، بالإضافة إلى مركبات المعادن المختلفة مع بعضها البعض. الخصائص الرئيسية المتأصلة في البلورات المعدنية (القوة الميكانيكية، والتقلب، تتقلب بشدة. ومع ذلك، فإن الخصائص الفيزيائية مثل اللدونة، والقابلية للطرق، والتوصيل الكهربائي والحراري العالي، واللمعان المعدني المميز هي سمة حصرية فقط للبلورات ذات الشبكة المعدنية .

ليست الذرات أو الجزيئات الفردية هي التي تدخل في التفاعلات الكيميائية، بل المواد. تصنف المواد حسب نوع الرابطة الجزيئية وغير الجزيئية المباني.

هذه هي المواد التي تتكون من جزيئات. الروابط بين الجزيئات في مثل هذه المواد ضعيفة جدًا، وأضعف بكثير من الروابط بين الذرات داخل الجزيء، وحتى في درجات حرارة منخفضة نسبيًا تنكسر - تتحول المادة إلى سائل ثم إلى غاز (تسامي اليود). تزداد درجات انصهار وغليان المواد المكونة من جزيئات مع زيادة الوزن الجزيئي. تشمل المواد الجزيئية مواد ذات بنية ذرية (C، Si، Li، Na، K، Cu، Fe، W)، من بينها معادن وغير معادن.

التركيب غير الجزيئي للمواد

إلى المواد غير جزيئيةوتشمل الهياكل المركبات الأيونية. معظم مركبات المعادن مع اللافلزات لها هذا التركيب: جميع الأملاح (NaCl، K 2 S0 4)، وبعض الهيدريدات (LiH) والأكاسيد (CaO، MgO، FeO)، والقواعد (NaOH، KOH). المواد الأيونية (غير الجزيئية) لها درجات انصهار وغليان عالية.

المواد الصلبة: بلورية وغير متبلورة

مواد غير متبلورةليس لديهم نقطة انصهار واضحة - عند تسخينها، فإنها تلين تدريجيا وتتحول إلى حالة سائلة. على سبيل المثال، البلاستيسين والراتنجات المختلفة في حالة غير متبلورة.

المواد البلوريةتتميز بالترتيب الصحيح للجزيئات التي تتكون منها: الذرات والجزيئات والأيونات - في نقاط محددة بدقة في الفضاء. عندما ترتبط هذه النقاط بخطوط مستقيمة، يتم تشكيل إطار مكاني، يسمى شعرية الكريستال. تسمى النقاط التي تقع فيها الجزيئات البلورية العقد شعرية.

اعتمادًا على نوع الجزيئات الموجودة في عقد الشبكة البلورية وطبيعة الاتصال بينها، يتم تمييز أربعة أنواع من الشبكات البلورية: الأيونية والذرية والجزيئية والمعدنية .

المشابك الكريستال الأيونية

أيونيتسمى الشبكات البلورية التي توجد في عقدها أيونات. يتم تشكيلها بواسطة مواد ذات روابط أيونية يمكنها ربط الأيونات البسيطة Na + و Cl - والأيونات المعقدة S0 4 2-، OH -. وبالتالي فإن الأملاح وبعض أكاسيد وهيدروكسيدات المعادن لها شبكات بلورية أيونية. على سبيل المثال، يتم بناء بلورة كلوريد الصوديوم من أيونات Na+ الموجبة وأيونات Cl- السالبة بالتناوب، مما يشكل شبكة على شكل مكعب.

الشبكة البلورية الأيونية لملح الطعام

الروابط بين الأيونات في مثل هذه البلورة مستقرة للغاية. لذلك، تتميز المواد ذات الشبكة الأيونية بصلابة وقوة عالية نسبيًا، فهي مقاومة للحرارة وغير متطايرة.

المشابك البلورية الذرية

الذريتسمى الشبكات البلورية ، والتي توجد في العقد ذرات فردية. في مثل هذه الشبكات، ترتبط الذرات ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية قوية جدًا. مثال على المواد التي تحتوي على هذا النوع من الشبكات البلورية هو الماس، وهو أحد التعديلات المتآصلة للكربون.

شعرية الكريستال الذرية من الماس

تحتوي معظم المواد ذات الشبكة البلورية الذرية على نقاط انصهار عالية جدًا (على سبيل المثال، بالنسبة للماس تزيد درجة حرارته عن 3500 درجة مئوية)، فهي قوية وصلبة وغير قابلة للذوبان عمليًا.

الشبكات البلورية الجزيئية

جزيئيتسمى الشبكات البلورية، والتي توجد في عقدها الجزيئات.

الشبكة البلورية الجزيئية لليود

يمكن أن تكون الروابط الكيميائية في هذه الجزيئات قطبية (HCl، H 2 O) وغير قطبية (N 2، O 2). على الرغم من حقيقة أن الذرات الموجودة داخل الجزيئات مرتبطة بروابط تساهمية قوية جدًا، إلا أن قوى الجذب بين الجزيئات الضعيفة تعمل بين الجزيئات نفسها. ولذلك، فإن المواد ذات الشبكات البلورية الجزيئية لها صلابة منخفضة، ونقاط انصهار منخفضة، وتكون متطايرة. تحتوي معظم المركبات العضوية الصلبة على شبكات بلورية جزيئية (النفثالين والجلوكوز والسكر).

شبكات كريستال معدنية

المواد التي لها روابط معدنية معدنالمشابك الكريستال.

توجد في مواقع هذه الشبكات ذرات وأيونات (إما ذرات أو أيونات، والتي تتحول إليها ذرات المعدن بسهولة، وتتخلى عن إلكتروناتها الخارجية "للاستخدام المشترك"). يحدد هذا الهيكل الداخلي للمعادن خصائصها الفيزيائية المميزة: القابلية للطرق، واللدونة، والتوصيل الكهربائي والحراري، والبريق المعدني المميز.