Rodzaje cząstek w miejscach sieci jonowej. Rodzaje sieci krystalicznych różnych substancji

Strona 1

Molekularne sieci krystaliczne i odpowiadające im wiązania molekularne powstają głównie w kryształach tych substancji, w których cząsteczkach wiązania są kowalencyjne. Po podgrzaniu wiązania między cząsteczkami łatwo ulegają zniszczeniu, dlatego substancje posiadające sieci molekularne mają niskie temperatury topnienia.

Molekularne sieci krystaliczne powstają z cząsteczek polarnych, pomiędzy którymi powstają siły oddziaływania, tzw. siły van der Waalsa, które mają charakter elektryczny. W sieci molekularnej tworzą raczej słabe wiązanie. Lód, naturalna siarka i wiele związków organicznych mają molekularną sieć krystaliczną.

Molekularną sieć krystaliczną jodu pokazano na ryc. 3.17. Większość krystalicznych związków organicznych ma sieć molekularną.

Węzły molekularnej sieci krystalicznej są utworzone przez cząsteczki. Na przykład kryształy wodoru, tlenu, azotu, gazów szlachetnych, dwutlenku węgla i substancji organicznych mają sieć molekularną.

Obecność molekularnej sieci krystalicznej fazy stałej jest przyczyną niewielkiej adsorpcji jonów z ługu macierzystego, a co za tym idzie, znacznie większej czystości wydzieleń w porównaniu z osadami charakteryzującymi się kryształem jonowym. Ponieważ wytrącanie w tym przypadku zachodzi w optymalnym obszarze kwasowości, który jest inny dla jonów wytrącanych przez ten odczynnik, zależy to od wartości odpowiednich stałych stabilności kompleksów. Fakt ten pozwala, regulując kwasowość roztworu, uzyskać selektywne, a czasem nawet specyficzne wytrącanie określonych jonów. Podobne wyniki można często uzyskać poprzez odpowiednią modyfikację grup donorowych w odczynnikach organicznych, biorąc pod uwagę charakterystykę wytrąconych kationów kompleksujących.

W molekularnych sieciach krystalicznych obserwuje się lokalną anizotropię wiązań, a mianowicie: siły wewnątrzcząsteczkowe są bardzo duże w porównaniu do sił międzycząsteczkowych.

W molekularnych sieciach krystalicznych cząsteczki składowe są połączone ze sobą za pomocą stosunkowo słabych sił van der Waalsa, podczas gdy atomy w cząsteczce są połączone znacznie silniejszymi wiązaniami kowalencyjnymi. Dlatego w takich sieciach cząsteczki zachowują swoją indywidualność i zajmują jedno miejsce sieci krystalicznej. Podstawienie jest tutaj możliwe, jeśli cząsteczki mają podobny kształt i rozmiar. Ponieważ siły łączące cząsteczki są stosunkowo słabe, granice podstawienia są tutaj znacznie szersze. Jak pokazał Nikitin, atomy gazów szlachetnych mogą izomorficznie zastępować cząsteczki CO2, SO2, CH3COCH3 i inne w sieciach tych substancji. Podobieństwo wzorów chemicznych nie jest tutaj konieczne.

W molekularnych sieciach krystalicznych cząsteczki znajdują się w miejscach sieci. Większość substancji z wiązaniami kowalencyjnymi tworzy kryształy tego typu. Sieci molekularne tworzą stały wodór, chlor, dwutlenek węgla i inne substancje, które w zwykłych temperaturach mają charakter gazowy. Do tego typu należą również kryształy większości substancji organicznych. Zatem znanych jest wiele substancji posiadających molekularną sieć krystaliczną. Cząsteczki znajdujące się w miejscach sieci są połączone ze sobą siłami międzycząsteczkowymi (naturę tych sił omówiono powyżej; patrz str. Ponieważ siły międzycząsteczkowe są znacznie słabsze od sił wiązań chemicznych, kryształy molekularne są niskotopliwe, charakteryzują się znaczną lotnością i ich twardość jest niska.Szczególnie niskie temperatury topnienia i wrzenia substancji, których cząsteczki są niepolarne.Na przykład kryształy parafiny są bardzo miękkie, chociaż wiązania kowalencyjne CC w cząsteczkach węglowodorów, z których składają się te kryształy, są tak mocne jak wiązania w diamencie Kryształy utworzone przez gazy minerałów szlachetnych należy również zaklasyfikować jako molekularne, składające się z cząsteczek jednoatomowych, ponieważ siły walencyjne nie odgrywają roli w tworzeniu tych kryształów, a wiązania między cząstkami mają tutaj ten sam charakter jak w innych kryształach molekularnych; determinuje to stosunkowo duże odległości międzyatomowe w tych kryształach.

Schemat rejestracji Debyegramu.

W węzłach molekularnych sieci krystalicznych znajdują się cząsteczki połączone ze sobą słabymi siłami międzycząsteczkowymi. Takie kryształy tworzą substancje z wiązaniami kowalencyjnymi w cząsteczkach. Znanych jest wiele substancji posiadających molekularną sieć krystaliczną. Sieci molekularne zawierają stały wodór, chlor, dwutlenek węgla i inne substancje, które w zwykłych temperaturach mają postać gazową. Do tego typu należą również kryształy większości substancji organicznych.

Tematy kodyfikatora ujednoliconego egzaminu państwowego: Substancje o budowie molekularnej i niemolekularnej. Rodzaj sieci krystalicznej. Zależność właściwości substancji od ich składu i struktury.

Teoria kinetyki molekularnej

Wszystkie cząsteczki składają się z maleńkich cząstek zwanych atomami. Wszystkie obecnie odkryte atomy są zebrane w układzie okresowym.

Atom to najmniejsza, chemicznie niepodzielna cząsteczka substancji, która zachowuje swoje właściwości chemiczne. Atomy łączą się ze sobą wiązania chemiczne. Przyjrzeliśmy się już A. Przed zapoznaniem się z tym artykułem koniecznie zapoznaj się z teorią na temat: Rodzaje wiązań chemicznych!

Przyjrzyjmy się teraz, jak cząstki w materii mogą się łączyć.

W zależności od położenia cząstek względem siebie właściwości substancji, które tworzą, mogą się znacznie różnić. Tak więc, jeśli cząstki są oddalone od siebie daleko(odległość między cząstkami jest znacznie większa niż wielkość samych cząstek), praktycznie nie oddziałują ze sobą, poruszają się w przestrzeni chaotycznie i w sposób ciągły, wówczas mamy do czynienia z gaz .

Jeśli cząstki się znajdują zamknąć do siebie, ale chaotyczny, więcej współdziałać ze sobą, wykonuje intensywne ruchy oscylacyjne w jednej pozycji, ale może przeskakiwać do innej pozycji, to jest to model konstrukcji płyny .

Jeśli cząstki się znajdują zamknąć do siebie, ale więcej w sposób uporządkowany, I więcej interakcji między sobą, ale poruszają się tylko w obrębie jednej pozycji równowagi, praktycznie nie przechodząc do innych sytuacji, z którą mamy do czynienia solidny .

Większość znanych substancji i mieszanin chemicznych może występować w stanie stałym, ciekłym i gazowym. Najprostszy przykład to woda. W normalnych warunkach to płyn, w temperaturze 0 o C zamarza - przechodzi ze stanu ciekłego do twardy, a przy 100 o C wrze - zamienia się w faza gazowa- para wodna. Co więcej, wiele substancji w normalnych warunkach to gazy, ciecze lub ciała stałe. Na przykład powietrze – mieszanina azotu i tlenu – w normalnych warunkach jest gazem. Jednak pod wysokim ciśnieniem i w niskiej temperaturze azot i tlen kondensują i przechodzą w fazę ciekłą. Ciekły azot jest aktywnie wykorzystywany w przemyśle. Czasami izolowany osocze, I ciekłe kryształy, jako oddzielne fazy.

Wyjaśniono wiele właściwości poszczególnych substancji i mieszanin wzajemne ułożenie cząstek w przestrzeni względem siebie!

W tym artykule omówiono właściwości ciał stałych w zależności od ich struktury. Podstawowe właściwości fizyczne ciał stałych: temperatura topnienia, przewodność elektryczna, przewodność cieplna, wytrzymałość mechaniczna, plastyczność itp.

Temperatura topnienia - jest to temperatura, w której substancja przechodzi z fazy stałej do fazy ciekłej i odwrotnie.

to zdolność substancji do odkształcania się bez zniszczenia.

Przewodnictwo elektryczne to zdolność substancji do przewodzenia prądu.

Prąd to uporządkowany ruch naładowanych cząstek. Zatem prąd może być przewodzony tylko przez substancje zawierające ruchome cząstki naładowane. Ze względu na zdolność przewodzenia prądu substancje dzielimy na przewodniki i dielektryki. Przewodniki to substancje, które mogą przewodzić prąd (tj. zawierają ruchome, naładowane cząstki). Dielektryki to substancje, które praktycznie nie przewodzą prądu.

W substancji stałej mogą znajdować się cząstki substancji chaotyczny, Lub bardziej uporządkowany O. Jeśli cząstki substancji stałej znajdują się w przestrzeni chaotyczny, substancja nazywa się amorficzny. Przykłady substancji amorficznych – węgiel, szkło mikowe.

Jeżeli cząstki substancji stałej są ułożone w przestrzeni w sposób uporządkowany, tj. tworzą powtarzające się trójwymiarowe struktury geometryczne, taką substancję nazywa się kryształ i sama konstrukcja – sieci krystalicznej . Większość znanych nam substancji to kryształy. Same cząstki znajdują się w węzły sieci krystalicznej.

W szczególności wyróżnia się substancje krystaliczne rodzaj wiązania chemicznego między cząsteczkami w krysztale – atomowym, molekularnym, metalicznym, jonowym; zgodnie z geometrycznym kształtem najprostszej komórki sieci krystalicznej - sześciennej, sześciokątnej itp.

W zależności od rodzaj cząstek tworzących sieć krystaliczną , wyróżnić struktura kryształów atomowych, molekularnych, jonowych i metalicznych .

Sieć krystaliczna atomu

Atomowa sieć krystaliczna powstaje, gdy zlokalizowane są węzły kryształu atomy. Atomy są ze sobą silnie powiązane kowalencyjne wiązania chemiczne. W związku z tym taka sieć krystaliczna będzie bardzo wytrzymały, nie jest łatwo go zniszczyć. Atomową sieć krystaliczną mogą tworzyć atomy o dużej wartościowości, tj. z dużą liczbą wiązań z sąsiednimi atomami (4 lub więcej). Z reguły są to niemetale: proste substancje - krzem, bor, węgiel (modyfikacje alotropowe diament, grafit) i ich związki (węgiel boru, tlenek krzemu (IV) itp..). Ponieważ między niemetalami występują głównie kowalencyjne wiązania chemiczne, wolne elektrony(podobnie jak inne naładowane cząstki) w substancjach posiadających atomową sieć krystaliczną w większości przypadków nie. Dlatego takie substancje są zwykle bardzo słabo przewodzą prąd, tj. są dielektrykami. Są to ogólne wzorce, od których istnieje szereg wyjątków.

Komunikacja między cząsteczkami w kryształach atomowych: .

W węzłach kryształu z zlokalizowaną atomową strukturą krystaliczną atomy.

Stan fazowy kryształy atomowe w normalnych warunkach: z reguły ciała stałe.

Substancje, tworząc kryształy atomowe w stanie stałym:

Proste substancje wysoka wartościowość (znajduje się w środku układu okresowego): bor, węgiel, krzem itp.
Substancje złożone utworzone przez te niemetale: krzemionka (tlenek krzemu, piasek kwarcowy) SiO 2; węglik krzemu (korund) SiC; węglik boru, azotek boru itp.

Właściwości fizyczne substancji o atomowej sieci krystalicznej:

— wytrzymałość;

— ogniotrwałość (wysoka temperatura topnienia);

— niska przewodność elektryczna;

— niska przewodność cieplna;

— obojętność chemiczna (substancje nieaktywne);

- nierozpuszczalność w rozpuszczalnikach.

Molekularna sieć krystaliczna- to jest krata, w której węzłach jest Cząsteczki. Utrzymuje cząsteczki w krysztale słabe siły przyciągania międzycząsteczkowego (siły van der Waalsa, wiązania wodorowe lub przyciąganie elektrostatyczne). W związku z tym taka sieć krystaliczna z reguły dość łatwo zniszczyć. Substancje posiadające molekularną sieć krystaliczną – topliwy, kruchy. Im większa siła przyciągania między cząsteczkami, tym wyższa temperatura topnienia substancji. Z reguły temperatury topnienia substancji o molekularnej sieci krystalicznej nie są wyższe niż 200-300K. Dlatego w normalnych warunkach większość substancji z molekularną siecią krystaliczną występuje w postaci gazy lub ciecze. Molekularna sieć krystaliczna z reguły powstaje w postaci stałej przez kwasy, tlenki niemetali, inne związki binarne niemetali, proste substancje tworzące stabilne cząsteczki (tlen O 2, azot N 2, woda H 2 O, itp.), substancje organiczne. Z reguły są to substancje z kowalencyjnym wiązaniem polarnym (rzadziej niepolarnym). Ponieważ elektrony biorą udział w wiązaniach chemicznych, substancje z molekularną siecią krystaliczną - dielektryki, słabo przewodzą ciepło.

Komunikacja między cząsteczkami w kryształach molekularnych: m.in międzycząsteczkowe, elektrostatyczne lub międzycząsteczkowe siły przyciągania.

W węzłach kryształu z zlokalizowaną molekularną strukturą krystaliczną Cząsteczki.

Stan fazowy kryształy molekularne w normalnych warunkach: gazy, ciecze i ciała stałe.

Substancje, tworząc się w stanie stałym kryształy molekularne:

Proste substancje niemetaliczne, które tworzą małe, mocne cząsteczki (O 2, N 2, H 2, S 8 itp.);
Substancje złożone (związki niemetali) z polarnymi wiązaniami kowalencyjnymi (z wyjątkiem tlenków krzemu i boru, związków krzemu i węgla) - woda H 2 O, tlenek siarki SO 3 itp.
Monatomowe gazy szlachetne (hel, neon, argon, krypton itd.);
Większość substancji organicznych, które nie mają wiązań jonowych — metan CH 4, benzen C 6 H 6 itp.

Właściwości fizyczne substancje posiadające molekularną sieć krystaliczną:

— topliwość (niska temperatura topnienia):

— wysoka ściśliwość;

— kryształy molekularne w postaci stałej, a także w roztworach i stopach nie przewodzą prądu;

- stan fazowy w warunkach normalnych - gazy, ciecze, ciała stałe;

— duża zmienność;

- niska twardość.

Jonowa sieć krystaliczna

Jeśli w węzłach kryształu znajdują się naładowane cząstki – jony, możemy porozmawiać jonowa sieć krystaliczna . Zazwyczaj kryształy jonowe występują naprzemiennie jony dodatnie(kationy) i jony ujemne(aniony), dzięki czemu cząstki są utrzymywane w krysztale siły przyciągania elektrostatycznego . W zależności od rodzaju kryształu i rodzaju jonów tworzących kryształ, takimi substancjami mogą być dość trwały i ogniotrwały. W stanie stałym w kryształach jonowych zwykle nie ma ruchomych naładowanych cząstek. Kiedy jednak kryształ rozpuszcza się lub topi, jony są uwalniane i mogą poruszać się pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego. Te. Tylko roztwory lub stopy przewodzą prąd kryształy jonowe. Jonowa sieć krystaliczna jest charakterystyczna dla substancji z jonowe wiązanie chemiczne. Przykłady takie substancje - sól NaCl, węglan wapnia– CaCO 3 itp. Jonowa sieć krystaliczna z reguły tworzy się w fazie stałej sole, zasady, a także tlenki metali i związki binarne metali i niemetali.

Komunikacja między cząsteczkami w kryształach jonowych: .

W węzłach kryształu z zlokalizowaną siecią jonową jony.

Stan fazowy kryształy jonowe w normalnych warunkach: z reguły ciała stałe.

Substancje chemiczne z jonową siecią krystaliczną:

Sole (organiczne i nieorganiczne), w tym sole amonowe (Na przykład, chlorek amonu NH4Cl);
Podstawy;
Tlenki metali;
Związki binarne zawierające metale i niemetale.

Właściwości fizyczne substancji o strukturze kryształu jonowego:

— wysoka temperatura topnienia (ogniotrwałość);

— roztwory i stopy kryształów jonowych są przewodnikami prądu;

— większość związków jest rozpuszczalna w rozpuszczalnikach polarnych (woda);

- stan fazy stałej dla większości związków w normalnych warunkach.

I wreszcie metale charakteryzują się szczególnym rodzajem struktury przestrzennej - metalowa sieć krystaliczna, co się należy wiązanie chemiczne metalu . Atomy metali raczej słabo trzymają elektrony walencyjne. W krysztale utworzonym przez metal zachodzą jednocześnie następujące procesy: Niektóre atomy oddają elektrony i stają się dodatnio naładowanymi jonami; te elektrony poruszają się w krysztale losowo; niektóre elektrony są przyciągane przez jony. Procesy te zachodzą jednocześnie i chaotycznie. Zatem, powstają jony , jak przy tworzeniu wiązania jonowego, i powstają wspólne elektrony , jak przy tworzeniu wiązania kowalencyjnego. Swobodne elektrony poruszają się losowo i w sposób ciągły w całej objętości kryształu, jak gaz. Dlatego czasami nazywa się je „ gaz elektronowy " Ze względu na obecność dużej liczby mobilnych naładowanych cząstek, metali przewodzą prąd i ciepło. Temperatura topnienia metali jest bardzo zróżnicowana. Charakteryzuje się także metale specyficzny metaliczny połysk, plastyczność, tj. zdolność do zmiany kształtu bez zniszczenia pod silnym obciążeniem mechanicznym, ponieważ wiązania chemiczne nie ulegają zniszczeniu.

Komunikacja między cząsteczkami : .

W węzłach kryształu z umieszczoną metalową kratką jony i atomy metali.

Stan fazowy metale w normalnych warunkach: zwykle ciała stałe(wyjątkiem jest rtęć, która w normalnych warunkach jest cieczą).

Substancje chemiczne z metalową siecią krystaliczną - substancje proste - metale.

Właściwości fizyczne substancji z metalową siecią krystaliczną:

— wysoka przewodność cieplna i elektryczna;

— ciągliwość i plastyczność;

- metaliczny połysk;

- metale są zwykle nierozpuszczalne w rozpuszczalnikach;

- Większość metali w normalnych warunkach jest ciałami stałymi.

Porównanie właściwości substancji o różnych sieciach krystalicznych

Rodzaj sieci krystalicznej (lub jej brak) pozwala ocenić podstawowe właściwości fizyczne substancji. Aby z grubsza porównać typowe właściwości fizyczne związków o różnych sieciach krystalicznych, bardzo wygodnie jest używać środków chemicznych charakterystyczne właściwości. W przypadku sieci molekularnej jest to np. dwutlenek węgla, dla atomowej sieci krystalicznej - diament, do metalu - miedź, a dla jonowej sieci krystalicznej - sól, chlorek sodu NaCl.

Tabela podsumowująca struktury prostych substancji utworzonych przez pierwiastki chemiczne z głównych podgrup układu okresowego (pierwiastki podgrup bocznych są metalami, dlatego mają metaliczną sieć krystaliczną).

Ostateczna tabela zależności między właściwościami substancji a ich strukturą:

Większość ciał stałych ma krystaliczny strukturę, która charakteryzuje się ściśle określony układ cząstek. Jeśli połączymy cząstki konwencjonalnymi liniami, otrzymamy strukturę przestrzenną zwaną sieci krystalicznej. Punkty, w których znajdują się cząstki kryształów, nazywane są węzłami sieci. Węzły wyimaginowanej sieci mogą zawierać atomy, jony lub cząsteczki.

W zależności od charakteru cząstek znajdujących się w węzłach oraz charakteru połączenia między nimi wyróżnia się cztery typy sieci krystalicznych: jonowe, metaliczne, atomowe i molekularne.

joński nazywane są sieciami, w których węzłach znajdują się jony.

Tworzą je substancje posiadające wiązania jonowe. W węzłach takiej sieci znajdują się jony dodatnie i ujemne, połączone ze sobą poprzez oddziaływanie elektrostatyczne.

Jonowe sieci krystaliczne zawierają sole, zasady, aktywne tlenki metali. Jony mogą być proste lub złożone. Na przykład w miejscach sieci chlorku sodu znajdują się proste jony sodu Na i chloru Cl - , a w miejscach sieci siarczanu potasu proste jony potasu K i złożone jony siarczanowe S O 4 2 - naprzemiennie.

Wiązania pomiędzy jonami w takich kryształach są silne. Dlatego substancje jonowe są stałe, ogniotrwałe, nielotne. Takie substancje są dobre rozpuścić w wodzie.

Sieć krystaliczna chlorku sodu

Kryształ chlorku sodu

Metal zwane sieciami, które składają się z jonów dodatnich, atomów metali i wolnych elektronów.

Tworzą je substancje posiadające wiązania metaliczne. W węzłach metalowej siatki znajdują się atomy i jony (albo atomy, albo jony, w które atomy łatwo się zamieniają, oddając swoje zewnętrzne elektrony do powszechnego użytku).

Takie sieci krystaliczne są charakterystyczne dla prostych substancji metali i stopów.

Temperatury topnienia metali mogą być różne (od \(–37\) °C dla rtęci do dwóch do trzech tysięcy stopni). Ale wszystkie metale mają swoją charakterystykę metaliczny połysk, plastyczność, plastyczność, dobrze przewodzą prąd i ciepło.

Metalowa sieć krystaliczna

Sprzęt komputerowy

Sieci atomowe nazywane są sieciami krystalicznymi, w których węzłach znajdują się pojedyncze atomy połączone wiązaniami kowalencyjnymi.

Diament ma tego typu siatkę – jedną z alotropowych modyfikacji węgla. Substancje posiadające atomową sieć krystaliczną obejmują grafit, krzem, bor i german, a także substancje złożone, na przykład karborund SiC i krzemionka, kwarc, kryształ górski, piasek, które obejmują tlenek krzemu (\(IV\)) Si O 2.

Substancje takie charakteryzują się wysoka wytrzymałość i twardość. Zatem diament jest najtwardszą naturalną substancją. Substancje posiadające atomową sieć krystaliczną mają bardzo wysokie temperatury topnienia i gotowanie. Na przykład temperatura topnienia krzemionki wynosi \(1728\) °C, podczas gdy dla grafitu jest wyższa - \(4000\) °C. Kryształy atomowe są praktycznie nierozpuszczalne.

Sieć krystaliczna diamentu

Diament

Molekularny nazywane są sieciami, w których węzłach znajdują się cząsteczki połączone słabymi oddziaływaniami międzycząsteczkowymi.

Pomimo tego, że atomy wewnątrz cząsteczek są połączone bardzo silnymi wiązaniami kowalencyjnymi, pomiędzy samymi cząsteczkami działają słabe siły przyciągania międzycząsteczkowego. Dlatego kryształy molekularne mają niska wytrzymałość i twardość, niskie temperatury topnienia i gotowanie. Wiele substancji molekularnych to ciecze i gazy w temperaturze pokojowej. Substancje takie są lotne. Na przykład krystaliczny jod i stały tlenek węgla (\(IV\)) („suchy lód”) odparowują, nie przechodząc w stan ciekły. Niektóre substancje molekularne mają zapach .

W tym typie sieci znajdują się proste substancje w stanie skupienia stałego: gazy szlachetne z cząsteczkami jednoatomowymi (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ), a także niemetale z dwoma i cząsteczki wieloatomowe (H2, O2, N2, Cl2, I2, O3, P4, S8).

Mają molekularną sieć krystaliczną także substancje posiadające kowalencyjne wiązania polarne: woda – lód, stały amoniak, kwasy, tlenki niemetali. Większość związki organiczne są także kryształami molekularnymi (naftalen, cukier, glukoza).

To, co istnieje w naturze, składa się z dużej liczby identycznych cząstek, które są ze sobą połączone. Wszystkie substancje występują w trzech stanach skupienia: gazowym, ciekłym i stałym. Gdy ruch termiczny jest utrudniony (w niskich temperaturach), a także w ciałach stałych, cząstki są ściśle zorientowane w przestrzeni, co objawia się ich precyzyjną organizacją strukturalną.

Sieć krystaliczna substancji to struktura o geometrycznie uporządkowanym układzie cząstek (atomów, cząsteczek lub jonów) w określonych punktach przestrzeni. W różnych sieciach rozróżnia się przestrzeń międzywęzłową a same węzły - punkty, w których znajdują się same cząstki.

Istnieją cztery rodzaje sieci krystalicznej: metaliczna, molekularna, atomowa i jonowa. Rodzaje sieci określa się ze względu na rodzaj cząstek znajdujących się w ich węzłach, a także charakter połączeń między nimi.

Sieć krystaliczną nazywa się molekularną, jeśli w jej węzłach znajdują się cząsteczki. Są one połączone stosunkowo słabymi siłami międzycząsteczkowymi, zwanymi siłami van der Waalsa, ale same atomy wewnątrz cząsteczki są połączone znacznie większą lub niepolarną siłą). Molekularna sieć krystaliczna jest charakterystyczna dla chloru, stałego wodoru i innych substancji, które w zwykłych temperaturach są gazowe.

Kryształy tworzące gazy szlachetne mają również sieci molekularne składające się z cząsteczek jednoatomowych. Większość organicznych ciał stałych ma taką strukturę. Liczba których ma strukturę molekularną jest bardzo mała. Są to na przykład stałe halogenowodory, naturalna siarka, lód, proste ciała stałe i inne.

Po podgrzaniu stosunkowo słabe wiązania międzycząsteczkowe dość łatwo ulegają zniszczeniu, dlatego substancje o takich sieciach mają bardzo niską temperaturę topnienia i małą twardość, są nierozpuszczalne lub słabo rozpuszczalne w wodzie, ich roztwory praktycznie nie przewodzą prądu elektrycznego i charakteryzują się znaczną lotnością . Minimalne temperatury wrzenia i topnienia dotyczą substancji składających się z cząsteczek niepolarnych.

Sieć krystaliczną nazywa się metaliczną, której węzły tworzą atomy i jony dodatnie (kationy) metalu z wolnymi elektronami walencyjnymi (odłączonymi od atomów podczas tworzenia jonów), poruszającymi się losowo w objętości kryształu. Jednakże elektrony te są zasadniczo półswobodne, ponieważ mogą poruszać się swobodnie tylko w ramach ograniczonych przez daną sieć krystaliczną.

Elektrony elektrostatyczne i dodatnie jony metali przyciągają się wzajemnie, co wyjaśnia stabilność metalowej sieci krystalicznej. Zbiór swobodnie poruszających się elektronów nazywany jest gazem elektronowym - zapewnia dobre napięcie elektryczne, a gdy pojawia się napięcie elektryczne, elektrony pędzą w stronę cząstki dodatniej, uczestnicząc w tworzeniu prądu elektrycznego i oddziałując z jonami.

Metaliczna sieć krystaliczna jest charakterystyczna głównie dla metali elementarnych, a także związków różnych metali między sobą. Główne właściwości charakterystyczne dla kryształów metali (wytrzymałość mechaniczna, lotność zmieniają się dość silnie. Jednak takie właściwości fizyczne, jak plastyczność, plastyczność, wysoka przewodność elektryczna i cieplna oraz charakterystyczny metaliczny połysk są charakterystyczne tylko dla kryształów z metalową siatką .

To nie pojedyncze atomy czy cząsteczki wchodzą w interakcje chemiczne, ale substancje. Substancje klasyfikuje się ze względu na rodzaj wiązania molekularne i niemolekularne Budynki.

Są to substancje zbudowane z cząsteczek. Wiązania między cząsteczkami w takich substancjach są bardzo słabe, znacznie słabsze niż między atomami wewnątrz cząsteczki i nawet w stosunkowo niskich temperaturach ulegają rozerwaniu - substancja przechodzi w ciecz, a następnie w gaz (sublimacja jodu). Temperatury topnienia i wrzenia substancji składających się z cząsteczek rosną wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej. Do substancji molekularnych zalicza się substancje o budowie atomowej (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W), wśród nich wyróżnia się metale i niemetale.

Niemolekularna struktura substancji

Do substancji niemolekularny struktury obejmują związki jonowe. Większość związków metali z niemetalami ma tę strukturę: wszystkie sole (NaCl, K 2 S0 4), niektóre wodorki (LiH) i tlenki (CaO, MgO, FeO), zasady (NaOH, KOH). Substancje jonowe (niecząsteczkowe) mają wysokie temperatury topnienia i wrzenia.

Ciało stałe: krystaliczne i amorficzne

Substancje amorficzne nie mają wyraźnej temperatury topnienia - po podgrzaniu stopniowo miękną i przechodzą w stan płynny. Na przykład plastelina i różne żywice są w stanie amorficznym.

Substancje krystaliczne charakteryzują się prawidłowym ułożeniem cząstek, z których się składają: atomów, cząsteczek i jonów – w ściśle określonych punktach przestrzeni. Gdy punkty te zostaną połączone liniami prostymi, powstaje układ przestrzenny, tzw sieci krystalicznej. Punkty, w których znajdują się cząstki kryształów, nazywane są węzły sieciowe.

W zależności od rodzaju cząstek znajdujących się w węzłach sieci krystalicznej oraz charakteru połączenia między nimi wyróżnia się cztery typy sieci krystalicznych: jonowe, atomowe, molekularne i metaliczne .

Jonowe sieci krystaliczne

joński nazywane są sieciami krystalicznymi, w których węzłach znajdują się jony. Tworzą je substancje posiadające wiązania jonowe, które mogą wiązać zarówno proste jony Na +, Cl -, jak i złożone S0 4 2-, OH -. W konsekwencji sole oraz niektóre tlenki i wodorotlenki metali mają jonowe sieci krystaliczne. Na przykład kryształ chlorku sodu zbudowany jest z naprzemiennych dodatnich jonów Na + i ujemnych jonów Cl -, tworząc siatkę w kształcie sześcianu.

Jonowa sieć krystaliczna soli kuchennej

Wiązania pomiędzy jonami w takim krysztale są bardzo trwałe. Dlatego substancje posiadające sieć jonową charakteryzują się stosunkowo dużą twardością i wytrzymałością, są ogniotrwałe i nielotne.

Atomowe sieci krystaliczne

Atomowy nazywane są sieciami krystalicznymi, w których węzłach znajdują się pojedyncze atomy. W takich sieciach atomy są połączone ze sobą bardzo silnymi wiązaniami kowalencyjnymi. Przykładem substancji o tego typu sieciach krystalicznych jest diament, jedna z alotropowych modyfikacji węgla.

Atomowa sieć krystaliczna diamentu

Większość substancji o atomowej sieci krystalicznej ma bardzo wysokie temperatury topnienia (np. dla diamentu ponad 3500°C), są mocne i twarde oraz praktycznie nierozpuszczalne.

Molekularne sieci krystaliczne

Molekularny zwane sieciami krystalicznymi, w węzłach których znajdują się cząsteczki.

Molekularna sieć krystaliczna jodu

Wiązania chemiczne w tych cząsteczkach mogą być zarówno polarne (HCl, H 2 O), jak i niepolarne (N 2, O 2). Pomimo tego, że atomy wewnątrz cząsteczek są połączone bardzo silnymi wiązaniami kowalencyjnymi, pomiędzy samymi cząsteczkami działają słabe międzycząsteczkowe siły przyciągania. Dlatego substancje z molekularnymi sieciami krystalicznymi mają niską twardość, niską temperaturę topnienia i są lotne. Większość stałych związków organicznych ma molekularne sieci krystaliczne (naftalen, glukoza, cukier).

Metalowe sieci krystaliczne

Substancje z wiązaniami metalicznymi mają metal sieci krystaliczne.

W miejscach takich sieci znajdują się atomy i jony (albo atomy, albo jony, w które atomy metali łatwo przekształcają się, oddając swoje zewnętrzne elektrony „do powszechnego użytku”). Ta wewnętrzna struktura metali determinuje ich charakterystyczne właściwości fizyczne: ciągliwość, ciągliwość, przewodność elektryczną i cieplną, charakterystyczny metaliczny połysk.