Boyle'un atom-moleküler teorisine göre tüm maddeler sürekli hareket halinde olan moleküllerden oluşur. Peki maddelerde belirli bir yapı var mıdır? Yoksa rastgele hareket eden moleküllerden mi oluşuyorlar?
Aslında katı halde olan tüm maddelerin belirgin bir yapısı vardır. Atomlar ve moleküller hareket eder ancak parçacıklar arasındaki çekim ve itme kuvvetleri dengeli olduğundan atomlar ve moleküller uzayda belirli bir noktada bulunurlar (ancak sıcaklığa bağlı olarak küçük dalgalanmalar yapmaya devam ederler). Bu tür yapılara denir kristal kafesler. Moleküllerin, iyonların veya atomların kendilerinin bulunduğu yerlere denir. düğümler. Ve düğümler arasındaki mesafelere denir - kimlik dönemleri. Parçacıkların uzaydaki konumuna bağlı olarak birkaç türü vardır:
- atomik;
- iyonik;
- moleküler;
- metal.
Sıvı ve gaz halindeki maddelerin net bir kafesi yoktur; molekülleri düzensiz hareket eder, bu yüzden şekilleri yoktur. Örneğin oksijen gaz halindeyken renksiz, kokusuz bir gazdır; sıvı haldeyken (-194 derecede) mavimsi bir çözeltidir. Sıcaklık -219 dereceye düştüğünde oksijen katı hale geçerek kırmızı renk alır. kafes, kar benzeri mavi renkli bir kütleye dönüşürken.
İlginçtir ki amorf maddeler net bir yapıya sahip değildir, bu nedenle kesin erime ve kaynama noktalarına sahip değildirler. Reçine ve hamuru ısıtıldığında yavaş yavaş yumuşar ve sıvı hale gelir; net bir geçiş fazına sahip değildirler.
Atomik kristal kafes
Düğümler adından da anlaşılacağı gibi atomlar içerir. Bu maddeler çok güçlü ve dayanıklıdırÇünkü parçacıklar arasında kovalent bir bağ oluşur. Komşu atomlar birbirleriyle bir çift elektron paylaşırlar (veya daha doğrusu elektron bulutları üst üste katmanlanmıştır) ve bu nedenle birbirlerine çok iyi bağlanırlar. En bariz örnek, Mohs ölçeğine göre en büyük sertliğe sahip olan elmastır. İlginçtir ki elmas da grafit gibi karbonhidratlardan oluşur. Grafit çok kırılgan bir maddedir (Mohs sertliği 1), bu da ne kadarının türüne bağlı olduğunun açık bir örneğidir.
Atom bölgesi kafes doğada zayıf bir şekilde dağılmış olup şunları içerir: kuvars, bor, kum, silikon, silikon oksit (IV), germanyum, kaya kristali. Bu maddeler yüksek erime noktası, dayanıklılık ile karakterize edilir ve bu bileşikler çok serttir ve suda çözünmez. Atomlar arasındaki bağların çok güçlü olması nedeniyle bu kimyasal bileşikler diğerleriyle pek etkileşime girmez ve akımı çok zayıf iletir.
İyonik kristal kafes
Bu tipte iyonlar her düğümde bulunur. Buna göre, bu tip iyonik bağa sahip maddelerin karakteristiğidir, örneğin: potasyum klorür, kalsiyum sülfat, bakır klorür, gümüş fosfat, bakır hidroksit vb. Böyle bir parçacık bağlantı şemasına sahip maddeler şunları içerir:;
- tuz;
- metal hidroksitler;
- metal oksitler.
Sodyum klorür, alternatif pozitif (Na +) ve negatif (Cl -) iyonlara sahiptir. Bir düğümde bulunan bir klor iyonu, komşu düğümlerde bulunan iki sodyum iyonunu (elektromanyetik alan nedeniyle) çeker. Böylece parçacıkların birbirine bağlandığı bir küp oluşur.
İyonik kafes, dayanıklılık, refrakterlik, stabilite, sertlik ve uçucu olmama özellikleriyle karakterize edilir. Bazı maddeler elektriği iletebilir.
Moleküler kristal kafes
Bu yapının düğümleri birbirine sıkı bir şekilde paketlenmiş moleküller içerir. Bu tür maddeler kovalent polar ve polar olmayan bağlarla karakterize edilir. İlginç bir şekilde, kovalent bağdan bağımsız olarak parçacıklar arasında çok zayıf bir çekim vardır (zayıf van der Waals kuvvetlerinden dolayı). Bu tür maddelerin çok kırılgan olmasının, kaynama ve erime noktalarının düşük olmasının ve aynı zamanda uçucu olmasının nedeni budur. Bu maddeler şunları içerir: su, organik maddeler (şeker, naftalin), karbon monoksit (IV), hidrojen sülfür, soy gazlar, iki- (hidrojen, oksijen, klor, nitrojen, iyot), üç- (ozon), dört- (fosfor) ), sekiz atomlu (sülfür) maddeler vb.
Ayırt edici özelliklerden biri de yani yapısal ve mekansal model tüm aşamalarda (katı, sıvı ve gaz) korunur.
Metal kristal kafes
Düğümlerdeki iyonların varlığından dolayı metal kafes iyonik kafese benzer görünebilir. Aslında bunlar farklı özelliklere sahip, tamamen farklı iki modeldir.
Metal iyoniğe göre çok daha esnek ve sünektir, mukavemeti, yüksek elektrik ve ısı iletkenliği ile karakterize edilir, bu maddeler iyi erir ve elektrik akımını iyi iletir. Bu, düğümlerin yapı boyunca hareket edebilen ve böylece elektron akışını sağlayan pozitif yüklü metal iyonları (katyonlar) içermesiyle açıklanmaktadır. Parçacıklar düğümlerinin etrafında düzensiz bir şekilde hareket ederler (ötesine geçmek için yeterli enerjileri yoktur), ancak bir elektrik alanı ortaya çıktığı anda elektronlar bir akım oluşturur ve pozitif bölgeden negatif bölgeye doğru koşar.
Metal kristal kafes metallerin karakteristiğidir, örneğin: kurşun, sodyum, potasyum, kalsiyum, gümüş, demir, çinko, platin vb. Diğer şeylerin yanı sıra, çeşitli ambalaj türlerine ayrılmıştır: altıgen, gövde merkezli (en az yoğun) ve yüz merkezli. İlk paket çinko, kobalt, magnezyum için tipiktir, ikincisi baryum, demir, sodyum için, üçüncüsü bakır, alüminyum ve kalsiyum için tipiktir.
Böylece, ızgara tipine bağlı olarak birçok özellik maddenin yapısına olduğu kadar bağlıdır. Türünü bilerek, örneğin bir nesnenin refrakterliğinin veya gücünün ne olacağını tahmin edebilirsiniz.
Ayrıntılar Kategori: Moleküler-kinetik teori Yayınlandı 11/14/2014 17:19 Görüntüleme: 14960Katılarda parçacıklar (moleküller, atomlar ve iyonlar) birbirine o kadar yakın yerleştirilmiştir ki, aralarındaki etkileşim kuvvetleri onların birbirinden ayrılmasına izin vermez. Bu parçacıklar yalnızca denge konumu etrafında salınım hareketleri gerçekleştirebilirler. Bu nedenle katılar şeklini ve hacmini korur.
Katılar moleküler yapılarına göre ikiye ayrılır. kristalimsi Ve amorf .
Kristal cisimlerin yapısı
Kristal kafes
Kristal, katılar, moleküller, atomlar veya iyonların kesin olarak tanımlanmış bir geometrik düzende düzenlenerek uzayda bir yapı oluşturduğu anlamına gelir. kristal kafes . Bu düzen üç boyutlu uzayda her yönde periyodik olarak tekrarlanır. Uzun mesafelerde varlığını sürdürür ve uzayla sınırlı değildir. Onu aradılar uzun bir yoldan .
Kristal kafes türleri
Kristal kafes, parçacıkların bir kristalde nasıl düzenlendiğini hayal etmek için kullanılabilecek matematiksel bir modeldir. Bu parçacıkların uzayda bulunduğu noktaları zihinsel olarak düz çizgilerle birleştirerek kristal bir kafes elde ederiz.
Bu kafesin bölgelerinde bulunan atomlar arasındaki mesafeye denir. kafes parametresi .
Düğümlerde hangi parçacıkların bulunduğuna bağlı olarak kristal kafesler moleküler, atomik, iyonik ve metalik .
Kristalin cisimlerin erime noktası, elastikiyet ve dayanıklılık gibi özellikleri kristal kafesin tipine bağlıdır.
Sıcaklık, katının erimesinin başlayacağı bir değere yükseldiğinde kristal kafes tahrip olur. Moleküller daha fazla özgürlük kazanır ve katı kristalli madde sıvı aşamaya geçer. Moleküller arasındaki bağlar ne kadar güçlü olursa erime noktası da o kadar yüksek olur.
Moleküler kafes
Moleküler kafeslerde moleküller arasındaki bağlar güçlü değildir. Bu nedenle normal koşullar altında bu tür maddeler sıvı veya gaz halindedir. Katı hal onlar için yalnızca düşük sıcaklıklarda mümkündür. Erime noktaları (katıdan sıvıya geçiş) de düşüktür. Ve normal koşullar altında gaz halindedirler. Örnekler arasında iyot (I2), “kuru buz” (karbon dioksit CO2) yer alır.
Atomik kafes
Atomik kristal kafesi olan maddelerde atomlar arasındaki bağlar güçlüdür. Bu nedenle maddelerin kendisi çok serttir. Yüksek sıcaklıklarda erirler. Silikon, germanyum, bor, kuvars, bazı metallerin oksitleri ve doğadaki en sert madde olan elmas kristal atomik bir yapıya sahiptir.
İyonik kafes
İyonik kristal kafesli maddeler arasında alkaliler, çoğu tuz ve tipik metallerin oksitleri bulunur. İyonların çekici kuvveti çok güçlü olduğundan bu maddeler ancak çok yüksek sıcaklıklarda eriyebilir. Bunlara refrakter denir. Yüksek mukavemet ve sertliğe sahiptirler.
Metal ızgara
Tüm metallerin ve alaşımlarının sahip olduğu metal kafesin düğümlerinde hem atomlar hem de iyonlar bulunur. Bu yapı sayesinde metaller iyi işlenebilirlik ve sünekliğe, yüksek ısı ve elektrik iletkenliğine sahiptir.
Çoğu zaman, kristal şekli düzenli bir çokyüzlüdür. Bu tür çokyüzlülerin yüzleri ve kenarları belirli bir madde için daima sabit kalır.
Tek kristale denir tek kristal . Düzenli bir geometrik şekle ve sürekli bir kristal kafese sahiptir.
Doğal tek kristallerin örnekleri elmas, yakut, kaya kristali, kaya tuzu, İzlanda spar'ı, kuvarstır. Yapay koşullar altında, tek kristaller, çözeltilerin soğutulması veya belirli bir sıcaklığa eritilmesiyle kristal formundaki katı bir maddenin onlardan izole edildiği kristalleştirme işlemi yoluyla elde edilir. Yavaş bir kristalleşme hızıyla bu tür kristallerin kesimi doğal bir şekle sahiptir. Bu şekilde özel endüstriyel koşullar altında yarı iletken veya dielektriklerin tek kristalleri elde edilir.
Rastgele bir araya gelen küçük kristallere denir polikristaller . Polikristalin en açık örneği granit taşıdır. Tüm metaller aynı zamanda polikristalindir.
Kristal cisimlerin anizotropisi
Kristallerde parçacıklar farklı yönlerde farklı yoğunluklarda bulunur. Atomları kristal kafesin bir yönünde düz bir çizgiyle bağlarsak, aralarındaki mesafe bu yön boyunca aynı olacaktır. Başka herhangi bir yönde atomlar arasındaki mesafe de sabittir, ancak değeri zaten önceki durumdaki mesafeden farklı olabilir. Bu, farklı büyüklükteki etkileşim kuvvetlerinin atomlar arasında farklı yönlerde etki ettiği anlamına gelir. Dolayısıyla maddenin bu yönlerdeki fiziksel özellikleri de farklılık gösterecektir. Bu fenomene denir anizotropi - Maddenin özelliklerinin yöne bağımlılığı.
Kristalin bir maddenin elektriksel iletkenliği, ısıl iletkenliği, elastikiyeti, kırılma indisi ve diğer özellikleri kristaldeki yöne bağlı olarak değişir. Elektrik akımı farklı yönlerde farklı şekilde iletilir, madde farklı şekilde ısıtılır ve ışık ışınları farklı şekilde kırılır.
Polikristallerde anizotropi olgusu gözlenmez. Maddenin özellikleri her yönde aynı kalır.
Kaynağımız ne için?
Sitemizin temel amacı, belirli bir görevi çözmekte zorluk çeken veya herhangi bir okul konusunu kaçıran öğrencilere ve öğrencilere yardımcı olmaktır. Kaynağımız aynı zamanda çocuklarının ödevlerini kontrol etmekte zorluk çeken öğrencilerin ebeveynlerinin de yardımına koşacak.
Kaynağımızda tüm akademik konularda 1. sınıftan 11. sınıfa kadar her sınıfa yönelik hazır ödevler bulabilirsiniz. Örneğin GDZ'yi matematik, yabancı diller, fizik, biyoloji, edebiyat vb. alanlarda bulabilirsiniz. Bunu yapmak için, istediğiniz sınıfı, gerekli konuyu ve uygun yazarların GDZ çalışma kitaplarını seçmeniz, ardından gerekli bölümü bulmanız ve verilen göreve bir cevap almanız yeterlidir. GD'ler, evde öğrenciye verilen görevi hızlı bir şekilde kontrol etmenize ve çocuğu teste hazırlamanıza olanak tanır.
Ödevinizden nasıl A alırsınız?
Bunu yapmak için, okul müfredatının tüm disiplinleri için hazır ödevlerin yayınlandığı kaynağımıza gitmeniz gerekiyor. Aynı zamanda GDZ'deki hatalar, yazım hataları ve diğer eksiklikler konusunda endişelenmenize gerek yok çünkü bize gönderilen tüm kılavuzlar deneyimli uzmanlar tarafından kontrol edilmiştir. Tüm ödev cevapları doğrudur, dolayısıyla bunlardan herhangi biri için A alacağınızı rahatlıkla söyleyebiliriz! Ancak her şeyi düşüncesizce not defterinize kopyalamamalısınız; aksine, görevleri kendiniz yapmanız, ardından GDZ'nin yardımıyla kontrol etmeniz ve ancak bundan sonra temiz bir kopyaya yeniden yazmanız gerekir. Bu, gerekli bilgiyi ve yüksek notu almanızı sağlayacaktır.
GDZ çevrimiçi
Artık hiç kimsenin GDZ'ye erişimde sorunu yok çünkü İnternet kaynağımız tüm modern cihazlara uyarlanmıştır: İnternet erişimi olan PC'ler, dizüstü bilgisayarlar, tabletler ve akıllı telefonlar. Artık teneffüs sırasında bile telefonunuzdan web sitemize gidebilir ve her türlü görevin cevabını bulabilirsiniz. Rahat gezinme ve sitenin hızlı yüklenmesi, GDZ'yi olabildiğince hızlı ve rahat bir şekilde aramanıza ve görüntülemenize olanak tanır. Kaynağımıza erişim ücretsizdir ve kayıt çok hızlıdır.
Yeni programın GDZ'si
Okul müfredatı periyodik olarak değişmektedir, bu nedenle öğrenciler sürekli olarak yeni öğretim yardımcılarına, ders kitaplarına ve GD'lere ihtiyaç duymaktadır. Uzmanlarımız sürekli olarak yenilikleri izler ve bunların uygulanmasından sonra kullanıcıların en son baskılara sahip olabilmesi için yeni ders kitaplarını ve GD'leri hemen kaynağa gönderir. Kaynağımız, herhangi bir öğrencinin başarılı çalışmalar için ihtiyaç duyduğu, okul çocukları için bir tür kütüphanedir. Neredeyse her yıl okul müfredatı, yeni konu ve materyallerin tanıtılmasıyla daha karmaşık hale geliyor. Ders çalışmak giderek zorlaşıyor ancak web sitemiz ebeveynler ve öğrenciler için hayatı kolaylaştırıyor.
Öğrenciler için yardım
Öğrencilerin karmaşık, yoğun yaşamını unutmuyoruz. Her yeni akademik yıl bilgi açısından çıtayı yükseltiyor, bu nedenle tüm öğrenciler bu kadar yüksek bir yükle baş edemiyor. Uzun dersler, çeşitli özetler, laboratuvar ve tez çalışmaları öğrencilerin neredeyse tüm boş zamanlarını meşgul etmektedir. Web sitemizin yardımıyla her öğrenci günlük yaşamını kolaylaştırabilir. Bunu yapmak için uzmanlarımız neredeyse her gün portalda yeni çalışmalar yayınlıyor. Artık öğrenciler herhangi bir görev için kopya kağıtlarını bizde tamamen ücretsiz olarak bulabilirler.
Artık her gün okula çok sayıda ders kitabı taşımanıza gerek yok
Uzmanlarımız, okul çocuklarıyla ilgilenmek için tüm okul ders kitaplarını web sitesinde kamuya açık olarak yayınladı. Bu nedenle, bugün herhangi bir öğrenci veya veli bunları kullanabilir ve öğrencilerin artık her gün okula ağır ders kitapları taşıyarak sırtlarını zorlamalarına gerek kalmaz. Gerekli ders kitaplarını tabletinize, telefonunuza veya diğer modern cihazınıza indirmeniz yeterlidir ve ders kitapları her zaman her yerde yanınızda olacaktır. Ayrıca bunları doğrudan web sitesinden çevrimiçi olarak da okuyabilirsiniz - çok rahat, hızlı ve tamamen ücretsizdir.
Hazır okul makaleleri
Aniden bir kitap hakkında bir makale yazmanız istenirse, web sitemizde her zaman kelime ustaları tarafından yazılan ve öğretmenler tarafından onaylanan çok sayıda hazır okul makalesi bulabileceğinizi unutmayın. Her geçen gün makale listemizi genişletiyor, birçok konuda yeni makaleler yazıyor ve kullanıcı önerilerini dikkate alıyoruz. Bu sayede tüm okul çocuklarının günlük ihtiyaçlarını karşılayabiliyoruz.
Makalelerin bağımsız olarak yazılması için kısaltılmış çalışmalar sunduk; bunlar ayrıca web sitesinden görüntülenebilir ve indirilebilir. Kitapların çalışmasını önemli ölçüde azaltan ve öğrencinin diğer konuları incelemek için ihtiyaç duyduğu enerjiden tasarruf sağlayan okul edebi eserlerinin ana anlamını içerirler.
Çeşitli konularda sunumlar
Hakkında hiçbir şey bilmediğiniz belirli bir konu hakkında acilen bir okul sunumu yapmanız gerekiyorsa, web sitemizin yardımıyla bunu yapabilirsiniz. Artık resim, fotoğraf, basılı bilgi aramak ve konuyla ilgili uzmanlara danışmak vb. için çok fazla zaman harcamanıza gerek yok, çünkü kaynağımız her konuda multimedya içerikli yüksek kaliteli sunumlar oluşturuyor. Uzmanlarımız, web sitesinde ücretsiz olarak görüntülenebilen ve indirilebilen çok sayıda yazarın sunumunu yayınladı. Bu nedenle öğrenme sizin için daha eğitici ve rahat olacaktır çünkü dinlenmeye ve diğer konulara daha fazla zamanınız olacaktır.
Avantajlarımız:
* kitaplardan ve kamu kayıtlarından oluşan geniş bir veritabanı;
* materyaller günlük olarak güncellenmektedir;
* herhangi bir modern cihazdan erişim;
* Kullanıcıların isteklerini dikkate alıyoruz;
* Öğrencilerin, öğrencilerin ve velilerin hayatlarını daha özgür ve daha keyifli hale getiriyoruz.
Kullanıcılarımızın hayatlarını daha konforlu ve kaygısız hale getirmek için kaynağımızı sürekli geliştiriyoruz. gdz.host'un yardımıyla mükemmel bir öğrenci olacaksınız, böylece yetişkin yaşamınızda size büyük fırsatlar açılacaktır. Sonuç olarak anne babanız sizinle gurur duyacaktır çünkü siz tüm insanlara iyi bir örnek olacaksınız.
Katı kristaller, aynı yapının her yönde açıkça tekrarlandığı üç boyutlu yapılar olarak düşünülebilir. Kristallerin geometrik olarak doğru şekli, kesinlikle düzenli iç yapılarından kaynaklanmaktadır. Bir kristaldeki iyonların veya moleküllerin çekim merkezleri noktalar olarak gösterilirse, bu tür noktaların kristal kafes adı verilen üç boyutlu düzenli bir dağılımını elde ederiz ve noktaların kendisi de kristal kafesin düğümleridir. Kristallerin spesifik dış şekli, özellikle kristal kafesle ilişkili olan iç yapılarının bir sonucudur.
Bir kristal kafes, bir maddenin atomlarının, iyonlarının veya moleküllerinin bulunduğu düğümlerdeki hacimsel-uzaysal bir ağ yapısı olan kristallerin yapısını analiz etmek için hayali bir geometrik görüntüdür.
Kristal kafesi karakterize etmek için aşağıdaki parametreler kullanılır:
- kristal kafes E cr [KJ/mol], gaz halindeki ve birbirlerinden oluşma ihtimalini karşılayacak kadar uzakta bulunan mikropartiküllerden (atomlar, moleküller, iyonlar) 1 mol kristal oluşumu sırasında açığa çıkan enerjidir. etkileşim hariçtir.
- Kafes sabiti d, ile bağlanan kristal kafesin bitişik bölgelerindeki iki parçacığın merkezleri arasındaki en küçük mesafedir.
- Koordinasyon numarası- uzayda merkezi parçacığı çevreleyen ve onunla kimyasal bir bağ yoluyla birleşen yakındaki parçacıkların sayısı.
Kristal kafesin temeli, kristalde sonsuz sayıda tekrarlanan birim hücredir.
Birim hücre, kristal kafesin simetrisinin tüm özelliklerini sergileyen en küçük yapısal birimidir.
Basitçe söylemek gerekirse, birim hücre, kristal kafesinin, kristallerinin karakteristik özelliklerini hala ortaya koyan küçük bir parçası olarak tanımlanabilir. Birim hücrenin özellikleri üç Brevet kuralı kullanılarak tanımlanır:
- birim hücrenin simetrisi kristal kafesin simetrisine karşılık gelmelidir;
- Bir birim hücrenin maksimum sayıda aynı kenarı olması gerekir A,B, İle ve aralarındaki açılar eşit A, B, G. ;
- İlk iki kuralın karşılanması koşuluyla birim hücrenin minimum bir hacim kaplaması gerekir.
Kristallerin şeklini tanımlamak için üç kristalografik eksenden oluşan bir sistem kullanılır a, b, c, Bunlar, belirli bir uzunluğa sahip bölümler olmaları bakımından sıradan koordinat eksenlerinden farklılık gösterir; aralarında a, b, g açıları düz veya dolaylı olabilir.
Kristal yapı modeli: a) vurgulanmış birim hücreye sahip kristal kafes; b) faset açılarının belirtildiği birim hücre
Bir kristalin şekli, ana hükümlerinden biri faset açılarının sabitliği yasası olan geometrik kristalografi bilimi tarafından incelenir: belirli bir maddenin tüm kristalleri için, karşılık gelen yüzler arasındaki açılar her zaman aynı kalır.
Çok sayıda temel hücre alıp, yüzlerin ve kenarların paralelliğini koruyarak belirli bir hacmi birbirine sıkıca doldurursanız ideal yapıya sahip tek bir kristal oluşur. Ancak pratikte çoğu zaman, düzenli yapıların belirli sınırlar dahilinde mevcut olduğu ve düzenliliğin yönünün keskin bir şekilde değiştiği polikristaller vardır.
Birim hücrenin yüzleri arasındaki a, b, c kenarlarının uzunlukları ve a, b, g açılarının oranına bağlı olarak, yedi sistem ayırt edilir - sözde kristal eş anlamlıları. Bununla birlikte, bir temel hücre, hacminin içinde veya tüm yüzlerinde bulunan ek düğümlere sahip olacak şekilde de inşa edilebilir - bu tür kafeslere sırasıyla vücut merkezli ve yüz merkezli denir. Ek düğümler yalnızca iki karşıt yüzde (üst ve alt) bulunuyorsa bu, taban merkezli bir kafestir. Ek düğümlerin olasılığı dikkate alındığında toplam 14 tür kristal kafes vardır.
Kristallerin iç yapısının dış şekli ve özellikleri, yoğun "paketleme" ilkesiyle belirlenir: en kararlı ve dolayısıyla en olası yapı, kristaldeki ve içindeki parçacıkların en yoğun düzenine karşılık gelen yapı olacaktır. en küçük boş alanın kaldığı yer.
Kristal kafes türleri
Kristal kafesin düğümlerinde bulunan parçacıkların doğasına ve aralarındaki kimyasal bağların doğasına bağlı olarak dört ana kristal kafes türü vardır.
İyonik kafesler
İyonik kafesler, kafes bölgelerinde bulunan ve elektrostatik çekim kuvvetleriyle birbirine bağlanan farklı iyonlardan oluşur. Bu nedenle iyonik kristal kafesin yapısı elektriksel nötrlüğünü sağlamalıdır. İyonlar basit (Na+, Cl-) veya karmaşık (NH4+, NO3-) olabilir. İyonik bağların doymamışlığı ve yönsüzlüğü nedeniyle iyonik kristaller büyük koordinasyon sayılarıyla karakterize edilir. Dolayısıyla, NaCl kristallerinde Na + ve Cl - iyonlarının koordinasyon sayıları 6'dır ve bir CsCl kristalindeki Cs + ve Cl - iyonları 8'dir, çünkü bir Cs + iyonu sekiz Cl - iyonu ile çevrelenmiştir ve her Cl - iyon sırasıyla + sekiz Cs iyonu ile çevrilidir. İyonik kristal kafesler çok sayıda tuz, oksit ve bazdan oluşur.
İyonik kristal kafes örnekleri: a) NaCl; b) CsCl İyonik kristal kafesli maddeler nispeten yüksek bir sertliğe sahiptirler, oldukça refrakterdirler ve uçucu değildirler. Buna karşılık, iyonik bileşikler çok kırılgandır, bu nedenle kristal kafesteki küçük bir kayma bile benzer yüklü iyonları birbirine yaklaştırır, aralarındaki itme iyonik bağların kopmasına ve bunun sonucunda çatlakların ortaya çıkmasına neden olur. kristalde veya onun yok olmasına. Katı halde, iyonik kristal kafesli maddeler dielektriktir ve elektrik akımı iletmezler. Ancak polar çözücülerde eritildiğinde veya çözündüğünde iyonların birbirlerine göre geometrik olarak doğru yönelimi bozulur, kimyasal bağlar önce zayıflar, sonra yok olur ve dolayısıyla özellikleri değişir. Sonuç olarak iyonik kristallerin hem eriyikleri hem de çözeltileri elektrik akımını iletmeye başlar.
Atomik kafesler
Bu kafesler birbirine bağlı atomlardan oluşur. Bunlar da üç türe ayrılır: çerçeve, katmanlı ve zincir yapılar.
Çerçeve yapısı örneğin en sert maddelerden biri olan elmas vardır. Karbon atomunun sp3 hibritleşmesi sayesinde, eksenleri aynı bağ açılarında (109,5 o) bulunan, yalnızca kovalent polar olmayan bağlarla bağlanan karbon atomlarından oluşan üç boyutlu bir kafes oluşturulur.
Elmasın atomik kristal kafesinin çerçeve yapısı Katmanlı yapılar iki boyutlu devasa moleküller olarak düşünülebilir. Katmanlı yapılar, her katmandaki kovalent bağlarla ve bitişik katmanlar arasındaki zayıf van der Waals etkileşimleriyle karakterize edilir.
Atomik kristal kafeslerin katmanlı yapıları: a) CuCl2; b) PbO. Paralel boruların ana hatları kullanılarak modellerde temel hücreler vurgulanır Katmanlı yapıya sahip bir maddenin klasik bir örneği, her karbon atomunun sp2 hibridizasyonu durumunda olduğu ve bir düzlemde diğer üç C atomu ile üç kovalent s-bağı oluşturduğu grafittir. Her karbon atomunun dördüncü değerlik elektronları. katmanlar arasında çok zayıf van der Waals bağları nedeniyle hibritleşmemiştir. Bu nedenle, küçük bir kuvvet uygulandığında bile tek tek katmanlar kolaylıkla birbirleri boyunca kaymaya başlar. Bu, örneğin grafitin yazma yeteneğini açıklar. Elmastan farklı olarak grafit elektriği iyi iletir: bir elektrik alanının etkisi altında, lokalize olmayan elektronlar katmanların düzlemi boyunca hareket edebilir ve tersine grafit elektrik akımını neredeyse dik yönde iletmez.
Grafitin atomik kristal kafesinin katmanlı yapısı Zincir yapıları örneğin kükürt oksit (S03)n, zinober HgS, berilyum klorür BeCl2'nin yanı sıra birçok amorf polimer ve asbest gibi bazı silikat malzemelerin karakteristik özelliği.
HgS'nin atomik kristal kafesinin zincir yapısı: a) yandan projeksiyon b) önden projeksiyon Kristal kafeslerin atomik yapısına sahip nispeten az sayıda madde vardır. Bunlar, kural olarak, IIIA ve IVA alt gruplarının (Si, Ge, B, C) elemanları tarafından oluşturulan basit maddelerdir. Çoğu zaman, iki farklı ametalin bileşikleri atomik kafeslere sahiptir, örneğin bazı kuvars polimorfları (silikon oksit Si02) ve karborundum (silisyum karbür SiC).
Tüm atomik kristaller, hemen hemen her çözücüde yüksek mukavemet, sertlik, refrakterlik ve çözünmezlik ile ayırt edilir. Bu özellikler kovalent bağın gücünden kaynaklanmaktadır. Atomik kristal kafese sahip maddeler, yalıtkanlardan ve yarı iletkenlerden elektronik iletkenlere kadar geniş bir elektriksel iletkenlik aralığına sahiptir.
Karborundum - silisyum karbür SiC'nin bazı polimorfik modifikasyonlarının atomik kristal kafesleri Metal ızgaralar
Bu kristal kafesler, düğüm noktalarında metal atomları ve iyonları içerir; aralarında hepsinde ortak olan elektronlar (elektron gazı) serbestçe hareket ederek metalik bir bağ oluşturur. Metal kristal kafeslerin bir özelliği, metal atomlarının önemli bir paketleme yoğunluğunu gösteren büyük koordinasyon sayılarıdır (8-12). Bu, dış elektronlardan yoksun atomların "çekirdeklerinin" aynı yarıçaptaki toplar gibi uzayda bulunmasıyla açıklanmaktadır. Metaller için en sık üç tür kristal kafes bulunur: koordinasyon sayısı 12 olan yüzey merkezli kübik, koordinasyon sayısı 8 olan vücut merkezli kübik ve koordinasyon sayısı 12 olan altıgen.
Metal bağlarının ve metal kafeslerin özel özellikleri, metallerin yüksek erime noktaları, elektriksel ve termal iletkenlik, işlenebilirlik, süneklik ve sertlik gibi önemli özelliklerini belirler.
Metal kristal kafesler: a) gövde merkezli kübik (Fe, V, Nb, Cr) b) yüzey merkezli kübik (Al, Ni, Ag, Cu, Au) c) altıgen (Ti, Zn, Mg, Cd) Moleküler kafesler
Moleküler kristal kafesler, düğümlerinde birbirlerine zayıf moleküller arası kuvvetlerle (van der Waals veya hidrojen bağları) bağlanan moleküller içerir. Örneğin buz, kristal bir kafes içinde hidrojen bağlarıyla tutulan su moleküllerinden oluşur. Aynı tip, katı duruma aktarılan birçok maddenin kristal kafeslerini içerir, örneğin: basit maddeler H2, O2, N2, O3, P4, S8, halojenler (F2, Cl2, Br2, I) 2), “kuru buz” CO2, tüm soy gazlar ve çoğu organik bileşik.
Moleküler kristal kafesler: a) iyot I2; b) buz H2O Moleküller arası etkileşim kuvvetleri kovalent veya metalik bağlardan daha zayıf olduğundan, moleküler kristallerin sertliği çok azdır; Eriyebilir ve uçucudurlar, çözünmezler ve elektriksel iletkenlik göstermezler.
Katılar kristal ve amorf hallerde bulunur ve çoğunlukla kristal yapıdadır. Hacimdeki periyodik tekrarlama ile karakterize edilen, parçacıkların kesin olarak tanımlanmış noktalardaki doğru konumu ile ayırt edilir. Bu noktaları zihinsel olarak düz çizgilerle birleştirirseniz, kristal kafes adı verilen uzamsal bir çerçeve elde ederiz. "Kristal kafes" kavramı, kristal uzayda moleküllerin (atomlar, iyonlar) düzenlenmesindeki üç boyutlu periyodikliği tanımlayan geometrik bir modeli ifade eder.
Parçacıkların konumlarına kafes düğümleri denir. Çerçeve içerisinde düğümler arası bağlantılar mevcuttur. Parçacıkların türü ve aralarındaki bağlantının doğası: moleküller, atomlar, iyonlar toplam dört türü belirler: iyonik, atomik, moleküler ve metalik.
Kafes bölgelerinde iyonlar (negatif veya pozitif yüklü parçacıklar) bulunuyorsa, bu, aynı adı taşıyan bağlarla karakterize edilen iyonik bir kristal kafestir.
Bu bağlantılar çok güçlü ve istikrarlıdır. Dolayısıyla bu tip yapıya sahip maddeler oldukça yüksek sertliğe ve yoğunluğa sahiptir, uçucu değildir ve refrakterdir. Düşük sıcaklıklarda dielektrik görevi görürler. Ancak bu tür bileşikler eridiğinde geometrik olarak doğru iyonik kristal kafes (iyonların düzeni) bozulur ve bağların gücü azalır.
Erime noktasına yakın sıcaklıklarda iyonik bağlara sahip kristaller zaten elektrik akımını iletebilmektedir. Bu tür bileşikler suda ve polar moleküllerden oluşan diğer sıvılarda kolayca çözünür.
İyonik bir kristal kafes, iyonik tipte bir bağa sahip tüm maddelerin karakteristiğidir - tuzlar, metal hidroksitler, metallerin metal olmayan ikili bileşikleri. uzayda yönlülüğü yoktur, çünkü her iyon aynı anda birkaç karşıt iyonla ilişkilidir ve etkileşimin gücü aralarındaki mesafeye bağlıdır (Coulomb yasası). İyonik bağlı bileşikler moleküler olmayan bir yapıya sahiptir; iyonik kafeslere sahip, yüksek polariteli, yüksek erime ve kaynama noktalarına sahip katı maddelerdir ve sulu çözeltilerde elektriksel olarak iletkendirler. İyonik bağa sahip bileşikler pratikte hiçbir zaman saf formda bulunmaz.
İyonik kristal kafes, tipik metallerin, tuzların bazı hidroksitlerinde ve oksitlerinde doğaldır; iyonik maddeler
İyonik bağların yanı sıra kristaller metalik, moleküler ve kovalent bağlar da içerir.
Kovalent bağa sahip kristaller yarı iletken veya dielektriktir. Atomik kristallerin tipik örnekleri elmas, silikon ve germanyumdur.
Elmas, karbonun allotropik kübik modifikasyonu (formu) olan bir mineraldir. Elmas kristal kafesi atomiktir ve çok karmaşıktır. Böyle bir kafesin düğümlerinde birbirine son derece güçlü kovalent bağlarla bağlanan atomlar vardır. Elmas, köşeleri en yakın dört atom olan bir tetrahedronun merkezinde teker teker düzenlenmiş bireysel karbon atomlarından oluşur. Bu kafes, elmasın maksimum sertliğini ve oldukça yüksek bir erime noktasını belirleyen, yüzey merkezli kübik bir yapı ile karakterize edilir. Elmas kafesinde molekül yoktur ve kristal etkileyici bir molekül olarak görülebilir.
Ek olarak, silikon, katı bor, germanyum ve bireysel elementlerin silikon ve karbonlu bileşikleri (silika, kuvars, mika, nehir kumu, karborundum) karakteristiktir. Genel olarak atomik kafese sahip nispeten az sayıda temsilci vardır.