Кристалічні решітки – хімія

Речовина, як вам відомо, може існувати в трьох агрегатних станах: газоподібному, рідкому і твердому (рис. 70). Наприклад, кисень, який при звичайних умовах являє собою газ, при температурі -194 ° С перетворюється на рідину блакитного кольору, а при температурі -218,8 ° С твердне в снегообразную масу, що складається з кристалів синього кольору.

Тверді речовини ділять на кристалічні і аморфні.

Аморфні речовини не мають чіткої температури плавлення – при нагріванні вони поступово розм’якшуються і переходять в текучий стан. До аморфних речовин відноситься більшість пластмас (наприклад, поліетилен), віск, шоколад, пластилін, різні смоли і жувальні гумки (рис. 71).

Кристалічні речовини характеризуються правильним розташуванням складових їх частинок в строго певних точках простору. При з’єднанні цих точок прямими лініями утворюється пространственниі каркас, званий крісталліческоі гратами. Точки, в яких розміщені частинки кристала, називають вузлами решітки. У вузлах уявної кристалічної решітки можуть перебувати одноатомні іони, атоми, молекули. Ці частинки здійснюють коливальні рухи. З підвищенням температури розмах цих коливань зростає, що призводить, як правило, до тепловому розширенню тел.

Залежно від типу частинок, розташованих у вузлах кристалічної решітки, і характеру зв’язку між ними розрізняють чотири типи кристалічних граток: іонні, атомні, молекулярні і металеві (табл. 6).

Іонними називають кристалічні решітки, у вузлах яких знаходяться іони. Їх утворюють речовини з іонним зв’язком, якою можуть бути пов’язані як прості іони Na ​​+, Сl-, так і складні, ОН-. Отже, іонні кристалічні решітки мають солі, підстави (луги), деякі оксиди. Наприклад,

Типи кристалічних граток

* Прості речовини, утворені елементами, що не представленими в таблиці, мають металеву решітку. Кристал хлориду натрію побудований з чергуються позитивних іонів Na + і негативних Сl-, що утворюють решітку у формі куба (рис. 72). Зв’язки між іонами в такому кристалі дуже міцні. Тому речовини з іонною решіткою володіють порівняно високою твердістю і міцністю, вони тугоплавки і нелеткі.

Атомними називають кристалічні решітки, у вузлах яких знаходяться окремі атоми. У таких решітках атоми з’єднані між собою дуже міцними ковалентними зв’язками. Такий тип кристалічної решітки має алмаз (рис. 73) – одне з аллотропних видозмін вуглецю. Ограновані і відшліфовані алмази називають діамантами. Їх широко застосовують в ювелірній справі (рис. 74).

До речовин з атомною кристалічною решіткою відносяться кристалічні бор, кремній і германій, а також складні речовини, наприклад такі, як кремнезем, кварц, пісок, гірський кришталь, до складу яких входить оксид кремнію (IV) SiO2 (рис. 75).

Більшість речовин з атомною кристалічною решіткою мають дуже високі температури плавлення (наприклад, у алмазу вона понад 3500 ° С, у кремнію – 1415 ° С, у кремнезему – 1 728 ° С), вони міцні і тверді, практично нерозчинні.

Молекулярними називають кристалічні решітки, у вузлах яких розташовуються молекули. Хімічні зв’язки в цих молекулах можуть бути і ковалентними полярними (хлороводень НСl, вода Н2O), і ковалентними неполярними (азот N2, озон O3).

Незважаючи на те що атоми всередині молекул пов’язані дуже міцними ковалентними зв’язками, між самими молекулами діють слабкі сили міжмолекулярної тяжіння. Тому речовини з молекулярними кристалічними решітками мають малу твердість, низькі температури плавлення, летючі.

Прикладами речовин з молекулярними кристалічними решітками є тверда вода – лід, твердий оксид вуглецю (IV) СO2 – «сухий лід» (рис. 76), тверді хлороводень НСl і сірководень H2S, тверді прості речовини, утворені одно- (благородні гази: гелій, неон, аргон, криптон), дво- (водень Н2, кисень O2, хлор Сl2, азот N2, йод I2), трьох- (озон O3), чотирьох- (білий фосфор Р4), восьміатомнимі (сірка S8) молекулами. Більшість твердих органічних сполук мають молекулярні кристалічні решітки (нафталін, глюкоза, цукор).

Посилання на основну публікацію