Podaj definicję pojęcia sieci krystalicznej. Encyklopedia szkolna

To nie pojedyncze atomy czy cząsteczki wchodzą w interakcje chemiczne, ale substancje.

Naszym zadaniem jest zapoznanie się ze strukturą materii.

W niskich temperaturach substancje znajdują się w stabilnym stanie stałym.

☼ Najtwardszą substancją w przyrodzie jest diament. Uważany jest za króla wszystkich klejnotów i kamieni szlachetnych. A sama jego nazwa oznacza po grecku „niezniszczalny”. Diamenty od dawna uważane są za cudowne kamienie. Wierzono, że osoba nosząca diamenty nie zna chorób żołądka, nie ulega truciźnie, zachowuje pamięć i pogodny nastrój do późnej starości i cieszy się królewską łaską.

☼ Diament, który został poddany obróbce jubilerskiej – cięciu, polerowaniu – nazywany jest diamentem.

Podczas topienia w wyniku drgań termicznych następuje zaburzenie porządku cząstek, stają się one ruchliwe, nie zostaje natomiast zakłócony charakter wiązania chemicznego. Zatem nie ma zasadniczych różnic między stanem stałym i ciekłym.

Ciecz nabiera płynności (tj. zdolności do przyjęcia kształtu naczynia).

Ciekłe kryształy

Ciekłe kryształy odkryto pod koniec XIX wieku, ale badano je w ciągu ostatnich 20–25 lat. Wiele nowoczesnych urządzeń wyświetlających, na przykład niektóre zegarki elektroniczne i minikomputery, działa na ciekłych kryształach.

Ogólnie rzecz biorąc, słowa „ciekłe kryształy” brzmią nie mniej nietypowo niż „gorący lód”. Jednak w rzeczywistości lód może być również gorący, ponieważ... pod ciśnieniem ponad 10 000 atm. lód wodny topi się w temperaturach powyżej 200 0 C. Niezwykłość kombinacji „ciekłych kryształów” polega na tym, że stan ciekły wskazuje na ruchliwość struktury, a kryształ implikuje ścisłe uporządkowanie.

Jeżeli substancja składa się z cząsteczek wieloatomowych o wydłużonym lub blaszkowatym kształcie i posiadających asymetryczną strukturę, to po stopieniu cząsteczki te są zorientowane w określony sposób względem siebie (ich długie osie są równoległe). W tym przypadku cząsteczki mogą poruszać się swobodnie równolegle do siebie, tj. układ nabywa właściwość płynności charakterystyczną dla cieczy. Jednocześnie układ zachowuje uporządkowaną strukturę, która determinuje właściwości charakterystyczne dla kryształów.

Duża mobilność takiej konstrukcji pozwala na sterowanie nią za pomocą bardzo słabych wpływów (termicznych, elektrycznych itp.), tj. celowo zmieniać właściwości substancji, w tym optyczne, przy bardzo niewielkim nakładzie energii, co wykorzystuje współczesna technologia.

Rodzaje sieci krystalicznych

Każda substancja chemiczna składa się z dużej liczby identycznych cząstek, które są ze sobą połączone.

W niskich temperaturach, gdy ruch termiczny jest utrudniony, cząstki są ściśle zorientowane w przestrzeni i formie sieci krystalicznej.

Komórka kryształowa - Ten struktura o geometrycznie poprawnym rozmieszczeniu cząstek w przestrzeni.

W samej sieci krystalicznej wyróżnia się węzły i przestrzeń międzywęzłową.

Ta sama substancja w zależności od warunków (P, T,...)występuje w różnych postaciach krystalicznych (tj. mają różne sieci krystaliczne) - modyfikacje alotropowe różniące się właściwościami.

Na przykład znane są cztery modyfikacje węgla: grafit, diament, karbyn i lonsdaleit.

☼ Czwarta odmiana węgla krystalicznego, „lonsdaleit”, jest mało znana. Odkryto go w meteorytach i uzyskano sztucznie, a jego struktura wciąż jest badana.

☼ Sadzę, koks i węgiel drzewny sklasyfikowano jako amorficzne polimery węglowe. Jednak obecnie wiadomo, że są to również substancje krystaliczne.

☼ Nawiasem mówiąc, w sadzy znaleziono błyszczące czarne cząsteczki, które nazwano „węglem lustrzanym”. Węgiel lustrzany jest chemicznie obojętny, żaroodporny, nieprzepuszczalny dla gazów i cieczy, ma gładką powierzchnię i jest całkowicie kompatybilny z żywymi tkankami.

☼ Nazwa grafit pochodzi od włoskiego „graffito” – piszę, rysuję. Grafit to ciemnoszare kryształy o słabym metalicznym połysku i ma warstwową siatkę. Poszczególne warstwy atomów w krysztale grafitu, powiązane ze sobą stosunkowo słabo, można łatwo od siebie oddzielić.

RODZAJE KRATÓW KRYSZTAŁOWYCH

	joński			metal
Co znajduje się w węzłach sieci krystalicznej, jednostka strukturalna	jony	atomy	Cząsteczki	atomy i kationy
Rodzaj wiązania chemicznego pomiędzy cząstkami węzła	joński		kowalencyjne: polarne i niepolarne	metal
Siły oddziaływania pomiędzy cząsteczkami kryształu	elektrostatyczny logiczny	kowalencyjny	międzycząsteczkowy- nowy	elektrostatyczny logiczny
Właściwości fizyczne dzięki sieci krystalicznej	· siły przyciągania pomiędzy jonami są duże, · T pl. (oporny), · łatwo rozpuszcza się w wodzie, · stopiony i roztwór przewodzi prąd elektryczny, nielotny (bez zapachu)	· wiązania kowalencyjne pomiędzy atomami są duże, · T pl. i T kip jest bardzo, · nie rozpuszczać w wodzie, · stop nie przewodzi prądu elektrycznego	· siły przyciągania pomiędzy cząsteczkami są małe, · T pl. ↓, niektóre są rozpuszczalne w wodzie, · mają lotny zapach	· siły oddziaływania są duże, · T pl. , Wysoka przewodność cieplna i elektryczna
Skupiony stan substancji w normalnych warunkach	twardy	twardy	twardy, gazowy płyn	twardy, płyn (n G)
Przykłady	większość soli, zasady, typowe tlenki metali	C (diament, grafit), Si, Ge, B, SiO 2, CaC 2, SiC (karborund), BN, Fe 3 C, TaC (t pl. =3800 0 C) Fosfor czerwony i czarny. Tlenki niektórych metali.	wszystkie gazy, ciecze, większość niemetali: gazy obojętne, halogeny, H 2, N 2, O 2, O 3, P 4 (biały), S 8. Związki wodorowe niemetali, tlenki niemetali: H 2 O, CO2 „suchy lód”. Większość związków organicznych.	Metale, stopy

Jeśli szybkość wzrostu kryształów po ochłodzeniu jest niska, tworzy się stan szklisty (amorficzny).

1. Związek między pozycją pierwiastka w układzie okresowym a siecią krystaliczną jego prostej substancji.

Istnieje ścisły związek pomiędzy położeniem pierwiastka w układzie okresowym a siecią krystaliczną odpowiadającej mu substancji elementarnej.

		Grupa
				III				VII	VIII
P mi R I O D								H 2
						N 2	O2	F 2
	III					P 4	S 8	Cl2
								BR 2
								ja 2
Typ sieci krystalicznej		metal					atomowy	molekularny

Proste substancje pozostałych pierwiastków mają metaliczną sieć krystaliczną.

USTALENIE

Przestudiuj materiał wykładowy i odpowiedz pisemnie w zeszycie na następujące pytania:

1. Co to jest sieć krystaliczna?
2. Jakie rodzaje sieci krystalicznych istnieją?
3. Scharakteryzuj każdy typ sieci krystalicznej zgodnie z planem: Co znajduje się w węzłach sieci krystalicznej, jednostka strukturalna → Rodzaj wiązania chemicznego między cząstkami węzła → Siły oddziaływania między cząstkami kryształu → Właściwości fizyczne wynikające z kryształu siatka → Stan skupienia substancji w warunkach normalnych → Przykłady

Wykonaj zadania na ten temat:

1. Jaki rodzaj sieci krystalicznej mają substancje powszechnie stosowane w życiu codziennym: woda, kwas octowy (CH 3 COOH), cukier (C 12 H 22 O 11), nawóz potasowy (KCl), piasek rzeczny (SiO 2) - topienie pkt. 1710 0 C, amoniak (NH 3), sól kuchenna? Wyciągnij ogólny wniosek: na podstawie jakich właściwości substancji można określić rodzaj jej sieci krystalicznej?
2. Korzystając ze wzorów podanych substancji: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - określ rodzaj sieci krystalicznej (jonowa, molekularna) każdego związku i na tej podstawie opisz właściwości fizyczne każdej z czterech substancji .
   
3. Trener nr 1. „Sieci kryształowe”
   
4. Trener nr 2. „Zadania testowe”
   
5. Próba (samokontrola):

1) Substancje posiadające molekularną sieć krystaliczną z reguły:

A). ogniotrwały i dobrze rozpuszczalny w wodzie
B). topliwy i lotny
V). Solidne i przewodzące prąd elektryczny
G). Termoprzewodzący i plastikowy

2) Pojęcie „cząsteczki” nie dotyczy w odniesieniu do jednostki strukturalnej substancji:

A). woda

B). tlen

V). diament

G). ozon

3) Atomowa sieć krystaliczna jest charakterystyczna dla:

A). aluminium i grafit

B). siarka i jod

V). tlenek krzemu i chlorek sodu

G). diament i bor

4) Jeżeli substancja jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, ma wysoką temperaturę topnienia i przewodzi prąd elektryczny, to jej sieć krystaliczna ma postać:

A). molekularny

B). atomowy

V). joński

G). metal

Szczegóły Kategoria: Teoria molekularno-kinetyczna Opublikowano 14.11.2014 17:19 Wyświetleń: 14960

W ciałach stałych cząstki (cząsteczki, atomy i jony) znajdują się tak blisko siebie, że siły oddziaływania między nimi nie pozwalają im się od siebie oddalić. Cząstki te mogą wykonywać jedynie ruchy oscylacyjne wokół położenia równowagi. Dlatego ciała stałe zachowują swój kształt i objętość.

Ze względu na budowę molekularną ciała stałe dzielą się na krystaliczny I amorficzny .

Budowa ciał krystalicznych

Komórka kryształowa

Krystaliczne to takie ciała stałe, cząsteczki, atomy lub jony, w których ułożone są w ściśle określonym porządku geometrycznym, tworząc w przestrzeni strukturę zwaną sieci krystalicznej . Porządek ten powtarza się okresowo we wszystkich kierunkach w przestrzeni trójwymiarowej. Utrzymuje się na długich dystansach i nie jest ograniczony przestrzennie. Jest on nazywany w długą drogę .

Rodzaje sieci krystalicznych

Sieć krystaliczna to model matematyczny, za pomocą którego można wyobrazić sobie rozmieszczenie cząstek w krysztale. Łącząc mentalnie punkty w przestrzeni, w których znajdują się te cząstki, liniami prostymi, otrzymujemy sieć krystaliczną.

Nazywa się odległość między atomami znajdującymi się w miejscach tej sieci parametr sieci .

W zależności od tego, które cząstki znajdują się w węzłach, powstają sieci krystaliczne molekularne, atomowe, jonowe i metaliczne .

Właściwości ciał krystalicznych, takie jak temperatura topnienia, elastyczność i wytrzymałość, zależą od rodzaju sieci krystalicznej.

Kiedy temperatura wzrasta do wartości, przy której rozpoczyna się topienie ciała stałego, sieć krystaliczna ulega zniszczeniu. Cząsteczki zyskują większą swobodę, a substancja stała krystaliczna przechodzi do stanu ciekłego. Im silniejsze wiązania między cząsteczkami, tym wyższa temperatura topnienia.

Sieć molekularna

W sieciach molekularnych wiązania między cząsteczkami nie są silne. Dlatego w normalnych warunkach takie substancje występują w stanie ciekłym lub gazowym. Stan stały jest dla nich możliwy tylko w niskich temperaturach. Ich temperatura topnienia (przejścia ze stanu stałego w ciekły) jest również niska. A w normalnych warunkach są w stanie gazowym. Przykładami są jod (I 2), „suchy lód” (dwutlenek węgla CO 2).

Sieć atomowa

W substancjach posiadających atomową sieć krystaliczną wiązania między atomami są silne. Dlatego same substancje są bardzo twarde. Topią się w wysokich temperaturach. Krzem, german, bor, kwarc, tlenki niektórych metali i najtwardsza substancja w przyrodzie, diament, mają krystaliczną sieć atomową.

Sieć jonowa

Substancje posiadające jonową sieć krystaliczną obejmują zasady, większość soli i tlenki typowych metali. Ponieważ siła przyciągania jonów jest bardzo duża, substancje te mogą topić się tylko w bardzo wysokich temperaturach. Nazywa się je ogniotrwałymi. Mają wysoką wytrzymałość i twardość.

Metalowy grill

W węzłach siatki metalowej, którą mają wszystkie metale i ich stopy, znajdują się zarówno atomy, jak i jony. Dzięki tej strukturze metale charakteryzują się dobrą ciągliwością i ciągliwością, wysoką przewodnością cieplną i elektryczną.

Najczęściej kształt kryształu jest foremnym wielościanem. Ściany i krawędzie takich wielościanów zawsze pozostają stałe dla danej substancji.

Nazywa się pojedynczy kryształ pojedynczy kryształ . Ma regularny kształt geometryczny, ciągłą sieć krystaliczną.

Przykładami naturalnych monokryształów są diament, rubin, kryształ górski, sól kamienna, drzewce islandzkie, kwarc. W sztucznych warunkach monokryształy otrzymuje się w procesie krystalizacji, gdy poprzez ochłodzenie roztworów lub stopienie się do określonej temperatury wyodrębnia się z nich substancję stałą w postaci kryształów. Przy powolnym tempie krystalizacji, szlif takich kryształów ma naturalny kształt. W ten sposób, w specjalnych warunkach przemysłowych, otrzymuje się monokryształy półprzewodników lub dielektryków.

Nazywa się małe kryształy losowo połączone ze sobą polikryształy . Najbardziej wyraźnym przykładem polikryształu jest kamień granitowy. Wszystkie metale są również polikrystaliczne.

Anizotropia ciał krystalicznych

W kryształach cząsteczki rozmieszczone są z różną gęstością w różnych kierunkach. Jeśli połączymy atomy w jednym z kierunków sieci krystalicznej linią prostą, to odległość między nimi będzie taka sama w całym tym kierunku. W każdym innym kierunku odległość między atomami jest również stała, ale jej wartość może już różnić się od odległości w poprzednim przypadku. Oznacza to, że siły oddziaływania o różnej wielkości działają pomiędzy atomami w różnych kierunkach. Dlatego właściwości fizyczne substancji w tych kierunkach również będą się różnić. Zjawisko to nazywa się anizotropia - zależność właściwości materii od kierunku.

Przewodność elektryczna, przewodność cieplna, elastyczność, współczynnik załamania światła i inne właściwości substancji krystalicznej różnią się w zależności od kierunku w krysztale. Prąd elektryczny przewodzony jest inaczej w różnych kierunkach, substancja nagrzewa się inaczej, a promienie świetlne są inaczej załamywane.

W polikryształach nie obserwuje się zjawiska anizotropii. Właściwości substancji pozostają takie same we wszystkich kierunkach.

Podczas przeprowadzania wielu reakcji fizycznych i chemicznych substancja przechodzi w stały stan skupienia. W tym przypadku cząsteczki i atomy mają tendencję do układania się w taki porządek przestrzenny, w którym siły oddziaływania pomiędzy cząsteczkami materii byłyby maksymalnie zrównoważone. W ten sposób uzyskuje się wytrzymałość substancji stałej. Atomy po zajęciu określonej pozycji wykonują niewielkie ruchy oscylacyjne, których amplituda zależy od temperatury, ale ich położenie w przestrzeni pozostaje stałe. Siły przyciągania i odpychania równoważą się w pewnej odległości.

Współczesne poglądy na temat budowy materii

Współczesna nauka twierdzi, że atom składa się z naładowanego jądra, które ma ładunek dodatni, i elektronów, które niosą ładunki ujemne. Z prędkością kilku tysięcy bilionów obrotów na sekundę elektrony wirują po swoich orbitach, tworząc chmurę elektronów wokół jądra. Dodatni ładunek jądra jest liczbowo równy ujemnemu ładunkowi elektronów. Zatem atom substancji pozostaje elektrycznie obojętny. Możliwe interakcje z innymi atomami mają miejsce, gdy elektrony odłączają się od atomu macierzystego, zakłócając w ten sposób równowagę elektryczną. W jednym przypadku atomy są ułożone w określonej kolejności, co nazywa się siecią krystaliczną. W innym, ze względu na złożone oddziaływanie jąder i elektronów, łączą się one w cząsteczki różnego typu i złożoności.

Definicja sieci krystalicznej

Podsumowując, różne typy sieci krystalicznych substancji to sieci o różnych orientacjach przestrzennych, w których węzłach znajdują się jony, cząsteczki lub atomy. To stabilne geometryczne położenie przestrzenne nazywane jest siecią krystaliczną substancji. Odległość między węzłami jednej komórki kryształowej nazywa się okresem tożsamości. Kąty przestrzenne, pod którymi znajdują się węzły komórkowe, nazywane są parametrami. Zgodnie z metodą konstruowania wiązań sieci krystaliczne mogą być proste, skupione na podstawie, skupione na twarzy i skupione na ciele. Jeśli cząstki materii znajdują się tylko w rogach równoległościanu, taką sieć nazywa się prostą. Przykład takiej kraty pokazano poniżej:

Jeżeli oprócz węzłów cząstki substancji znajdują się w środku przekątnych przestrzennych, wówczas taki układ cząstek w substancji nazywa się siecią krystaliczną skupioną na ciele. Ten typ jest wyraźnie pokazany na rysunku.

Jeżeli oprócz węzłów na wierzchołkach sieci znajduje się węzeł w miejscu przecięcia wyimaginowanych przekątnych równoległościanu, wówczas mamy sieć typu centrowanego na ścianie.

Rodzaje sieci krystalicznych

Różne mikrocząstki tworzące substancję determinują różne typy sieci krystalicznych. Potrafią określić zasadę budowania połączeń pomiędzy mikrocząstkami wewnątrz kryształu. Fizyczne typy sieci krystalicznych są jonowe, atomowe i molekularne. Obejmuje to również różne typy metalowych sieci krystalicznych. Chemia bada zasady wewnętrznej struktury pierwiastków. Rodzaje sieci krystalicznych przedstawiono bardziej szczegółowo poniżej.

Jonowe sieci krystaliczne

Tego typu sieci krystaliczne występują w związkach z wiązaniem jonowym. W tym przypadku miejsca sieciowe zawierają jony o przeciwnych ładunkach elektrycznych. Dzięki polu elektromagnetycznemu siły oddziaływania międzyjonowego są dość silne, co determinuje właściwości fizyczne substancji. Wspólnymi cechami są ogniotrwałość, gęstość, twardość i zdolność przewodzenia prądu elektrycznego. Jonowe typy sieci krystalicznych występują w substancjach takich jak sól kuchenna, azotan potasu i inne.

Atomowe sieci krystaliczne

Ten typ struktury materii jest nieodłączny od pierwiastków, których strukturę wyznaczają kowalencyjne wiązania chemiczne. Tego typu sieci krystaliczne zawierają w węzłach pojedyncze atomy, połączone ze sobą silnymi wiązaniami kowalencyjnymi. Ten typ wiązania występuje, gdy dwa identyczne atomy „współdzielą” elektrony, tworząc w ten sposób wspólną parę elektronów dla sąsiednich atomów. Dzięki temu oddziaływaniu wiązania kowalencyjne wiążą atomy równomiernie i silnie w określonej kolejności. Pierwiastki chemiczne zawierające sieci krystaliczne typu atomowego są twarde, mają wysoką temperaturę topnienia, są słabymi przewodnikami prądu elektrycznego i są nieaktywne chemicznie. Klasycznymi przykładami pierwiastków o podobnej strukturze wewnętrznej są diament, krzem, german i bor.

Molekularne sieci krystaliczne

Substancje posiadające molekularny typ sieci krystalicznej to układ stabilnych, oddziałujących, ściśle upakowanych cząsteczek, które znajdują się w węzłach sieci krystalicznej. W takich związkach cząsteczki zachowują swoje położenie przestrzenne w fazie gazowej, ciekłej i stałej. W węzłach kryształu cząsteczki są utrzymywane razem przez słabe siły van der Waalsa, które są dziesiątki razy słabsze niż siły oddziaływania jonowego.

Cząsteczki tworzące kryształ mogą być polarne lub niepolarne. W wyniku spontanicznego ruchu elektronów i drgań jąder w cząsteczkach równowaga elektryczna może się przesunąć – w ten sposób powstaje chwilowy elektryczny moment dipolowy. Odpowiednio zorientowane dipole wytwarzają siły przyciągające w sieci. Dwutlenek węgla i parafina są typowymi przykładami pierwiastków z molekularną siecią krystaliczną.

Metalowe sieci krystaliczne

Wiązanie metaliczne jest bardziej elastyczne i ciągliwe niż wiązanie jonowe, chociaż może się wydawać, że oba opierają się na tej samej zasadzie. Rodzaje sieci krystalicznych metali wyjaśniają ich typowe właściwości - takie jak wytrzymałość mechaniczna, przewodność cieplna i elektryczna oraz topliwość.

Charakterystyczną cechą metalowej sieci krystalicznej jest obecność dodatnio naładowanych jonów metali (kationów) w miejscach tej sieci. Pomiędzy węzłami znajdują się elektrony, które bezpośrednio biorą udział w tworzeniu pola elektrycznego wokół sieci. Liczba elektronów poruszających się w tej sieci krystalicznej nazywana jest gazem elektronowym.

W przypadku braku pola elektrycznego wolne elektrony wykonują ruch chaotyczny, losowo oddziałując z jonami sieci. Każde takie oddziaływanie zmienia pęd i kierunek ruchu ujemnie naładowanej cząstki. Elektrony swoim polem elektrycznym przyciągają do siebie kationy, równoważąc ich wzajemne odpychanie. Chociaż elektrony są uważane za wolne, ich energia nie jest wystarczająca, aby opuścić sieć krystaliczną, więc te naładowane cząstki stale znajdują się w jej granicach.

Obecność pola elektrycznego daje gazowi elektronowemu dodatkową energię. Połączenie z jonami w sieci krystalicznej metali nie jest silne, dlatego elektrony łatwo opuszczają jej granice. Elektrony poruszają się wzdłuż linii siły, pozostawiając dodatnio naładowane jony.

wnioski

Chemia przywiązuje dużą wagę do badania wewnętrznej struktury materii. Rodzaje sieci krystalicznych poszczególnych pierwiastków determinują niemal cały zakres ich właściwości. Oddziałując na kryształy i zmieniając ich strukturę wewnętrzną, można wzmocnić pożądane właściwości substancji i usunąć niepożądane oraz przekształcić pierwiastki chemiczne. Zatem badanie wewnętrznej struktury otaczającego świata może pomóc w zrozumieniu istoty i zasad struktury wszechświata.

Jak wiadomo, każda substancja w przyrodzie składa się z mniejszych cząstek. One z kolei są ze sobą połączone i tworzą pewną strukturę, która określa właściwości konkretnej substancji.

Atomowy jest charakterystyczny i występuje w niskich temperaturach i wysokim ciśnieniu. Właściwie to właśnie dzięki temu metale i szereg innych materiałów zyskują swoją charakterystyczną wytrzymałość.

Struktura takich substancji na poziomie molekularnym przypomina sieć krystaliczną, w której każdy atom jest połączony z sąsiadem najsilniejszym połączeniem istniejącym w przyrodzie - wiązaniem kowalencyjnym. Wszystkie najmniejsze elementy tworzące struktury ułożone są w sposób uporządkowany i z określoną częstotliwością. Reprezentując siatkę, w rogach której znajdują się atomy, zawsze otoczoną taką samą liczbą satelitów, atomowa sieć krystaliczna praktycznie nie zmienia swojej struktury. Powszechnie wiadomo, że strukturę czystego metalu lub stopu można zmienić jedynie poprzez jego podgrzanie. W tym przypadku im wyższa temperatura, tym silniejsze wiązania w siatce.

Innymi słowy, atomowa sieć krystaliczna jest kluczem do wytrzymałości i twardości materiałów. Warto jednak wziąć pod uwagę, że rozmieszczenie atomów w różnych substancjach może się również różnić, co z kolei wpływa na stopień wytrzymałości. Na przykład diament i grafit, które zawierają ten sam atom węgla, bardzo różnią się od siebie pod względem wytrzymałości: diament znajduje się na Ziemi, ale grafit może się złuszczać i pękać. Faktem jest, że w sieci krystalicznej grafitu atomy ułożone są warstwowo. Każda warstwa przypomina plaster miodu, w którym atomy węgla są dość luźno połączone. Taka struktura powoduje warstwowe kruszenie grafitu: po rozbiciu części grafitu po prostu się odklejają. Kolejną rzeczą jest diament, którego sieć krystaliczna składa się ze wzbudzonych atomów węgla, czyli takich, które są zdolne do tworzenia 4 silnych wiązań. Zniszczenie takiego połączenia jest po prostu niemożliwe.

Ponadto sieci krystaliczne metali mają pewne cechy:

1. Okres kratowy- wielkość określająca odległość między środkami dwóch sąsiednich atomów, mierzona wzdłuż krawędzi sieci. Ogólnie przyjęte oznaczenie nie różni się od matematycznego: a, b, c to odpowiednio długość, szerokość i wysokość siatki. Oczywiście wymiary figury są tak małe, że odległość mierzy się w najmniejszych jednostkach miary - jednej dziesiątej nanometra lub angstromy.

2. K - numer koordynacyjny. Wskaźnik określający gęstość upakowania atomów w pojedynczej sieci. W związku z tym jego gęstość jest tym większa, im wyższa jest liczba K. W rzeczywistości liczba ta przedstawia liczbę atomów znajdujących się jak najbliżej i w równej odległości od badanego atomu.

3. Podstawa kratowa. Również wielkość charakteryzująca gęstość sieci. Reprezentuje całkowitą liczbę atomów należących do konkretnej badanej komórki.

4. Współczynnik zwartości mierzyć poprzez obliczenie całkowitej objętości sieci podzielonej przez objętość zajmowaną przez wszystkie znajdujące się w niej atomy. Podobnie jak dwie poprzednie, wartość ta odzwierciedla gęstość badanej sieci.

Rozważaliśmy tylko kilka substancji, które mają atomową sieć krystaliczną. Tymczasem jest ich bardzo dużo. Pomimo dużej różnorodności krystaliczna sieć atomowa zawiera jednostki, które są zawsze połączone środkami (polarnymi lub niepolarnymi). Ponadto takie substancje są praktycznie nierozpuszczalne w wodzie i charakteryzują się niską przewodnością cieplną.

W naturze istnieją trzy typy sieci krystalicznych: sześcienna skupiona na ciele, sześcienna skupiona na twarzy i gęsto upakowane sześciokątne.

Tworzenie się cząsteczek z atomów prowadzi do wzrostu energii, ponieważ w normalnych warunkach stan molekularny jest bardziej stabilny niż stan atomowy.

Aby rozważyć ten temat, musisz wiedzieć:

Elektroujemność to zdolność atomu do przesuwania wspólnej pary elektronów w swoją stronę. (Najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem jest fluor.)

Sieć krystaliczna - trójwymiarowy uporządkowany układ cząstek.

Istnieją trzy główne typy wiązań chemicznych: kowalencyjne, jonowe i metaliczne.

Połączenie metalowe charakterystyczne dla metali zawierających niewielką liczbę elektronów na zewnętrznym poziomie energii (1 lub 2, rzadziej 3). Elektrony te łatwo tracą kontakt z jądrem i swobodnie przemieszczają się po kawałku metalu, tworząc „chmurę elektronów” i zapewniając komunikację z dodatnio naładowanymi jonami powstałymi po usunięciu elektronów. Sieć krystaliczna jest metalowa. Determinuje to właściwości fizyczne metali: wysoką przewodność cieplną i elektryczną, plastyczność i plastyczność, metaliczny połysk.

Wiązanie kowalencyjne powstaje dzięki wspólnej parze elektronów atomów niemetalu, przy czym każdy z nich osiąga stabilną konfigurację atomu pierwiastka obojętnego.

Jeżeli wiązanie tworzą atomy o tej samej elektroujemności, to znaczy różnica elektroujemności dwóch atomów wynosi zero, para elektronów znajduje się symetrycznie między dwoma atomami i wiązanie nazywa się kowalencyjne niepolarne.

Jeżeli wiązanie tworzą atomy o różnej elektroujemności, a różnica elektroujemności obu atomów mieści się w przedziale od zera do około dwóch (najczęściej są to różne niemetale), wówczas wspólna para elektronów przesuwa się w stronę bardziej element elektroujemny. Powstaje na nim częściowo ujemny ładunek (biegun ujemny cząsteczki), a na drugim atomie (biegun dodatni cząsteczki) powstaje częściowo dodatni ładunek. To połączenie nazywa się kowalencyjny polarny.

Jeśli wiązanie tworzą atomy o różnej elektroujemności, a różnica elektroujemności dwóch atomów jest większa niż dwa (najczęściej jest to niemetal i metal), wówczas uważa się, że elektron jest całkowicie przenoszony na nie -atom metalu. W rezultacie atom ten staje się jonem naładowanym ujemnie. Atom oddający elektron jest jonem naładowanym dodatnio. Wiązanie między jonami nazywa się wiązanie jonowe.

Związki posiadające wiązania kowalencyjne mają dwa rodzaje sieci krystalicznych: atomową i molekularną.

W atomowej sieci krystalicznej węzły zawierają atomy połączone silnymi wiązaniami kowalencyjnymi. Substancje o takiej sieci krystalicznej mają wysoką temperaturę topnienia, są mocne i twarde oraz praktycznie nierozpuszczalne w cieczach. na przykład diament, stały bor, krzem, german i związki niektórych pierwiastków z węglem i krzemem.

W molekularnej sieci krystalicznej węzły zawierają cząsteczki połączone słabymi oddziaływaniami międzycząsteczkowymi. Substancje o takiej siatce mają niską twardość i niską temperaturę topnienia, są nierozpuszczalne lub słabo rozpuszczalne w wodzie, a roztwory praktycznie nie przewodzą prądu elektrycznego. Na przykład lód, stały tlenek węgla (IV), stałe halogenowodory, proste ciała stałe utworzone przez jeden-(gazy szlachetne), dwa- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2, O 2, N 2) , trzy (O 3), cztery (P 4), osiem (S 8) cząsteczki atomowe. Większość krystalicznych związków organicznych ma sieć molekularną.

Związki z wiązaniami jonowymi mają jonową sieć krystaliczną, w której węzłach naprzemiennie występują jony naładowane dodatnio i ujemnie. Substancje posiadające sieć jonową ogniotrwałe i niskolotne, Mają stosunkowo dużą twardość, ale są kruche. Stopy i wodne roztwory soli i zasad przewodzą prąd elektryczny.

Przykłady zadań

1. W której cząsteczce wiązanie kowalencyjne „pierwiastek – tlen” jest najbardziej polarne?

1) SO 2 2) NO 3) Cl 2 O 4) H 2 O

Rozwiązanie:

Polarność wiązania jest określona przez różnicę elektroujemności pomiędzy dwoma atomami (w tym przypadku pierwiastkiem i tlenem). Siarka, azot i chlor znajdują się obok tlenu, dlatego ich elektroujemność nieznacznie się różni. I tylko wodór znajduje się w pewnej odległości od tlenu, co oznacza, że ​​​​różnica elektroujemności będzie duża, a wiązanie będzie najbardziej polarne.

Odpowiedź: 4)

2. Pomiędzy cząsteczkami tworzą się wiązania wodorowe

1) metanol 2) metanal 3) acetylen 4) mrówczan metylu

Rozwiązanie:

Acetylen nie zawiera w ogóle pierwiastków wysoce elektroujemnych. Metanal H 2 CO i mrówczan metylu HCOOCH 3 nie zawierają wodoru związanego z pierwiastkiem silnie elektroujemnym. Zawarty w nich wodór łączy się z węglem. Ale w metanolu CH 3 OH wiązanie wodorowe może utworzyć się między atomem wodoru jednej grupy hydroksylowej a atomem tlenu innej cząsteczki.

Odpowiedź 1)