ให้คำจำกัดความของแนวคิดของโครงตาข่ายคริสตัล สารานุกรมโรงเรียน

ไม่ใช่อะตอมหรือโมเลกุลเดี่ยว ๆ ที่เข้าสู่ปฏิกิริยาทางเคมี แต่เป็นสาร

หน้าที่ของเราคือทำความคุ้นเคยกับโครงสร้างของสสาร

ที่อุณหภูมิต่ำ สารจะอยู่ในสถานะของแข็งที่เสถียร

☼ สสารที่แข็งที่สุดในธรรมชาติคือเพชร พระองค์ถือเป็นราชาแห่งอัญมณีและอัญมณีล้ำค่าทั้งปวง และชื่อของมันเองมีความหมายว่า "ทำลายไม่ได้" ในภาษากรีก เพชรถูกมองว่าเป็นหินมหัศจรรย์มานานแล้ว เชื่อกันว่าผู้สวมเพชรไม่รู้จักโรคกระเพาะ ไม่ได้รับผลกระทบจากพิษ รักษาความทรงจำและอารมณ์ร่าเริงจนแก่เฒ่า และเป็นที่โปรดปรานของกษัตริย์

☼ เพชรที่ผ่านการแปรรูปเครื่องประดับ เช่น การเจียระไน การขัดเงา เรียกว่าเพชร

เมื่อการหลอมละลายอันเป็นผลมาจากการสั่นสะเทือนจากความร้อน ลำดับของอนุภาคจะหยุดชะงัก พวกมันจะเคลื่อนที่ได้ ในขณะที่ธรรมชาติของพันธะเคมีจะไม่ถูกรบกวน ดังนั้นจึงไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างสถานะของแข็งและของเหลว

ของเหลวได้รับความลื่นไหล (เช่น ความสามารถในการเปลี่ยนรูปร่างของภาชนะ)

ผลึกเหลว

ผลึกเหลวถูกค้นพบเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 แต่มีการศึกษาในช่วง 20-25 ปีที่ผ่านมา อุปกรณ์แสดงผลจำนวนมากที่มีเทคโนโลยีสมัยใหม่ เช่น นาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์และมินิคอมพิวเตอร์บางรุ่น ทำงานบนผลึกเหลว

โดยทั่วไปแล้ว คำว่า "ผลึกเหลว" ฟังดูแปลกไม่น้อยไปกว่า "น้ำแข็งร้อน" อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง น้ำแข็งก็สามารถร้อนได้เช่นกัน เพราะ... ที่ความดันมากกว่า 10,000 atm น้ำแข็งน้ำละลายที่อุณหภูมิสูงกว่า 200 0 C ความผิดปกติของการรวมกันของ "ผลึกเหลว" คือสถานะของเหลวบ่งบอกถึงความคล่องตัวของโครงสร้างและคริสตัลหมายถึงการสั่งซื้อที่เข้มงวด

หากสารประกอบด้วยโมเลกุลโพลีอะตอมมิกที่มีรูปร่างยาวหรือเป็นลาเมลลาร์และมีโครงสร้างไม่สมมาตร เมื่อมันละลายโมเลกุลเหล่านี้จะวางตัวในลักษณะใดลักษณะหนึ่งซึ่งสัมพันธ์กัน (แกนยาวของพวกมันขนานกัน) ในกรณีนี้ โมเลกุลสามารถเคลื่อนที่ขนานกับตัวเองได้อย่างอิสระ เช่น ระบบได้รับคุณสมบัติของคุณสมบัติความลื่นไหลของของเหลว ในเวลาเดียวกัน ระบบยังคงรักษาโครงสร้างที่ได้รับคำสั่งไว้ ซึ่งเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติของคริสตัล

ความคล่องตัวสูงของโครงสร้างดังกล่าวทำให้สามารถควบคุมผ่านอิทธิพลที่อ่อนแอมาก (ความร้อน ไฟฟ้า ฯลฯ) เช่น จงใจเปลี่ยนคุณสมบัติของสารรวมทั้งวัตถุทางแสงโดยใช้พลังงานน้อยมากซึ่งเป็นสิ่งที่ใช้ในเทคโนโลยีสมัยใหม่

ประเภทของโปรยคริสตัล

สารเคมีใด ๆ เกิดขึ้นจากอนุภาคที่เหมือนกันจำนวนมากซึ่งเชื่อมต่อถึงกัน

ที่อุณหภูมิต่ำ เมื่อการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนทำได้ยาก อนุภาคจะถูกวางตัวอย่างเคร่งครัดในอวกาศและรูปแบบ ตาข่ายคริสตัล.

ตาข่ายคริสตัล – นี้ โครงสร้างที่มีการจัดเรียงอนุภาคในอวกาศอย่างถูกต้องทางเรขาคณิต

ในโครงตาข่ายคริสตัลนั้น โหนดและพื้นที่ภายในมีความโดดเด่น

สารชนิดเดียวกันขึ้นอยู่กับสภาวะ (พี, ที,...)มีอยู่ในรูปแบบผลึกต่างๆ (เช่น มีโครงผลึกต่างกัน) - การดัดแปลงแบบ allotropic ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่น รู้จักการปรับเปลี่ยนคาร์บอนสี่แบบ: กราไฟท์ เพชร คาร์ไบน์ และลอนสดาไลต์

☼ คาร์บอนผลึกชนิดที่สี่ “ลอนสดาไลต์” ยังไม่ค่อยมีใครรู้จัก มันถูกค้นพบในอุกกาบาตและได้มาจากการประดิษฐ์และยังคงอยู่ในการศึกษาโครงสร้างของมัน

☼ เขม่า โค้ก และถ่านถูกจัดเป็นคาร์บอนโพลีเมอร์อสัณฐาน อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสิ่งเหล่านี้ก็เป็นสารที่เป็นผลึกเช่นกัน

☼ อย่างไรก็ตาม พบอนุภาคสีดำมันวาวในเขม่าซึ่งเรียกว่า "คาร์บอนกระจก" Mirror Carbon เป็นคาร์บอนเฉื่อยทางเคมี ทนความร้อน ไม่สามารถซึมผ่านก๊าซและของเหลวได้ มีพื้นผิวเรียบและเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์กับเนื้อเยื่อที่มีชีวิต

☼ ชื่อกราไฟท์มาจากภาษาอิตาลีว่า "กราฟฟิโต" - ฉันเขียน ฉันวาด กราไฟท์เป็นผลึกสีเทาเข้มที่มีความแวววาวของโลหะอ่อนและมีโครงตาข่ายเป็นชั้นๆ แต่ละชั้นของอะตอมในผลึกกราไฟท์ที่เชื่อมต่อถึงกันค่อนข้างอ่อน สามารถแยกออกจากกันได้อย่างง่ายดาย

ประเภทของตะแกรงคริสตัล

	อิออน			โลหะ
สิ่งที่อยู่ในโหนดของโครงตาข่ายคริสตัลหน่วยโครงสร้าง	ไอออน	อะตอม	โมเลกุล	อะตอมและแคตไอออน
ประเภทของพันธะเคมีระหว่างอนุภาคของโหนด	อิออน		โควาเลนต์: มีขั้วและไม่มีขั้ว	โลหะ
แรงปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคคริสตัล	ไฟฟ้าสถิต ตรรกะ	โควาเลนต์	ระหว่างโมเลกุล- ใหม่	ไฟฟ้าสถิต ตรรกะ
คุณสมบัติทางกายภาพเนื่องจากโครงตาข่ายคริสตัล	· แรงดึงดูดระหว่างไอออนมีกำลังแรง · ทีพีแอล (วัสดุทนไฟ), · ละลายน้ำได้ง่าย · ของเหลวและสารละลายนำกระแสไฟฟ้า	ไม่ระเหย (ไม่มีกลิ่น) · พันธะโควาเลนต์ระหว่างอะตอมมีขนาดใหญ่ · ทีพีแอล · สารที่หลอมเหลวไม่นำกระแสไฟฟ้า	· แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมีขนาดเล็ก · ทีพีแอล , บางชนิดสามารถละลายได้ในน้ำ · มีกลิ่นฉุน	· แรงปฏิสัมพันธ์มีขนาดใหญ่ · ทีพีแอล - ความร้อนและการนำไฟฟ้าสูง
สถานะรวมของสารภายใต้สภาวะปกติ	แข็ง	แข็ง	แข็ง, ก๊าซ ของเหลว	แข็ง, ของเหลว(น ก)
ตัวอย่าง	เกลือ ด่าง ออกไซด์ของโลหะทั่วไปส่วนใหญ่	C (เพชร, กราไฟท์), Si, Ge, B, SiO 2, CaC 2, SiC (คาร์บอรันดัม), BN, Fe 3 C, TaC (t pl. =3800 0 C) ฟอสฟอรัสแดงและดำ ออกไซด์ของโลหะบางชนิด	ก๊าซ ของเหลว ทั้งหมด อโลหะส่วนใหญ่: ก๊าซเฉื่อย ฮาโลเจน H 2, N 2, O 2, O 3, P 4 (สีขาว), S 8 สารประกอบไฮโดรเจนของอโลหะ, ออกไซด์ของอโลหะ: H 2 O, CO 2 "น้ำแข็งแห้ง" สารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่	โลหะ, โลหะผสม

หากอัตราการเติบโตของผลึกต่ำเมื่อเย็นลง จะเกิดสถานะคล้ายแก้ว (อสัณฐาน)

1. ความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุกับโครงตาข่ายคริสตัลของสารอย่างง่าย

มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างตำแหน่งขององค์ประกอบในตารางธาตุกับโครงตาข่ายคริสตัลของสารธาตุที่เกี่ยวข้อง

		กลุ่ม
				ที่สาม				ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว	8
n จ ร และ โอ ง								เอช 2
						ยังไม่มีข้อความ 2	O2	ฉ 2
	ที่สาม					ป 4	ส 8	Cl2
								บีอาร์ 2
								ฉัน 2
พิมพ์ ตาข่ายคริสตัล		โลหะ					อะตอม	โมเลกุล

สสารเชิงเดี่ยวของธาตุที่เหลือจะมีโครงตาข่ายคริสตัลเมทัลลิก

การแก้ไข

ศึกษาเนื้อหาการบรรยายและตอบคำถามต่อไปนี้เป็นลายลักษณ์อักษรลงในสมุดบันทึกของคุณ:

1. ตาข่ายคริสตัลคืออะไร?
2. มีโครงคริสตัลประเภทใดบ้าง?
3. ระบุลักษณะเฉพาะของโครงตาข่ายคริสตัลแต่ละประเภทตามแผน: สิ่งที่อยู่ในโหนดของโครงตาข่ายคริสตัล หน่วยโครงสร้าง → ประเภทของพันธะเคมีระหว่างอนุภาคของโหนด → แรงปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคของคริสตัล → คุณสมบัติทางกายภาพเนื่องจากคริสตัล แลตทิซ → สถานะรวมของสารภายใต้สภาวะปกติ → ตัวอย่าง

ทำงานให้เสร็จสิ้นในหัวข้อนี้:

1. สารตาข่ายคริสตัลชนิดใดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวัน ได้แก่ น้ำ, กรดอะซิติก (CH 3 COOH), น้ำตาล (C 12 H 22 O 11), ปุ๋ยโพแทสเซียม (KCl), ทรายแม่น้ำ (SiO 2) - ละลาย จุด 1710 0 C , แอมโมเนีย (NH 3), เกลือแกง? สรุปโดยทั่วไป: คุณสมบัติของสารชนิดใดที่สามารถกำหนดประเภทของโครงตาข่ายคริสตัลได้
2. การใช้สูตรของสารที่กำหนด: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - กำหนดประเภทของตาข่ายคริสตัล (อิออน, โมเลกุล) ของแต่ละสารประกอบและจากนี้อธิบายคุณสมบัติทางกายภาพของสารทั้งสี่แต่ละชนิด .
   
3. ผู้ฝึกสอนหมายเลข 1 “ตะแกรงคริสตัล”
   
4. ผู้ฝึกสอนหมายเลข 2 "งานทดสอบ"
   
5. การทดสอบ (การควบคุมตนเอง):

1) สารที่มีโครงผลึกโมเลกุลตามกฎ:

ก) ทนไฟและละลายได้ดีในน้ำ
ข) หลอมละลายและระเหยได้
วี) แข็งและเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
ช) เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและพลาสติก

2) แนวคิดเรื่อง “โมเลกุล” ใช้ไม่ได้สัมพันธ์กับหน่วยโครงสร้างของสาร:

ก) น้ำ

ข) ออกซิเจน

วี) เพชร

ช) โอโซน

3) ตาข่ายคริสตัลอะตอมมีลักษณะเป็น:

ก) อลูมิเนียมและกราไฟท์

ข) ซัลเฟอร์และไอโอดีน

วี) ซิลิคอนออกไซด์และโซเดียมคลอไรด์

ช) เพชรและโบรอน

4) หากสารละลายน้ำได้สูง มีจุดหลอมเหลวสูง และเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ดังนั้นโครงตาข่ายคริสตัลของมันจะเป็น:

ก) โมเลกุล

ข) อะตอม

วี) อิออน

ช) โลหะ

รายละเอียด หมวดหมู่: ทฤษฎีโมเลกุล-จลน์ศาสตร์ เผยแพร่เมื่อ 14/11/2014 17:19 เข้าชม: 14960

ในของแข็ง อนุภาค (โมเลกุล อะตอม และไอออน) ตั้งอยู่ใกล้กันมากจนแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันไม่อนุญาตให้พวกมันแยกออกจากกัน อนุภาคเหล่านี้สามารถเคลื่อนที่แบบแกว่งไปรอบๆ ตำแหน่งสมดุลเท่านั้น ดังนั้นของแข็งจึงคงรูปร่างและปริมาตรไว้

ขึ้นอยู่กับโครงสร้างโมเลกุล ของแข็งจะถูกแบ่งออกเป็น ผลึก และ สัณฐาน .

โครงสร้างของวัตถุที่เป็นผลึก

ตาข่ายคริสตัล

ผลึกคือของแข็ง โมเลกุล อะตอม หรือไอออน ซึ่งจัดเรียงตามลำดับทางเรขาคณิตที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ก่อตัวเป็นโครงสร้างในอวกาศที่เรียกว่า ตาข่ายคริสตัล - ลำดับนี้จะถูกทำซ้ำเป็นระยะๆ ในทุกทิศทางในพื้นที่สามมิติ ยังคงอยู่ได้ในระยะทางไกลและไม่จำกัดพื้นที่ พวกเขาเรียกเขาว่า ในระยะยาว .

ประเภทของโปรยคริสตัล

ตาข่ายคริสตัลเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สามารถใช้เพื่อจินตนาการว่าอนุภาคถูกจัดเรียงอย่างไรในคริสตัล เมื่อเชื่อมต่อจุดต่าง ๆ ในอวกาศซึ่งอนุภาคเหล่านี้อยู่ในเส้นตรงเราจะได้โครงตาข่ายคริสตัล

ระยะห่างระหว่างอะตอมที่อยู่ในตำแหน่งของโครงตาข่ายนี้เรียกว่า พารามิเตอร์ขัดแตะ .

โปรยคริสตัลจะขึ้นอยู่กับว่าอนุภาคใดอยู่ที่โหนด โมเลกุล อะตอม ไอออนิก และโลหะ .

คุณสมบัติของวัตถุที่เป็นผลึก เช่น จุดหลอมเหลว ความยืดหยุ่น และความแข็งแรง ขึ้นอยู่กับประเภทของโครงตาข่ายคริสตัล

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึงค่าที่การหลอมของแข็งเริ่มต้นขึ้น ตาข่ายคริสตัลจะถูกทำลาย โมเลกุลได้รับอิสระมากขึ้นและสารผลึกแข็งจะผ่านเข้าสู่สถานะของเหลว ยิ่งพันธะระหว่างโมเลกุลแข็งแกร่งขึ้น จุดหลอมเหลวก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย

ตาข่ายโมเลกุล

ในตาข่ายโมเลกุล พันธะระหว่างโมเลกุลไม่แข็งแรง ดังนั้นภายใต้สภาวะปกติสารดังกล่าวจึงมีสถานะเป็นของเหลวหรือก๊าซ สถานะของแข็งเป็นไปได้เฉพาะที่อุณหภูมิต่ำเท่านั้น จุดหลอมเหลว (การเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลว) ก็ต่ำเช่นกัน และภายใต้สภาวะปกติจะอยู่ในสภาพก๊าซ ตัวอย่าง ได้แก่ ไอโอดีน (I 2) “น้ำแข็งแห้ง” (คาร์บอนไดออกไซด์ CO 2)

ตาข่ายอะตอม

ในสารที่มีโครงผลึกอะตอม พันธะระหว่างอะตอมจะแข็งแกร่ง ดังนั้นตัวสารเองจึงมีความแข็งมาก พวกมันละลายที่อุณหภูมิสูง ซิลิคอน เจอร์เมเนียม โบรอน ควอตซ์ ออกไซด์ของโลหะบางชนิด และสารที่แข็งที่สุดในธรรมชาติอย่างเพชร มีตาข่ายอะตอมที่เป็นผลึก

ตาข่ายไอออนิก

สารที่มีโครงผลึกไอออนิกได้แก่ อัลคาลิส เกลือส่วนใหญ่ และออกไซด์ของโลหะทั่วไป เนื่องจากแรงดึงดูดของไอออนมีความเข้มข้นมาก สารเหล่านี้จึงสามารถละลายได้ที่อุณหภูมิสูงมากเท่านั้น พวกเขาเรียกว่าวัสดุทนไฟ พวกเขามีความแข็งแรงและความแข็งสูง

ตะแกรงโลหะ

ที่โหนดของโครงตาข่ายโลหะซึ่งโลหะและโลหะผสมทั้งหมดมีอยู่นั้นมีทั้งอะตอมและไอออน ด้วยโครงสร้างนี้ โลหะจึงมีความอ่อนตัวและความเหนียวได้ดี มีการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง

ส่วนใหญ่รูปร่างของคริสตัลจะเป็นรูปทรงหลายเหลี่ยมปกติ ใบหน้าและขอบของรูปทรงหลายเหลี่ยมดังกล่าวจะคงที่สำหรับสารชนิดใดชนิดหนึ่งเสมอ

ผลึกเดี่ยวเรียกว่า คริสตัลเดี่ยว - มีรูปทรงเรขาคณิตสม่ำเสมอ เป็นโครงตาข่ายคริสตัลต่อเนื่องกัน

ตัวอย่างของผลึกเดี่ยวตามธรรมชาติ ได้แก่ เพชร ทับทิม หินคริสตัล เกลือสินเธาว์ สปาร์ไอซ์แลนด์ ควอตซ์ ภายใต้เงื่อนไขประดิษฐ์ผลึกเดี่ยวจะได้รับผ่านกระบวนการตกผลึกเมื่อโดยสารละลายทำความเย็นหรือละลายจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดสารที่เป็นของแข็งในรูปของผลึกจะถูกแยกออกจากพวกมัน ด้วยอัตราการตกผลึกที่ช้า การเจียระไนของผลึกดังกล่าวจึงมีรูปร่างที่เป็นธรรมชาติ ด้วยวิธีนี้ภายใต้สภาวะทางอุตสาหกรรมพิเศษจะได้ผลึกเดี่ยวของเซมิคอนดักเตอร์หรือไดอิเล็กทริก

ผลึกขนาดเล็กที่หลอมรวมกันแบบสุ่มเรียกว่า โพลีคริสตัล - ตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดของโพลีคริสตัลคือหินแกรนิต โลหะทั้งหมดยังเป็นโพลีคริสตัลไลน์อีกด้วย

Anisotropy ของวัตถุที่เป็นผลึก

ในผลึก อนุภาคจะมีความหนาแน่นต่างกันไปในทิศทางที่ต่างกัน หากเราเชื่อมต่ออะตอมในทิศทางเดียวของโครงตาข่ายคริสตัลด้วยเส้นตรง ระยะห่างระหว่างอะตอมก็จะเท่ากันตลอดทิศทางนี้ ในทิศทางอื่น ระยะห่างระหว่างอะตอมก็คงที่เช่นกัน แต่ค่าของมันอาจแตกต่างจากระยะห่างในกรณีก่อนหน้าอยู่แล้ว ซึ่งหมายความว่าแรงอันตรกิริยาที่มีขนาดต่างกันจะกระทำระหว่างอะตอมในทิศทางที่ต่างกัน ดังนั้นคุณสมบัติทางกายภาพของสารในทิศทางเหล่านี้จะแตกต่างกันด้วย ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า แอนไอโซโทรปี - การขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสสารในทิศทาง

ค่าการนำไฟฟ้า ค่าการนำความร้อน ความยืดหยุ่น ดัชนีการหักเหของแสง และคุณสมบัติอื่นๆ ของสารที่เป็นผลึกจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับทิศทางของผลึก กระแสไฟฟ้าดำเนินการต่างกันในทิศทางที่ต่างกัน สารถูกให้ความร้อนต่างกัน และรังสีของแสงหักเหต่างกัน

ในโพลีคริสตัลจะไม่พบปรากฏการณ์แอนไอโซโทรปี คุณสมบัติของสารยังคงเหมือนเดิมทุกทิศทาง

เมื่อทำปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีหลายอย่าง สารจะผ่านเข้าสู่สถานะของแข็งของการรวมตัว ในกรณีนี้ โมเลกุลและอะตอมมีแนวโน้มที่จะจัดเรียงตัวเองตามลำดับเชิงพื้นที่ ซึ่งแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคของสสารจะมีความสมดุลสูงสุด นี่คือวิธีรับความแข็งแกร่งของสารที่เป็นของแข็ง อะตอมเมื่อครอบครองตำแหน่งที่แน่นอนแล้วจะทำการเคลื่อนที่แบบสั่นเล็กน้อยซึ่งแอมพลิจูดนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ แต่ตำแหน่งในอวกาศยังคงคงที่ แรงดึงดูดและแรงผลักจะสมดุลกันในระยะที่กำหนด

แนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของสสาร

วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ระบุว่าอะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุซึ่งมีประจุบวก และอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ ด้วยความเร็วหลายพันล้านล้านรอบต่อวินาที อิเล็กตรอนจะหมุนในวงโคจรของพวกมัน ทำให้เกิดเมฆอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส ประจุบวกของนิวเคลียสจะมีค่าเท่ากับตัวเลขประจุลบของอิเล็กตรอน ดังนั้นอะตอมของสารจึงยังคงเป็นกลางทางไฟฟ้า อันตรกิริยาที่เป็นไปได้กับอะตอมอื่นเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนแยกออกจากอะตอมต้นกำเนิด ซึ่งรบกวนสมดุลทางไฟฟ้า ในกรณีหนึ่ง อะตอมจะถูกจัดเรียงตามลำดับที่แน่นอน ซึ่งเรียกว่าโครงตาข่ายคริสตัล ในอีกทางหนึ่งเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนของนิวเคลียสและอิเล็กตรอนพวกมันจึงรวมกันเป็นโมเลกุลประเภทต่างๆและความซับซ้อน

คำจำกัดความของคริสตัลขัดแตะ

เมื่อนำมารวมกัน สารโปรยผลึกประเภทต่างๆ จะเป็นโครงข่ายที่มีการวางแนวเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกัน ณ โหนดที่มีไอออน โมเลกุล หรืออะตอมอยู่ ตำแหน่งเชิงพื้นที่ทางเรขาคณิตที่มั่นคงนี้เรียกว่าโครงตาข่ายคริสตัลของสสาร ระยะห่างระหว่างโหนดของเซลล์ผลึกหนึ่งเซลล์เรียกว่าคาบการระบุตัวตน มุมเชิงพื้นที่ซึ่งเป็นที่ตั้งของโหนดเซลล์เรียกว่าพารามิเตอร์ ตามวิธีการสร้างพันธะ โครงผลึกอาจเป็นแบบธรรมดา ยึดฐาน ยึดใบหน้า และยึดลำตัว หากอนุภาคของสสารอยู่ที่มุมของเส้นขนานเท่านั้นตาข่ายดังกล่าวจะเรียกว่าง่าย ตัวอย่างของขัดแตะดังกล่าวแสดงอยู่ด้านล่าง:

นอกเหนือจากโหนดแล้ว หากอนุภาคของสสารตั้งอยู่ตรงกลางของเส้นทแยงมุมเชิงพื้นที่ การจัดเรียงของอนุภาคในสสารนี้เรียกว่าโครงตาข่ายคริสตัลที่มีศูนย์กลางร่างกาย ประเภทนี้แสดงไว้อย่างชัดเจนในรูป

นอกจากโหนดที่จุดยอดของโครงตาข่ายแล้ว ยังมีโหนดอยู่ที่ตำแหน่งที่เส้นทแยงมุมจินตภาพของจุดตัดขนานที่ขนานกัน แสดงว่าคุณมีโครงตาข่ายแบบมีใบหน้าเป็นศูนย์กลาง

ประเภทของโปรยคริสตัล

อนุภาคขนาดเล็กต่างๆ ที่ประกอบเป็นสารจะกำหนดประเภทของโครงผลึกชนิดต่างๆ พวกเขาสามารถกำหนดหลักการของการสร้างการเชื่อมต่อระหว่างอนุภาคขนาดเล็กภายในคริสตัลได้ ประเภททางกายภาพของโครงผลึก ได้แก่ ไอออนิก อะตอม และโมเลกุล รวมถึงโครงตาข่ายคริสตัลโลหะประเภทต่างๆ ด้วย เคมีศึกษาหลักการของโครงสร้างภายในขององค์ประกอบ ประเภทของโครงคริสตัลมีรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง

โครงผลึกไอออนิก

โครงผลึกประเภทนี้มีอยู่ในสารประกอบที่มีพันธะไอออนิก ในกรณีนี้ ไซต์ขัดแตะจะมีไอออนที่มีประจุไฟฟ้าตรงกันข้าม ต้องขอบคุณสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำให้แรงของปฏิกิริยาระหว่างไอออนิกค่อนข้างแรงและนี่เป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพของสาร ลักษณะทั่วไปคือการหักเหของแสง ความหนาแน่น ความแข็ง และความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้า โครงผลึกประเภทไอออนิกพบได้ในสารต่างๆ เช่น เกลือแกง โพแทสเซียมไนเตรต และอื่นๆ

โปรยคริสตัลอะตอม

โครงสร้างของสสารประเภทนี้มีอยู่ในองค์ประกอบที่โครงสร้างถูกกำหนดโดยพันธะเคมีโควาเลนต์ ประเภทของโครงผลึกชนิดนี้ประกอบด้วยอะตอมเดี่ยวๆ ที่โหนด ซึ่งเชื่อมต่อถึงกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่ง พันธะประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่ออะตอมที่เหมือนกันสองอะตอม “ใช้” อิเล็กตรอนร่วมกัน จึงเกิดเป็นอิเล็กตรอนคู่ร่วมสำหรับอะตอมข้างเคียง ด้วยปฏิสัมพันธ์นี้ พันธะโควาเลนต์จึงจับอะตอมอย่างเท่าเทียมกันและแข็งแกร่งในลำดับที่แน่นอน องค์ประกอบทางเคมีที่มีผลึกขัดแตะประเภทอะตอมนั้นมีความแข็ง มีจุดหลอมเหลวสูง เป็นตัวนำไฟฟ้าได้ไม่ดี และไม่มีการใช้งานทางเคมี ตัวอย่างคลาสสิกของธาตุที่มีโครงสร้างภายในคล้ายกัน ได้แก่ เพชร ซิลิคอน เจอร์เมเนียม และโบรอน

โปรยคริสตัลโมเลกุล

สารที่มีประเภทโมเลกุลของผลึกขัดแตะคือระบบของโมเลกุลที่มีความเสถียร มีปฏิกิริยาโต้ตอบ และอัดแน่นกันอย่างใกล้ชิด ซึ่งอยู่ที่โหนดของผลึกขัดแตะ ในสารประกอบดังกล่าว โมเลกุลจะรักษาตำแหน่งเชิงพื้นที่ในสถานะก๊าซ ของเหลว และของแข็ง ที่จุดเชื่อมต่อของคริสตัล โมเลกุลจะถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแรงแวนเดอร์วาลส์ที่อ่อน ซึ่งอ่อนแรงกว่าแรงปฏิสัมพันธ์ของไอออนิกหลายสิบเท่า

โมเลกุลที่ก่อตัวเป็นผลึกสามารถเป็นได้ทั้งแบบมีขั้วหรือไม่มีขั้ว เนื่องจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและการสั่นสะเทือนของนิวเคลียสในโมเลกุลโดยธรรมชาติ สมดุลทางไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนแปลงได้ - นี่คือวิธีที่โมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าเกิดขึ้นทันที ไดโพลที่มีการวางตำแหน่งอย่างเหมาะสมจะสร้างแรงดึงดูดในโครงตาข่าย คาร์บอนไดออกไซด์และพาราฟินเป็นตัวอย่างทั่วไปขององค์ประกอบที่มีโครงตาข่ายโมเลกุล

โครงคริสตัลโลหะ

พันธะโลหะมีความยืดหยุ่นและเหนียวกว่าพันธะไอออนิก แม้ว่าอาจดูเหมือนว่าทั้งสองมีพื้นฐานอยู่บนหลักการเดียวกันก็ตาม ประเภทของโครงผลึกของโลหะจะอธิบายคุณสมบัติทั่วไปของโลหะเหล่านั้น เช่น ความแข็งแรงทางกล การนำความร้อนและไฟฟ้า และการหลอมละลาย

ลักษณะเด่นของโครงตาข่ายคริสตัลโลหะคือการมีอยู่ของไอออนโลหะที่มีประจุบวก (แคตไอออน) ที่บริเวณโครงตาข่ายนี้ ระหว่างโหนดจะมีอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องโดยตรงในการสร้างสนามไฟฟ้ารอบโครงตาข่าย จำนวนอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ภายในโครงตาข่ายคริสตัลนี้เรียกว่าแก๊สอิเล็กตรอน

ในกรณีที่ไม่มีสนามไฟฟ้า อิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่อย่างวุ่นวาย โดยสุ่มโต้ตอบกับไอออนของโครงตาข่าย อันตรกิริยาแต่ละครั้งจะเปลี่ยนโมเมนตัมและทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุลบ ด้วยสนามไฟฟ้า อิเล็กตรอนจะดึงดูดแคตไอออนเข้าสู่ตัวเอง เพื่อสร้างสมดุลให้กับแรงผลักกันของพวกมัน แม้ว่าอิเล็กตรอนจะถือว่าเป็นอิสระ แต่พลังงานของพวกมันไม่เพียงพอที่จะออกจากโครงตาข่ายคริสตัล ดังนั้นอนุภาคที่มีประจุเหล่านี้จึงอยู่ภายในขอบเขตของมันตลอดเวลา

การมีสนามไฟฟ้าทำให้ก๊าซอิเล็กตรอนมีพลังงานเพิ่มขึ้น การเชื่อมต่อกับไอออนในโครงตาข่ายคริสตัลของโลหะนั้นไม่แข็งแรงดังนั้นอิเล็กตรอนจึงออกจากขอบเขตได้ง่าย อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง โดยทิ้งไอออนที่มีประจุบวกไว้เบื้องหลัง

ข้อสรุป

เคมีให้ความสำคัญอย่างยิ่งต่อการศึกษาโครงสร้างภายในของสสาร ประเภทของโครงผลึกขององค์ประกอบต่าง ๆ จะกำหนดคุณสมบัติเกือบทั้งหมด ด้วยการมีอิทธิพลต่อคริสตัลและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายใน ทำให้สามารถเพิ่มคุณสมบัติที่ต้องการของสารและกำจัดสิ่งที่ไม่ต้องการออกไปและเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีได้ ดังนั้นการศึกษาโครงสร้างภายในของโลกโดยรอบจึงสามารถช่วยให้เข้าใจแก่นแท้และหลักการของโครงสร้างของจักรวาลได้

สารใดๆ ในธรรมชาติ ดังที่ทราบกันดีว่าประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กกว่า ในทางกลับกันจะเชื่อมต่อกันและสร้างโครงสร้างบางอย่างซึ่งกำหนดคุณสมบัติของสารเฉพาะ

อะตอมเป็นลักษณะเฉพาะและเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำและความดันสูง ที่จริงแล้วต้องขอบคุณสิ่งนี้ที่ทำให้โลหะและวัสดุอื่น ๆ อีกจำนวนหนึ่งได้รับความแข็งแกร่งตามลักษณะเฉพาะ

โครงสร้างของสารดังกล่าวในระดับโมเลกุลดูเหมือนโครงผลึกซึ่งแต่ละอะตอมเชื่อมต่อกับเพื่อนบ้านด้วยการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งที่สุดในธรรมชาตินั่นคือพันธะโควาเลนต์ องค์ประกอบที่เล็กที่สุดทั้งหมดที่ประกอบเป็นโครงสร้างจะถูกจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบและมีช่วงเวลาที่แน่นอน เป็นตัวแทนของตารางในมุมที่อะตอมตั้งอยู่ซึ่งล้อมรอบด้วยดาวเทียมจำนวนเท่ากันเสมอตาข่ายคริสตัลอะตอมจึงไม่เปลี่ยนโครงสร้างของมัน เป็นที่ทราบกันดีว่าโครงสร้างของโลหะบริสุทธิ์หรือโลหะผสมสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการให้ความร้อนเท่านั้น ในกรณีนี้ ยิ่งอุณหภูมิสูงเท่าใด พันธะในโครงตาข่ายก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ตาข่ายคริสตัลอะตอมเป็นกุญแจสำคัญในความแข็งแกร่งและความแข็งของวัสดุ อย่างไรก็ตามควรพิจารณาว่าการจัดเรียงอะตอมในสารต่าง ๆ อาจแตกต่างกันซึ่งในทางกลับกันจะส่งผลต่อระดับความแข็งแรง ตัวอย่างเช่น เพชรและกราไฟต์ซึ่งมีอะตอมของคาร์บอนเหมือนกัน มีความแตกต่างกันอย่างมากในแง่ของความแข็งแกร่ง เพชรอยู่บนโลก แต่กราไฟต์สามารถขัดผิวและแตกหักได้ ความจริงก็คือในโครงตาข่ายคริสตัลของกราไฟท์ อะตอมถูกจัดเรียงเป็นชั้นๆ แต่ละชั้นมีลักษณะคล้ายรวงผึ้ง ซึ่งมีอะตอมของคาร์บอนเชื่อมกันค่อนข้างหลวม โครงสร้างนี้ทำให้ไส้ดินสอแตกเป็นชั้นๆ: เมื่อหัก กราไฟท์บางส่วนก็จะหลุดลอกออก อีกประการหนึ่งคือเพชรซึ่งเป็นโครงตาข่ายคริสตัลซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนที่ตื่นเต้นซึ่งก็คือสิ่งที่สามารถสร้างพันธะที่แข็งแกร่งได้ 4 อัน มันเป็นไปไม่ได้เลยที่จะทำลายข้อต่อดังกล่าว

นอกจากนี้โครงโลหะคริสตัลยังมีลักษณะบางอย่าง:

1. คาบขัดแตะ- ปริมาณที่กำหนดระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของอะตอมสองอะตอมที่อยู่ติดกัน โดยวัดตามขอบของโครงขัดแตะ การกำหนดที่ยอมรับโดยทั่วไปไม่แตกต่างจากการกำหนดในคณิตศาสตร์: a, b, c คือความยาว ความกว้าง ความสูงของโครงตาข่าย ตามลำดับ เห็นได้ชัดว่าขนาดของรูปนั้นเล็กมากจนวัดระยะทางในหน่วยวัดที่เล็กที่สุด - หนึ่งในสิบของนาโนเมตรหรือ อังสตรอม.

2. K - หมายเลขประสานงาน- ตัวบ่งชี้ที่กำหนดความหนาแน่นของการอัดแน่นของอะตอมภายในตาข่ายเดียว ดังนั้น ความหนาแน่นของมันก็จะยิ่งมากขึ้น ยิ่งจำนวน K ยิ่งสูง จริงๆ แล้ว ตัวเลขนี้แสดงถึงจำนวนอะตอมที่อยู่ใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และอยู่ห่างจากอะตอมที่กำลังศึกษาเท่ากัน

3. พื้นฐานขัดแตะ- เป็นปริมาณที่แสดงลักษณะความหนาแน่นของโครงตาข่ายด้วย แสดงถึงจำนวนอะตอมทั้งหมดที่อยู่ในเซลล์ที่กำลังศึกษา

4. ปัจจัยความกะทัดรัดวัดโดยการคำนวณปริมาตรรวมของโครงตาข่ายหารด้วยปริมาตรที่อะตอมทั้งหมดในนั้นครอบครอง เช่นเดียวกับสองค่าก่อนหน้านี้ ค่านี้สะท้อนถึงความหนาแน่นของโครงตาข่ายที่กำลังศึกษา

เราได้พิจารณาสารเพียงไม่กี่ชนิดที่มีโครงผลึกอะตอมมิก ในขณะเดียวกันก็มีคนจำนวนมาก แม้จะมีความหลากหลายมาก แต่ตาข่ายอะตอมแบบผลึกก็รวมหน่วยที่เชื่อมต่อกันด้วยวิธีการเสมอ (มีขั้วหรือไม่มีขั้ว) นอกจากนี้สารดังกล่าวแทบไม่ละลายในน้ำและมีคุณลักษณะการนำความร้อนต่ำ

โดยธรรมชาติแล้ว ผลึกขัดแตะมีสามประเภท ได้แก่ ลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางร่างกาย ลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางที่ใบหน้า และหกเหลี่ยมที่อัดแน่น

การก่อตัวของโมเลกุลจากอะตอมนำไปสู่การได้รับพลังงาน เนื่องจากภายใต้สภาวะปกติ สถานะโมเลกุลจะมีเสถียรภาพมากกว่าสถานะอะตอม

ในการพิจารณาหัวข้อนี้คุณจำเป็นต้องรู้:

อิเลคโตรเนกาติวีตี้คือความสามารถของอะตอมในการเลื่อนคู่อิเล็กตรอนร่วมเข้าหาตัวมันเอง (องค์ประกอบที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีมากที่สุดคือฟลูออรีน)

Crystal lattice - การจัดเรียงอนุภาคตามลำดับสามมิติ

พันธะเคมีมีสามประเภทหลัก: โควาเลนต์ ไอออนิก และโลหะ

การเชื่อมต่อโลหะ ลักษณะของโลหะที่มีอิเล็กตรอนจำนวนน้อยที่ระดับพลังงานภายนอก (1 หรือ 2 น้อยกว่า 3) อิเล็กตรอนเหล่านี้สูญเสียการสัมผัสกับนิวเคลียสได้ง่ายและเคลื่อนที่อย่างอิสระทั่วทั้งชิ้นส่วนของโลหะ ก่อตัวเป็น "เมฆอิเล็กตรอน" และให้การสื่อสารกับไอออนที่มีประจุบวกที่เกิดขึ้นหลังจากที่อิเล็กตรอนถูกกำจัดออกไป ตะแกรงคริสตัลเป็นโลหะ สิ่งนี้จะกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพของโลหะ: การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ความอ่อนตัวและความเหนียว ความมันวาวของโลหะ

พันธะโควาเลนต์ เกิดขึ้นจากคู่อิเล็กตรอนทั่วไปของอะตอมที่ไม่ใช่โลหะ โดยแต่ละอะตอมมีโครงสร้างอะตอมของธาตุเฉื่อยที่เสถียร

หากพันธะเกิดขึ้นจากอะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวีตี้เท่ากัน กล่าวคือ ความแตกต่างในอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมทั้งสองเป็นศูนย์ คู่อิเล็กตรอนจะอยู่ในตำแหน่งสมมาตรระหว่างอะตอมทั้งสอง และพันธะนี้เรียกว่า โควาเลนต์ไม่มีขั้ว

หากพันธะเกิดขึ้นจากอะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ต่างกัน และความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมทั้งสองนั้นอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0 ถึงประมาณ 2 (ส่วนใหญ่มักจะเป็นอโลหะต่างกัน) จากนั้นคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันจะถูกเลื่อนไปที่ค่าที่มากกว่า องค์ประกอบไฟฟ้า ประจุลบบางส่วน (ขั้วลบของโมเลกุล) ปรากฏขึ้น และประจุบวกบางส่วน (ขั้วบวกของโมเลกุล) ปรากฏบนอะตอมอีกอะตอมหนึ่ง การเชื่อมต่อนี้เรียกว่า ขั้วโลกโควาเลนต์

หากพันธะเกิดขึ้นจากอะตอมที่มีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ต่างกันและความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมทั้งสองมากกว่าสอง (ส่วนใหญ่มักจะเป็นอโลหะและโลหะ) ก็เชื่อกันว่าอิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมที่ไม่ใช่โลหะโดยสมบูรณ์ - อะตอมของโลหะ เป็นผลให้อะตอมนี้กลายเป็นไอออนที่มีประจุลบ อะตอมที่บริจาคอิเล็กตรอนนั้นเป็นไอออนที่มีประจุบวก พันธะระหว่างไอออนเรียกว่า พันธะไอออนิก

สารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์จะมีโครงผลึกสองประเภท: อะตอมและโมเลกุล

ในตาข่ายคริสตัลอะตอม โหนดประกอบด้วยอะตอมที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่ง สารที่มีโครงผลึกดังกล่าวมีจุดหลอมเหลวสูง มีความแข็งแรงและแข็ง และไม่ละลายในของเหลวในทางปฏิบัติ เช่น เพชร โบรอนแข็ง ซิลิคอน เจอร์เมเนียม และสารประกอบของธาตุบางชนิดที่มีคาร์บอนและซิลิคอน

ในตาข่ายคริสตัลโมเลกุล โหนดประกอบด้วยโมเลกุลที่เชื่อมต่อกันด้วยปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอ

สารที่มีโครงตาข่ายดังกล่าวมีความแข็งต่ำและมีจุดหลอมเหลวต่ำ ไม่ละลายหรือละลายในน้ำได้เล็กน้อย และสารละลายในทางปฏิบัติไม่นำกระแสไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น น้ำแข็ง ของแข็งคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) ของแข็งไฮโดรเจนเฮไลด์ ของแข็งอย่างง่ายที่เกิดจากหนึ่ง- (ก๊าซมีตระกูล) สอง- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2, O 2, N 2) , สาม-(O 3), สี่-(P 4), แปด-(S 8) โมเลกุลอะตอม สารประกอบอินทรีย์ที่เป็นผลึกส่วนใหญ่มีโครงตาข่ายโมเลกุล สารประกอบที่มีพันธะไอออนิกจะมีโครงผลึกไอออนิก ซึ่งอยู่ในโหนดซึ่งมีไอออนที่มีประจุบวกและประจุลบสลับกัน สารที่มีโครงตาข่ายไอออนิก ทนไฟและระเหยได้ต่ำ

มีความแข็งค่อนข้างสูง แต่เปราะ เกลือและด่างที่ละลายและสารละลายที่เป็นน้ำนำกระแสไฟฟ้า

ตัวอย่างงาน

1. พันธะโควาเลนต์ “ธาตุ – ออกซิเจน” มีขั้วมากที่สุดในโมเลกุลใด

1) SO 2 2) ไม่ 3) Cl 2 O 4) H 2 O

ขั้วของพันธะถูกกำหนดโดยความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ระหว่างอะตอมสองอะตอม (ในกรณีนี้คือธาตุและออกซิเจน) ซัลเฟอร์ ไนโตรเจน และคลอรีนตั้งอยู่ถัดจากออกซิเจน ดังนั้น อิเล็กโตรเนกาติวีตี้จึงแตกต่างกันเล็กน้อย และมีเพียงไฮโดรเจนเท่านั้นที่อยู่ห่างจากออกซิเจน ซึ่งหมายความว่าความต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้จะมีขนาดใหญ่ และพันธะจะมีขั้วมากที่สุด

คำตอบ: 4)

2. พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุล

1) เมทานอล 2) เมทานอล 3) อะเซทิลีน 4) รูปแบบเมทิล

1) SO 2 2) ไม่ 3) Cl 2 O 4) H 2 O

อะเซทิลีนไม่มีองค์ประกอบที่มีอิเลคโตรเนกาติตีสูงเลย Methanal H 2 CO และเมทิลรูปแบบ HCOOCH 3 ไม่มีไฮโดรเจนรวมกับองค์ประกอบอิเล็กโทรเนกาติตีอย่างแรง ไฮโดรเจนในนั้นรวมกับคาร์บอน แต่ในเมทานอล CH 3 OH พันธะไฮโดรเจนสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างอะตอมไฮโดรเจนของหมู่ไฮดรอกโซหนึ่งกับอะตอมออกซิเจนของอีกโมเลกุลหนึ่ง

คำตอบ: 1)