Jak wiemy, wszystkie substancje materialne mogą istnieć w trzech podstawowych stanach: ciekłym, stałym i gazowym. To prawda, że istnieje również stan plazmy, który naukowcy uważają nie mniej niż czwarty stan materii, ale nasz artykuł nie dotyczy plazmy. Stały stan materii jest więc ciałem stałym, ponieważ ma specjalną strukturę krystaliczną, której cząsteczki są w określonej i ściśle określonej kolejności, tworząc w ten sposób sieć krystaliczną. Struktura sieci krystalicznej składa się z powtarzających się identycznych komórek elementarnych: atomów, cząsteczek, jonów, innych cząstek elementarnych połączonych różnymi węzłami.
Rodzaje sieci krystalicznych
W zależności od cząsteczek sieci krystalicznej rozróżniamy czternaście jej rodzajów, podamy najpopularniejsze z nich:
- Jonowa sieć krystaliczna.
- Atomowa sieć krystaliczna.
- Molekularna sieć krystaliczna.
- kryształowa komórka.
Jonowa sieć krystaliczna
Główną cechą struktury sieci krystalicznej jonów są przeciwne ładunki elektryczne, w rzeczywistości jonów, w wyniku czego powstaje pole elektromagnetyczne, które określa właściwości substancji, które mają jonową sieć krystaliczną. A to jest ogniotrwałość, twardość, gęstość i zdolność przewodzenia prądu elektrycznego. Sól może być typowym przykładem jonowej sieci krystalicznej.
Atomowa sieć krystaliczna
Substancje o atomowej sieci krystalicznej mają z reguły silne węzły w swoich węzłach, składające się z atomów właściwych. Wiązanie kowalencyjne występuje, gdy dwa identyczne atomy dzielą się wzajemnie elektronami, tworząc w ten sposób wspólną parę elektronów dla sąsiednich atomów. Z tego powodu wiązania kowalencyjne silnie i równomiernie wiążą atomy w ściśle określonej kolejności – to być może najbardziej charakterystyczna cecha budowy sieci krystalicznej atomu. Pierwiastki chemiczne o podobnych wiązaniach mogą pochwalić się twardością, wysoką temperaturą topnienia. Atomowa sieć krystaliczna zawiera takie pierwiastki chemiczne jak diament, krzem, german, bor.
Molekularna sieć krystaliczna
Typ molekularny sieci krystalicznej charakteryzuje się obecnością stabilnych i gęsto upakowanych cząsteczek. Znajdują się one w węzłach sieci krystalicznej. W tych węzłach są one utrzymywane przez takie siły van der Waalsa, które są dziesięciokrotnie słabsze niż siły oddziaływania jonowego. Uderzającym przykładem molekularnej sieci krystalicznej jest lód – substancja stała, która jednak ma właściwość przekształcania się w ciecz – wiązania między cząsteczkami sieci krystalicznej są bardzo słabe.
metalowa sieć krystaliczna
Rodzaj wiązania metalowej sieci krystalicznej jest bardziej elastyczny i plastyczny niż jonowy, chociaż na zewnątrz są one bardzo podobne. Jego charakterystyczną cechą jest obecność dodatnio naładowanych kationów (jonów metali) w miejscach sieci. Między węzłami żyją elektrony zaangażowane w tworzenie pola elektrycznego, elektrony te są również nazywane gazem elektrycznym. Obecność takiej struktury sieci krystalicznej metalu wyjaśnia jej właściwości: wytrzymałość mechaniczną, przewodność cieplną i elektryczną, topliwość.
Kraty kryształowe, wideo
I na koniec szczegółowe wyjaśnienie wideo właściwości sieci krystalicznych.
Wstecz do przodu
Uwaga! Podgląd slajdu służy wyłącznie do celów informacyjnych i może nie przedstawiać pełnego zakresu prezentacji. Jeśli jesteś zainteresowany tą pracą, pobierz pełną wersję.
Rodzaj lekcji: Łączone.
Cel lekcji: Stworzenie warunków do kształtowania się u studentów umiejętności ustalania przyczynowej zależności właściwości fizycznych substancji od rodzaju wiązania chemicznego i rodzaju sieci krystalicznej, przewidywania rodzaju sieci krystalicznej na podstawie właściwości fizycznych substancji.
Cele Lekcji:
- Formułowanie pojęć o stanie krystalicznym i amorficznym ciał stałych, zapoznanie studentów z różnymi rodzajami sieci krystalicznych, ustalenie zależności właściwości fizycznych kryształu od charakteru wiązania chemicznego w krysztale i rodzaju sieci krystalicznej, przekazanie studentom podstawowych poglądów na temat wpływu natury wiązań chemicznych i rodzajów sieci krystalicznych na właściwości materii.
- Kontynuować kształtowanie się światopoglądu uczniów, rozważać wzajemny wpływ składników całych strukturalnych cząstek substancji, w wyniku czego pojawiają się nowe właściwości, kultywować umiejętność organizowania pracy edukacyjnej, przestrzegać zasad pracować w zespole.
- Rozwijanie zainteresowań poznawczych uczniów, wykorzystując sytuacje problemowe;
Ekwipunek: Układ okresowy D.I. Mendelejew, kolekcja „Metale”, niemetale: siarka, grafit, czerwony fosfor, krzem krystaliczny, jod; Prezentacja "Rodzaje sieci krystalicznych", modele sieci krystalicznych różnych typów (sól, diament i grafit, dwutlenek węgla i jod, metale), próbki tworzyw sztucznych i wyrobów z nich, szkło, plastelina, komputer, projektor.
Podczas zajęć
1. Moment organizacyjny.
Nauczyciel wita uczniów, naprawia nieobecnych.
2. Testowanie wiedzy na tematy” Wiązanie chemiczne. Stopień utlenienia”.
Samodzielna praca (15 minut)
3. Nauka nowego materiału.
Nauczyciel ogłasza temat lekcji i cel lekcji. (slajd 1,2)
Uczniowie zapisują datę i temat lekcji w swoich zeszytach.
Aktualizacja wiedzy.
Nauczyciel zadaje klasie pytania:
- Jakie znasz rodzaje cząstek? Czy jony, atomy i cząsteczki mają ładunki?
- Jakie znasz rodzaje wiązań chemicznych?
- Jakie są stany skupienia substancji?
Nauczyciel:„Każda substancja może być gazowa, płynna i stała. Na przykład woda. W normalnych warunkach jest to ciecz, ale może to być para i lód. Lub tlen w normalnych warunkach jest gazem, w temperaturze -40 ° C zamienia się w niebieską ciecz, a w temperaturze -218,8 ° C zestala się w śnieżną masę składającą się z niebieskich kryształów. W tej lekcji rozważymy stan stały substancji: amorficzny i krystaliczny. (Slajd 3)
Nauczyciel: substancje amorficzne nie mają wyraźnej temperatury topnienia - po podgrzaniu stopniowo miękną i stają się płynne. Substancje amorficzne obejmują na przykład czekoladę, która rozpływa się zarówno w dłoniach, jak iw ustach; guma do żucia, plastelina, wosk, tworzywa sztuczne (pokazano przykłady takich substancji). (slajd 7)
Substancje krystaliczne mają wyraźną temperaturę topnienia i co najważniejsze charakteryzują się prawidłowym ułożeniem cząstek w ściśle określonych punktach w przestrzeni. (Slajdy 5,6) Kiedy te punkty są połączone liniami prostymi, powstaje przestrzenna rama, zwana siecią krystaliczną. Punkty, w których znajdują się cząstki kryształów, nazywane są węzłami sieci.
Uczniowie zapisują definicję w zeszycie: „Sieć krystaliczna to zbiór punktów w przestrzeni, w których znajdują się cząstki tworzące kryształ. Punkty, w których znajdują się cząstki kryształu, nazywane są węzłami sieci.
W zależności od tego, jakie rodzaje cząstek znajdują się w węzłach tej sieci, istnieją 4 rodzaje sieci. (Slajd 8) Jeśli w węzłach sieci krystalicznej znajdują się jony, to taka sieć nazywana jest jonową.
Nauczyciel zadaje uczniom pytania:
- Jak będą się nazywać sieci krystaliczne, w węzłach których znajdują się atomy, cząsteczki?
Ale są sieci krystaliczne, w węzłach których znajdują się zarówno atomy, jak i jony. Takie kraty nazywane są metalem.
Teraz wypełnimy tabelę: „Siety kryształów, rodzaj wiązania i właściwości substancji”. W trakcie wypełniania tabeli ustalimy zależność między rodzajem sieci, rodzajem połączenia między cząstkami a właściwościami fizycznymi ciał stałych.
Rozważ pierwszy rodzaj sieci krystalicznej, który nazywa się jonowym. (slajd 9)
Jakie jest wiązanie chemiczne w tych substancjach?
Spójrz na jonową sieć krystaliczną (pokazano model takiej sieci). W jego węzłach znajdują się jony naładowane dodatnio i ujemnie. Na przykład kryształ chlorku sodu składa się z dodatnich jonów sodu i ujemnych jonów chlorku w siatce w kształcie sześcianu. Do substancji z jonową siecią krystaliczną należą sole, tlenki i wodorotlenki typowych metali. Substancje z jonową siecią krystaliczną mają wysoką twardość i wytrzymałość, są ogniotrwałe i nielotne.
Nauczyciel: Właściwości fizyczne substancji z atomową siecią krystaliczną są takie same jak substancji z jonową siecią krystaliczną, ale często w superlatywach - bardzo twarde, bardzo mocne. Diament, w którym sieć krystaliczna atomu jest najtwardszą substancją ze wszystkich naturalnych substancji. Służy jako wzorzec twardości, który według systemu 10-punktowego otrzymuje najwyższą notę 10. (Slajd 10). Zgodnie z tym rodzajem sieci krystalicznej sam wprowadzisz niezbędne informacje do tabeli, niezależnie od pracy z podręcznikiem.
Nauczyciel: Rozważmy trzeci rodzaj sieci krystalicznej, który nazywa się metalicznym. (Slajdy 11,12) W węzłach takiej sieci znajdują się atomy i jony, pomiędzy którymi swobodnie poruszają się elektrony, wiążąc je w jedną całość.
Taka wewnętrzna struktura metali determinuje ich charakterystyczne właściwości fizyczne.
Nauczyciel: Jakie znasz właściwości fizyczne metali? (ciągliwość, plastyczność, przewodność elektryczna i cieplna, metaliczny połysk).
Nauczyciel: Na jakie grupy składają się wszystkie substancje podzielone według struktury? (slajd 12)
Rozważmy rodzaj sieci krystalicznej, którą posiadają tak znane substancje jak woda, dwutlenek węgla, tlen, azot i inne. To się nazywa molekularne. (slajd 14)
Jakie cząstki znajdują się w węzłach tej sieci?
Wiązanie chemiczne w cząsteczkach znajdujących się w miejscach sieci może być zarówno kowalencyjne polarne, jak i kowalencyjne niepolarne. Pomimo tego, że atomy w cząsteczce są związane bardzo silnymi wiązaniami kowalencyjnymi, między samymi cząsteczkami działają słabe siły przyciągania międzycząsteczkowego. Dlatego substancje o molekularnej sieci krystalicznej mają niską twardość, niskie temperatury topnienia i są lotne. Gdy substancje gazowe lub płynne zamieniają się w ciała stałe w specjalnych warunkach, mają wówczas molekularną sieć krystaliczną. Przykładami takich substancji mogą być woda w stanie stałym – lód, dwutlenek węgla w stanie stałym – suchy lód. Taka siatka ma naftalen, który służy do ochrony wyrobów wełnianych przed ciemami.
– Jakie właściwości molekularnej sieci krystalicznej decydują o zastosowaniu naftalenu? (zmienność). Jak widać, sieć kryształów molekularnych może mieć nie tylko ciało stałe prosty substancje: gazy szlachetne, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, fosfor biały P 4, ale i złożone: woda w stanie stałym, chlorowodór w stanie stałym i siarkowodór. Większość stałych związków organicznych ma molekularne sieci krystaliczne (naftalen, glukoza, cukier).
Miejsca sieci zawierają cząsteczki niepolarne lub polarne. Pomimo tego, że atomy wewnątrz cząsteczek są związane silnymi wiązaniami kowalencyjnymi, między samymi cząsteczkami działają słabe siły oddziaływania międzycząsteczkowego.
Wniosek: Substancje są kruche, mają niską twardość, niską temperaturę topnienia, są lotne.
Pytanie: Jaki proces nazywa się sublimacją lub sublimacją?
Odpowiedź: Nazywa się przejście substancji ze stałego stanu skupienia do stanu gazowego, z pominięciem stanu ciekłego sublimacja czy sublimacja.
Wykazanie doświadczenia: sublimacja jodowa
Następnie uczniowie na zmianę wymieniają informacje, które zapisali w tabeli.
Sieci krystaliczne, rodzaj wiązania i właściwości substancji.
| Rodzaj kraty | Rodzaje cząstek w miejscach sieci | Rodzaj komunikacji między cząstkami |
Przykłady substancji | Właściwości fizyczne substancji |
| joński | jony | Ionic - silna więź | Sole, halogenki (IA, IIA), tlenki i wodorotlenki metali typowych | Stałe, mocne, nielotne, kruche, ogniotrwałe, wiele rozpuszczalnych w wodzie, stopione przewodzą prąd |
| Atomowy | atomy | 1. Kowalencyjne niepolarne - wiązanie jest bardzo mocne 2. Polarny kowalencyjny - wiązanie jest bardzo silne |
Proste substancje
a: diament (C), grafit (C), bor (B), krzem (Si). Substancje złożone : tlenek glinu (Al 2 O 3), tlenek krzemu (IV) - SiO 2 |
Bardzo twardy, bardzo ogniotrwały, mocny, nielotny, nierozpuszczalny w wodzie |
| Molekularny | Cząsteczki | Między cząsteczkami - siły słabe przyciąganie międzycząsteczkowe, ale wewnątrz molekuł - silne wiązanie kowalencyjne |
Ciała stałe w specjalnych warunkach, którymi w normalnych warunkach są gazy lub ciecze (O2, H2, Cl2, N2, Br2, H2O, CO2, HC1); siarka, fosfor biały, jod; materia organiczna |
Kruche, lotne, topliwe, zdolne do sublimacji, mają małą twardość |
| metal | jony atomowe | Metal - inna wytrzymałość | Metale i stopy | Plastyczny, mają połysk, ciągliwość, ciepło i przewodnictwo elektryczne |
Nauczyciel: Co możemy wywnioskować z pracy wykonanej na stole?
Wniosek 1: Właściwości fizyczne substancji zależą od rodzaju sieci krystalicznej. Skład substancji → Rodzaj wiązania chemicznego → Rodzaj sieci krystalicznej → Właściwości substancji . (slajd 18).
Pytanie: Jakiego typu sieci krystalicznej z powyższych nie ma w prostych substancjach?
Odpowiadać: Jonowe sieci krystaliczne.
Pytanie: Jakie sieci krystaliczne są typowe dla prostych substancji?
Odpowiadać: W przypadku prostych substancji - metali - metaliczna sieć krystaliczna; dla niemetali - atomowych lub molekularnych.
Praca z układem okresowym D.I. Mendelejew.
Pytanie: Gdzie są pierwiastki metalowe w układzie okresowym i dlaczego? Elementy są niemetalami i dlaczego?
Odpowiadać : Jeśli narysujemy przekątną od boru do astatynu, to w lewym dolnym rogu od tej przekątnej będą elementy metalowe, ponieważ. na ostatnim poziomie energii zawierają od jednego do trzech elektronów. Są to pierwiastki I A, II A, III A (oprócz boru), a także cyna i ołów, antymon oraz wszystkie pierwiastki podgrup wtórnych.
Elementy niemetalowe znajdują się w prawym górnym rogu tej przekątnej, ponieważ na ostatnim poziomie energii zawierają od czterech do ośmiu elektronów. Są to pierwiastki IV A, V A, VI A, VII A, VIII A oraz bor.
Nauczyciel: Znajdźmy pierwiastki niemetaliczne, w których proste substancje mają atomową sieć krystaliczną (Odpowiedź: C, B, Si) i molekularny ( Odpowiedź: N, S, O , halogeny i gazy szlachetne )
Nauczyciel: Sformułuj wniosek, w jaki sposób możesz określić rodzaj sieci krystalicznej prostej substancji, w zależności od położenia pierwiastków w układzie okresowym D.I. Mendelejewa.
Odpowiadać: W przypadku pierwiastków metalowych, które znajdują się w I A, II A, IIIA (z wyjątkiem boru), a także cyny i ołowiu oraz wszystkich pierwiastków podgrup wtórnych w prostej substancji, typ sieci jest metaliczny.
Dla pierwiastków niemetalicznych IV A i boru w prostej substancji sieć krystaliczna jest atomowa; a pierwiastki VA, VI A, VII A, VIII A w prostych substancjach mają molekularną sieć krystaliczną.
Kontynuujemy pracę z ukończoną tabelą.
Nauczyciel: Przyjrzyj się uważnie stolikowi. Jaki wzór jest obserwowany?
Uważnie słuchamy odpowiedzi uczniów, po czym wspólnie z klasą wyciągamy wnioski. Wniosek 2 (slajd 17)
4. Mocowanie materiału.
Test (samokontrola):
Substancje, które mają molekularną sieć krystaliczną, z reguły:
a) Ogniotrwałe i dobrze rozpuszczalne w wodzie
b) Topliwy i lotny
c) Solidny i przewodzący prąd elektryczny
d) Przewodzący ciepło i plastyczny
Pojęcie „cząsteczki” nie ma zastosowania w odniesieniu do jednostki strukturalnej substancji:
woda
b) Tlen
c) Diament
d) Ozon
Atomowa sieć krystaliczna charakteryzuje się:
a) Aluminium i grafit
b) Siarka i jod
c) Tlenek krzemu i chlorek sodu
d) Diament i bor
Jeżeli substancja jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, ma wysoką temperaturę topnienia i przewodzi prąd elektryczny, to jej sieć krystaliczna:
a) Molekularny
b) jądrowe
c) Jonowe
d) metal
5. Refleksja.
6. Praca domowa.
Opisz każdy rodzaj sieci krystalicznej zgodnie z planem: Co znajduje się w węzłach sieci krystalicznej, jednostka strukturalna → Rodzaj wiązania chemicznego między cząsteczkami węzła → Siły oddziaływania między cząsteczkami kryształu → Właściwości fizyczne wynikające z sieć krystaliczna → Zagregowany stan materii w normalnych warunkach → Przykłady.
Zgodnie ze wzorami podanych substancji: SiC, CS 2 , NaBr, C 2 H 2 - określić rodzaj sieci krystalicznej (jonowa, molekularna) każdego związku i na tej podstawie opisać oczekiwane właściwości fizyczne każdego z cztery substancje.
Tworzenie cząsteczek z atomów prowadzi do przyrostu energii, ponieważ w normalnych warunkach stan molekularny jest bardziej stabilny niż stan atomowy.
Aby rozważyć ten temat, musisz wiedzieć:
Elektroujemność to zdolność atomu do przemieszczania wspólnej pary elektronów w swoim kierunku. (Najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem jest fluor.)
Sieć krystaliczna to trójwymiarowy uporządkowany układ cząstek.
Istnieją trzy główne typy wiązań chemicznych: kowalencyjne, jonowe i metaliczne.
metalowe połączenie charakterystyczne dla metali zawierających niewielką liczbę elektronów na zewnętrznym poziomie energii (1 lub 2, rzadko 3). Elektrony te łatwo tracą połączenie z jądrem i poruszają się swobodnie po kawałku metalu, tworząc „obłok elektronów” i zapewniając połączenie z dodatnio naładowanymi jonami utworzonymi po odłączeniu elektronów. Sieć krystaliczna jest metaliczna. Od tego zależy właściwości fizyczne metali: wysoka przewodność cieplna i elektryczna, ciągliwość i ciągliwość, metaliczny połysk.
wiązanie kowalencyjne powstaje dzięki wspólnej parze elektronowej atomów niemetalicznych, przy czym każdy z nich osiąga stabilną konfigurację atomu pierwiastka obojętnego.
Jeśli wiązanie tworzą atomy o tej samej elektroujemności, to znaczy różnica w elektroujemności dwóch atomów wynosi zero, para elektronów znajduje się symetrycznie między dwoma atomami i wiązanie jest nazywane kowalencyjny niepolarny.
Jeżeli wiązanie tworzą atomy o różnej elektroujemności, a różnica w elektroujemności dwóch atomów mieści się w zakresie od zera do około dwóch (najczęściej są to różne niemetale), to wspólna para elektronów jest przesunięta na większą element elektroujemny. Powstaje na nim częściowo ujemny ładunek (biegun ujemny cząsteczki), a na drugim atomie ładunek częściowo dodatni (biegun dodatni cząsteczki). Takie połączenie nazywa się kowalencyjny polarny.
Jeśli wiązanie tworzą atomy o różnej elektroujemności, a różnica w elektroujemności dwóch atomów jest większa niż dwa (najczęściej jest to niemetal i metal), wówczas uważa się, że elektron całkowicie przechodzi do niemetalu -atom metalu. W rezultacie atom ten staje się jonem naładowanym ujemnie. Atom, który oddaje elektron, jest jonem naładowanym dodatnio. Wiązanie między jonami nazywa się wiązanie jonowe.
Związki z wiązaniem kowalencyjnym mają dwa rodzaje sieci krystalicznych: atomową i molekularną.
W atomowej sieci krystalicznej w węzłach znajdują się atomy połączone silnym wiązaniem kowalencyjnym. Substancje o takiej sieci krystalicznej mają wysokie temperatury topnienia, są mocne i stałe oraz praktycznie nierozpuszczalne w cieczach. na przykład diament, twardy bor, krzem, german i związki niektórych pierwiastków z węglem i krzemem.
W molekularnej sieci krystalicznej węzły są cząsteczkami połączonymi słabym oddziaływaniem międzycząsteczkowym. Substancje o takiej sieci mają niską twardość i niskie temperatury topnienia, są nierozpuszczalne lub słabo rozpuszczalne w wodzie i praktycznie nie przewodzą prądu elektrycznego z roztworów. Na przykład lód, stały tlenek węgla (IV) stałe halogenowodory, stałe substancje proste utworzone przez jeden-(gazy szlachetne), dwa-(F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2, O 2, N 2 ), trzy-(O 3), cztero- (P 4), ośmio- (S 8) atomowe cząsteczki. Większość krystalicznych związków organicznych ma sieć molekularną.
Związki jonowe mają jonową sieć krystaliczną, w której węzłach naprzemiennie naładowane są jony naładowane dodatnio i ujemnie. Substancje z siecią jonową ogniotrwała i niska lotność, mają stosunkowo dużą twardość, ale są kruche. Stopione 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 dwóch atomów (w tym przypadku pierwiastka i tlenu). Siarka, azot i chlor są obok tlenu, dlatego ich elektroujemność nieznacznie się różni. I tylko wodór znajduje się w odległości od tlenu, co oznacza, że różnica elektroujemności będzie duża, a wiązanie będzie najbardziej polarne.
Odpowiedź: 4)
2. Wiązania wodorowe tworzą się między cząsteczkami
1) metanol 2) metanal 3) acetylen 4) mrówczan metylu
Rozwiązanie:
Acetylen w ogóle nie zawiera pierwiastków silnie elektroujemnych. Metanal H 2 CO i mrówczan metylu HCOOSH 3 nie zawierają wodoru połączonego z silnie elektroujemnym pierwiastkiem. W nich wodór łączy się z węglem. Ale w metanolu CH3OH wiązanie wodorowe może powstać między atomem wodoru jednej grupy hydrokso a atomem tlenu innej cząsteczki.
Odpowiedź 1)
W przyrodzie występują dwa rodzaje ciał stałych, które różnią się znacznie właściwościami. Są to ciała amorficzne i krystaliczne. A ciała amorficzne nie mają dokładnej temperatury topnienia, stopniowo miękną podczas ogrzewania, a następnie zamieniają się w stan płynny. Przykładem takich substancji jest żywica lub zwykła plastelina. Ale sytuacja jest zupełnie inna w przypadku substancji krystalicznych. Pozostają w stanie stałym do określonej temperatury i dopiero po jej osiągnięciu substancje te topią się.
Chodzi o strukturę takich substancji. W ciałach krystalicznych cząstki, z których się składają, znajdują się w określonych punktach. A jeśli połączysz je liniami prostymi, otrzymasz coś w rodzaju wyimaginowanej ramy, zwanej siecią krystaliczną. A rodzaje sieci krystalicznych mogą być bardzo różne. A w zależności od rodzaju cząstek, z których są „zbudowane”, sieci dzielą się na cztery typy. Są to jonowe, atomowe, molekularne i
A odpowiednio w węzłach znajdują się jony, a między nimi jest wiązanie jonowe. może być zarówno prosty (Cl-, Na+), jak i złożony (OH-, SO2-). A tego typu sieci krystaliczne mogą zawierać pewne wodorotlenki i tlenki metali, sole i inne podobne substancje. Weźmy na przykład zwykły chlorek sodu. Zamienia ujemne jony chloru i dodatnie jony sodu, które tworzą sześcienną sieć krystaliczną. Wiązania jonowe w takiej sieci są bardzo stabilne, a substancje „budowane” według tej zasady mają wystarczająco dużą wytrzymałość i twardość.
Istnieją również rodzaje sieci krystalicznych zwane atomowymi. Tutaj atomy znajdują się w węzłach, pomiędzy którymi występuje silne wiązanie kowalencyjne. Niewiele substancji ma sieć atomową. Należą do nich diament, a także krystaliczny german, krzem i bor. Istnieje kilka bardziej złożonych substancji, które zawierają i mają odpowiednio atomową sieć krystaliczną. Są to kryształ górski i krzemionka. A w większości przypadków takie substancje są bardzo mocne, twarde i ogniotrwałe. Są również praktycznie nierozpuszczalne.
A molekularne typy sieci krystalicznych zawierają różnorodne substancje. Należą do nich mrożona woda, czyli zwykły lód, „suchy lód” – zestalony tlenek węgla, a także stały siarkowodór i chlorowodór. Sieci molekularne zawierają również wiele stałych związków organicznych. Należą do nich cukier, glukoza, naftalen i inne podobne substancje. A cząsteczki znajdujące się w węzłach takiej sieci są połączone polarnymi i niepolarnymi wiązaniami chemicznymi. I pomimo tego, że wewnątrz molekuł występują silne wiązania kowalencyjne między atomami, same te molekuły są utrzymywane w sieci dzięki bardzo słabym wiązaniom międzycząsteczkowym. Dlatego takie substancje są dość lotne, łatwo topią się i nie mają dużej twardości.
Cóż, metale mają różne rodzaje sieci krystalicznych. A ich węzły mogą zawierać zarówno atomy, jak i jony. Jednocześnie atomy mogą łatwo zamieniać się w jony, oddając swoje elektrony do „ogólnego użytku”. W ten sam sposób jony, „chwytając” wolny elektron, mogą stać się atomami. A taka sieć decyduje o takich właściwościach metali jak ciągliwość, ciągliwość, przewodność cieplna i elektryczna.
Również rodzaje sieci krystalicznych metali i innych substancji są podzielone na siedem głównych systemów zgodnie z kształtem komórek elementarnych sieci. Najprostsza to komórka sześcienna. Istnieją również komórki elementarne rombowe, tetragonalne, sześciokątne, romboedryczne, jednoskośne i trójskośne, które określają kształt całej sieci krystalicznej. Ale w większości przypadków sieci krystaliczne są bardziej złożone niż te wymienione powyżej. Wynika to z faktu, że cząstki elementarne mogą znajdować się nie tylko w węzłach sieci, ale także w jej środku lub na jej ścianach. A wśród metali najczęstsze są trzy złożone sieci krystaliczne: sześcienna skupiona na twarzy, sześcienna skoncentrowana na ciele i ciasno upakowana sześciokątna. Właściwości fizyczne metali zależą również nie tylko od kształtu ich sieci krystalicznej, ale także od odległości międzyatomowej i innych parametrów.
To nie pojedyncze atomy czy cząsteczki wchodzą w interakcje chemiczne, ale substancje. Substancje wyróżnia rodzaj wiązania molekularne i niemolekularne Budynki.
Są to substancje składające się z cząsteczek. Wiązania między cząsteczkami w takich substancjach są bardzo słabe, znacznie słabsze niż między atomami wewnątrz cząsteczki i już w stosunkowo niskich temperaturach pękają - substancja zamienia się w ciecz, a następnie w gaz (sublimacja jodowa). Temperatura topnienia i wrzenia substancji składających się z cząsteczek wzrasta wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej. Substancje molekularne obejmują substancje o budowie atomowej (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W), wśród nich są metale i niemetale.
Niemolekularna struktura substancji
Do substancji niemolekularny struktury obejmują związki jonowe. Większość związków metali z niemetalami ma taką budowę: wszystkie sole (NaCl, K 2 S04), niektóre wodorki (LiH) i tlenki (CaO, MgO, FeO), zasady (NaOH, KOH). Substancje jonowe (niemolekularne) mają wysoką temperaturę topnienia i wrzenia.
Ciała stałe: krystaliczne i amorficzne
Substancje amorficzne nie mają wyraźnej temperatury topnienia - po podgrzaniu stopniowo miękną i stają się płynne. Na przykład w stanie amorficznym znajdują się plastelina i różne żywice.
Substancje krystaliczne charakteryzują się prawidłowym ułożeniem tych cząstek, z których się składają: atomów, cząsteczek i jonów - w ściśle określonych punktach w przestrzeni. Kiedy te punkty są połączone liniami prostymi, powstaje przestrzenna rama, zwana sieci krystalicznej. Punkty, w których znajdują się cząstki kryształu, nazywane są węzły kratowe.
W zależności od rodzaju cząstek znajdujących się w węzłach sieci krystalicznej i charakteru połączenia między nimi rozróżnia się cztery rodzaje sieci krystalicznych: jonowe, atomowe, molekularne i metaliczne .
Jonowe sieci krystaliczne
joński zwane sieciami krystalicznymi, w węzłach których znajdują się jony. Tworzą je substancje z wiązaniem jonowym, które mogą być związane zarówno z prostymi jonami Na +, Cl -, jak i złożonymi S0 4 2-, OH -. W konsekwencji sole, niektóre tlenki i wodorotlenki metali mają jonowe sieci krystaliczne. Na przykład kryształ chlorku sodu jest zbudowany z naprzemiennych dodatnich jonów Na + i ujemnych jonów Cl -, tworząc sieć w kształcie sześcianu.
Jonowa sieć krystaliczna soli kuchennej
Wiązania między jonami w takim krysztale są bardzo stabilne. Dlatego substancje z siecią jonową charakteryzują się stosunkowo dużą twardością i wytrzymałością, są ogniotrwałe i nielotne.
Atomowe sieci krystaliczne
jądrowy zwane sieciami krystalicznymi, w węzłach których znajdują się pojedyncze atomy. W takich sieciach atomy są połączone bardzo silnymi wiązaniami kowalencyjnymi. Przykładem substancji o tego typu sieci krystalicznej jest diament, jedna z alotropowych modyfikacji węgla.
Atomowa sieć krystaliczna diamentu
Większość substancji o atomowej sieci krystalicznej ma bardzo wysokie temperatury topnienia (np. w diamencie jest to ponad 3500 °C), są mocne i twarde, 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 w cząsteczkach są związane bardzo silnymi wiązaniami kowalencyjnymi, między samymi cząsteczkami występują słabe siły przyciągania międzycząsteczkowego. Dlatego substancje z molekularnymi sieciami krystalicznymi mają niską twardość, niskie temperatury topnienia i są lotne. Większość stałych związków organicznych ma molekularne sieci krystaliczne (naftalen, glukoza, cukier).
Metaliczne kryształowe kraty
Substancje z wiązaniem metalicznym mają metal sieci krystaliczne.
W węzłach takich sieci znajdują się atomy i jony (albo atomy, albo jony, w które łatwo zamieniają się atomy metali, oddając swoje zewnętrzne elektrony „do powszechnego użytku”). Taka wewnętrzna struktura metali determinuje ich charakterystyczne właściwości fizyczne: ciągliwość, plastyczność, przewodność elektryczną i cieplną oraz charakterystyczny metaliczny połysk.
