Частици, образуващи молекулярна кристална решетка. Структура на веществата

Което при нормални условия е газ, при температура от -194 °C се превръща в синя течност, а при температура от -218,8ºC се втвърдява в снежноподобна маса, състояща се от сини кристали.

В този раздел ще разгледаме как характеристиките на химичните връзки влияят върху свойствата на твърдите тела. Температурният диапазон за съществуване на дадено вещество в твърдо състояние се определя от неговите точки на кипене и топене. Твърдите вещества се делят на кристални и аморфни.
Аморфните вещества нямат ясна точка на топене - при нагряване те постепенно омекват и преминават в течно състояние. В аморфно състояние например има пластелин или различни смоли.

Кристалните вещества се характеризират с правилното подреждане на частиците, от които са съставени: атоми, молекули и йони. - в строго определени точки в пространството. Когато тези точки са свързани с прави линии, се образува пространствена рамка, която се нарича кристална решетка. Точките, в които са разположени кристалните частици, се наричат ​​решетки.

Възлите на една въображаема решетка могат да съдържат йони, атоми и молекули. Тези частици извършват колебателни движения. С повишаване на температурата обхватът на тези трептения се увеличава, което по правило води до топлинно разширение на телата.

В зависимост от вида на частиците, разположени във възлите на кристалната решетка и естеството на връзката между тях, се разграничават четири вида кристални решетки: йонни, атомни, молекулярни и метални (таблица 6).

Простите вещества на останалите елементи, които не са представени в таблица 6, имат метална решетка.

Йонните кристални решетки са тези, чиито възли съдържат йони. Те се образуват от вещества с йонни връзки, които могат да свързват както прости Na+, Cl- йони, така и сложни SO 2-4, OH- йони. Следователно йонните кристални решетки имат соли, някои оксиди и хидроксиди на метали, т.е. тези вещества, в които съществува йонна химична връзка. Например, кристал на натриев хлорид е изграден от редуващи се положителни Na+ и отрицателни Cl- йони, образувайки решетка с форма на куб. Връзките между йони в такъв кристал са много стабилни. Следователно веществата с йонно сито имат относително висока твърдост и якост, те са огнеупорни и нелетливи.

Атомните решетки се изливат в кристални решетки, в чиито възли има отделни атоми. В такива решетки атомите са свързани един с друг чрез много силни ковалентни връзки. Пример за вещества с този тип кристална решетка е диамантът, една от алотропните модификации на въглерода.

Броят на веществата с атомна кристална решетка не е много голям. Те включват кристален бор, силиций и германий, както и сложни вещества, например тези, съдържащи силициев оксид (IV) - SlO2: силициев диоксид, кварц, пясък, планински кристал.

Повечето вещества с атомна кристална решетка имат много високи точки на топене (например за диаманта тя е над 3500 ºС), те са здрави и твърди, практически неразтворими.

Молекулярните са кристални решетки, в които молекулите са разположени във възлите. Химичните връзки в тези молекули могат да бъдат полярни и неполярни. Въпреки факта, че атомите вътре в молекулите са свързани чрез много силни ковалентни връзки, между самите молекули действат слаби сили на молекулярно привличане. Следователно веществата с молекулярни кристални решетки имат ниска твърдост, ниски точки на топене и са летливи.

Примери за вещества с молекулни кристални решетки са твърда вода - лед, твърд въглероден оксид (IV) - "сух лед", твърд водороден хлорид и сероводород, твърди прости вещества, образувани от едно- (благородни газове), дву-, три- ( O3), четири- (P4). осем атомни молекули. Повечето твърди органични съединения имат молекулни кристални решетки (нафталин, глюкоза, захар).
Веществата с метални връзки имат метални кристални решетки. На местата на такива решетки има атоми и йони (или атоми, или йони, в които металните атоми лесно се трансформират, предавайки своите външни електрони за обща употреба). Тази вътрешна структура на металите определя техните характерни физични свойства: ковкост, пластичност, електро- и топлопроводимост, характерен метален блясък.

За веществата с молекулен строеж е валиден законът за постоянството на състава, открит от френския химик Ж. Л. Пруст (1799-1803). Понастоящем този закон е формулиран по следния начин: „Молекулните химични съединения, независимо от метода на тяхното получаване, имат постоянен състав и свойства. Законът на Пруст е един от основните закони на химията. Въпреки това, за вещества с немолекулна структура, например йонни, този закон не винаги е верен.

1. Твърдо, течно и газообразно състояние на материята.

2. Твърди тела: аморфни и кристални.

3. Кристални решетки: атомни, йонни, метални и молекулни.

4. Закон за постоянство на състава.

Какви свойства на нафталина са в основата на използването му за защита на вълнени изделия от молци?
Какви качества на аморфните тела са приложими за идентифициране на чертите на характера на отделните хора?

Защо алуминият, открит от датския учен К. Х. Ерстед през 1825 г., дълго време е класифициран като благороден метал?

Спомнете си работата на А. Беляев „Продавачът на въздух“ и характеризирайте свойствата на твърдия кислород, като използвате описанието му, дадено в книгата.
Защо точката на топене на металите варира в много широк диапазон? За да подготвите отговор на този въпрос, използвайте допълнителна литература.

Защо силициевият продукт се разпада на парчета при удар, докато оловният продукт само се сплесква? В кой от тези случаи химичната връзка се разпада и в кой не? защо

Съдържание на урока бележки към уроцитеподдържаща рамка презентация урок методи ускорение интерактивни технологии Практикувайте задачи и упражнения самопроверка работилници, обучения, казуси, куестове домашна работа въпроси за дискусия риторични въпроси от ученици Илюстрации аудио, видео клипове и мултимедияснимки, картинки, графики, таблици, диаграми, хумор, анекдоти, вицове, комикси, притчи, поговорки, кръстословици, цитати Добавки резюметастатии трикове за любознателните ясли учебници основен и допълнителен речник на термините други Подобряване на учебниците и уроцитекоригиране на грешки в учебникаактуализиране на фрагмент в учебник, елементи на иновация в урока, замяна на остарели знания с нови Само за учители перфектни уроцикалендарен план за годината; методически препоръки; Интегрирани уроци

Твърдите кристали могат да се разглеждат като триизмерни структури, в които една и съща структура ясно се повтаря във всички посоки. Геометрично правилната форма на кристалите се дължи на тяхната строго правилна вътрешна структура. Ако центровете на привличане на йони или молекули в кристал са изобразени като точки, тогава получаваме триизмерно редовно разпределение на такива точки, което се нарича кристална решетка, а самите точки са възли на кристалната решетка. Специфичната външна форма на кристалите е следствие от тяхната вътрешна структура, която е свързана именно с кристалната решетка.

Кристалната решетка е въображаем геометричен образ за анализ на структурата на кристалите, който представлява обемно-пространствена мрежеста структура, във възлите на която са разположени атоми, йони или молекули на дадено вещество.

За характеризиране на кристалната решетка се използват следните параметри:

1. кристална решетка E cr [KJ/mol] е енергията, отделена при образуването на 1 мол кристал от микрочастици (атоми, молекули, йони), които са в газообразно състояние и са отдалечени една от друга на такова разстояние, че възможността за тяхното взаимодействието е изключено.
2. Константа на решетката d е най-малкото разстояние между центровете на две частици в съседни места на кристалната решетка, свързани с .
3. Координационен номер- броят на близките частици, обграждащи централната частица в пространството и комбиниращи се с нея чрез химическа връзка.

Основата на кристалната решетка е единичната клетка, която се повтаря в кристала безкраен брой пъти.

Единичната клетка е най-малката структурна единица на кристална решетка, която проявява всички свойства на своята симетрия.

Просто казано, единичната клетка може да се дефинира като малка част от кристална решетка, която все още разкрива характерните черти на своите кристали. Характеристиките на единичната клетка са описани с помощта на три правила на Brevet:

• симетрията на елементарната клетка трябва да съответства на симетрията на кристалната решетка;
• единична клетка трябва да има максимален брой еднакви ръбове а,b, Си равни ъгли между тях а, b, ж. ;
• при условие че са изпълнени първите две правила, елементарната клетка трябва да заема минимален обем.

За описание на формата на кристалите се използва система от три кристалографски оси а, б, в,които се различават от обикновените координатни оси по това, че са сегменти с определена дължина, ъглите между които a, b, g могат да бъдат или прави, или непреки.

Модел на кристална структура: а) кристална решетка с подчертана елементарна клетка; б) единична клетка с обозначения на фасетни ъгли

Формата на кристала се изучава от науката за геометричната кристалография, една от основните разпоредби на която е законът за постоянството на фасетните ъгли: за всички кристали на дадено вещество ъглите между съответните лица винаги остават еднакви.

Ако вземете голям брой елементарни клетки и запълните определен обем с тях плътно една до друга, като поддържате успоредността на лицата и ръбовете, тогава се образува единичен кристал с идеална структура. Но на практика най-често има поликристали, в които съществуват правилни структури в определени граници, по които ориентацията на редовността рязко се променя.

В зависимост от съотношението на дължините на ръбовете a, b, c и ъглите a, b, g между лицата на елементарната клетка се разграничават седем системи - така наречените кристални сингонии. Елементарната клетка обаче може да бъде конструирана и по такъв начин, че да има допълнителни възли, които са разположени вътре в нейния обем или по всичките й лица - такива решетки се наричат ​​съответно телецентрични и лицевоцентрирани. Ако допълнителните възли са само на две противоположни страни (горна и долна), тогава това е центрирана в основата решетка. Като се вземе предвид възможността за допълнителни възли, има общо 14 вида кристални решетки.

Външната форма и особеностите на вътрешната структура на кристалите се определят от принципа на плътното "опаковане": най-стабилната и следователно най-вероятната структура ще бъде тази, която съответства на най-плътното разположение на частиците в кристала и в което остава най-малкото свободно място.

Видове кристални решетки

В зависимост от природата на частиците, съдържащи се във възлите на кристалната решетка, както и от природата на химичните връзки между тях, има четири основни типа кристални решетки.

Йонни решетки

Йонните решетки са изградени от различни йони, разположени в местата на решетката и свързани чрез сили на електростатично привличане. Следователно структурата на йонната кристална решетка трябва да гарантира нейната електрическа неутралност. Йоните могат да бъдат прости (Na +, Cl -) или сложни (NH 4 +, NO 3 -). Поради ненаситеността и ненасочеността на йонните връзки, йонните кристали се характеризират с големи координационни числа. По този начин в NaCl кристалите координационните числа на Na + и Cl - йони са 6, а Cs + и Cl - йони в CsCl кристал са 8, тъй като един Cs + йон е заобиколен от осем Cl - йона и всеки Cl - йон е заобиколен от осем Cs йона, съответно + . Йонните кристални решетки се образуват от голям брой соли, оксиди и основи.

Примери за йонни кристални решетки: а) NaCl; б) CsCl

Веществата с йонни кристални решетки имат относително висока твърдост, те са доста огнеупорни и нелетливи. За разлика от това, йонните съединения са много крехки, така че дори малко изместване в кристалната решетка приближава йони с еднакъв заряд един към друг, отблъскването между които води до разкъсване на йонните връзки и, като следствие, до появата на пукнатини в кристала или до разрушаването му. В твърдо състояние веществата с йонна кристална решетка са диелектрици и не провеждат електричество. Въпреки това, когато се разтопи или разтвори в полярни разтворители, геометрично правилната ориентация на йоните един спрямо друг се нарушава, химическите връзки първо се отслабват и след това се разрушават и следователно свойствата се променят. В резултат на това както стопилките на йонните кристали, така и техните разтвори започват да провеждат електрически ток.

Атомни решетки

Тези решетки са изградени от атоми, свързани помежду си. Те от своя страна са разделени на три вида: рамкови, слоести и верижни структури.

Структура на рамката има например диамант - едно от най-твърдите вещества. Благодарение на sp3-хибридизацията на въглеродния атом се изгражда триизмерна решетка, която се състои изключително от въглеродни атоми, свързани с ковалентни неполярни връзки, чиито оси са разположени под еднакви ъгли на връзка (109,5 o).

Рамкова структура на атомната кристална решетка на диаманта

Слоести структури могат да се разглеждат като огромни двуизмерни молекули. Слоестите структури се характеризират с ковалентни връзки във всеки слой и слаби ван дер Ваалсови взаимодействия между съседните слоеве.

Слоести структури на атомни кристални решетки: а) CuCl 2 ; б) PbO. Елементарните клетки са подчертани на моделите с помощта на очертанията на паралелепипеди

Класически пример за вещество със слоеста структура е графитът, в който всеки въглероден атом е в състояние на sp 2 хибридизация и образува три ковалентни s-връзки с три други С атома в една равнина Четвъртите валентни електрони на всеки въглероден атом са нехибридизирани, поради което много слаби ван дер ваалсови връзки между слоевете. Следователно, когато се приложи дори малка сила, отделните слоеве лесно започват да се плъзгат един покрай друг. Това обяснява например способността на графита да пише. За разлика от диаманта, графитът провежда добре електричество: под въздействието на електрическо поле нелокализираните електрони могат да се движат по равнината на слоевете и, обратно, графитът почти не провежда електрически ток в перпендикулярна посока.

Слоеста структура на атомната кристална решетка на графита

Верижни структури характерни, например, за серен оксид (SO 3) n, цинобър HgS, берилиев хлорид BeCl 2, както и много аморфни полимери и някои силикатни материали като азбест.

Верижна структура на атомната кристална решетка на HgS: а) странична проекция б) челна проекция

Има сравнително малко вещества с атомна структура на кристални решетки. Това са, като правило, прости вещества, образувани от елементи от IIIA и IVA подгрупи (Si, Ge, B, C). Често съединенията на два различни неметала имат атомни решетки, например някои полиморфи на кварц (силициев оксид SiO 2) и карборунд (силициев карбид SiC).

Всички атомни кристали се отличават с висока якост, твърдост, огнеупорност и неразтворимост в почти всеки разтворител. Тези свойства се дължат на силата на ковалентната връзка. Веществата с атомна кристална решетка имат широк диапазон на електрическа проводимост от изолатори и полупроводници до електронни проводници.

Атомни кристални решетки на някои полиморфни модификации на карборунд - силициев карбид SiC

Метални решетки

Тези кристални решетки съдържат метални атоми и йони в своите възли, между които общи за всички електрони (електронен газ) се движат свободно, образувайки метална връзка. Особеност на металните кристални решетки са техните големи координационни числа (8-12), които показват значителна плътност на опаковане на метални атоми. Това се обяснява с факта, че „ядрата“ на атомите, лишени от външни електрони, са разположени в пространството като топки с еднакъв радиус. За металите най-често се срещат три типа кристални решетки: лицево-центрирана кубична с координационно число 12, плътно-центрирана кубична с координационно число 8 и хексагонална, плътно опакована с координационно число 12.

Специалните характеристики на металните връзки и металните решетки определят такива важни свойства на металите като високи точки на топене, електрическа и топлопроводимост, ковкост, пластичност и твърдост.

Метални кристални решетки: а) обемно центрирана кубична (Fe, V, Nb, Cr) б) лицево центрирана кубична (Al, Ni, Ag, Cu, Au) в) шестоъгълна (Ti, Zn, Mg, Cd)

Молекулни решетки

Молекулярните кристални решетки съдържат молекули в своите възли, които са свързани помежду си чрез слаби междумолекулни сили - ван дер Ваалсови или водородни връзки. Например ледът се състои от водни молекули, задържани в кристална решетка чрез водородни връзки. Същият тип включва кристални решетки на много вещества, прехвърлени в твърдо състояние, например: прости вещества H 2, O 2, N 2, O 3, P 4, S 8, халогени (F 2, Cl 2, Br 2, I 2), „сух лед“ CO 2, всички благородни газове и повечето органични съединения.

Молекулни кристални решетки: а) йод I2; б) лед H2O

Тъй като силите на междумолекулното взаимодействие са по-слаби от тези на ковалентните или металните връзки, молекулярните кристали имат малка твърдост; Те са топими и летливи, неразтворими в и не проявяват електрическа проводимост.

Химията е невероятна наука. Толкова много невероятни неща могат да бъдат намерени в на пръв поглед обикновени неща.

Всичко, което ни заобикаля навсякъде, съществува в няколко агрегатни състояния: газове, течности и твърди вещества. Учените са идентифицирали и 4-тата – плазмата. При определена температура веществото може да премине от едно състояние в друго. Например вода: при нагряване над 100 от течна форма се превръща в пара. При температури под 0 се трансформира в следващата агрегатна структура – ​​лед.

Целият материален свят съдържа маса от еднакви частици, които са свързани помежду си. Тези най-малки елементи са строго подредени в пространството и образуват така наречената пространствена рамка.

Определение

Кристалната решетка е специална структура на твърдо вещество, в която частиците стоят в геометрично строг ред в пространството. В него можете да намерите възли - места, където са разположени елементи: атоми, йони и молекули и междувъзлово пространство.

Твърди вещества, в зависимост от обхвата на високи и ниски температури, биват кристални или аморфни - характеризират се с липсата на определена точка на топене. Когато са изложени на повишени температури, те омекват и постепенно преминават в течна форма. Тези видове вещества включват: смола, пластилин.

В тази връзка той може да бъде разделен на няколко вида:

• атомен;
• йонни;
• молекулярно;
• метал.

Но при различни температури едно вещество може да има различни форми и да проявява различни свойства. Това явление се нарича алотропна модификация.

Атомен тип

При този тип възлите съдържат атоми на определено вещество, които са свързани с ковалентни връзки. Този тип връзка се образува от двойка електрони от два съседни атома. Благодарение на това те са свързани равномерно и в строг ред.

Веществата с атомна кристална решетка се характеризират със следните свойства: якост и висока точка на топене. Този тип връзка присъства в диаманта, силиция и бора..

Йонен тип

Противоположно заредените йони са разположени във възли, които създават електромагнитно поле, което характеризира физичните свойства на веществото. Те ще включват: електрическа проводимост, огнеупорност, плътност и твърдост. Трапезната сол и калиевият нитрат се характеризират с наличието на йонна кристална решетка.

Не пропускайте: механизъм на обучение, конкретни примери.

Молекулен тип

Във възли от този тип има йони, свързани помежду си чрез сили на Ван дер Ваалс. Поради слаби междумолекулни връзки, вещества като лед, въглероден диоксид и парафин се характеризират с пластичност, електрическа и топлопроводимост.

Тип метал

Структурата му наподобява молекулярната, но все пак има по-здрави връзки. Разликата между този тип е, че неговите възли съдържат положително заредени катиони. Електрони, които са в интерстициалното пространствопространство, участват в образуването на електрическото поле. Те се наричат ​​още електрически газ.

Простите метали и сплави се характеризират с тип метална решетка. Характеризират се с наличието на метален блясък, пластичност, топло- и електропроводимост. Те могат да се стопят при различни температури.

Повечето твърди вещества имат кристална структура. Кристална решеткаизградени от повтарящи се еднакви структурни единици, индивидуални за всеки кристал. Тази структурна единица се нарича "елементарна клетка". С други думи, кристалната решетка служи като отражение на пространствената структура на твърдото тяло.

Кристалните решетки могат да бъдат класифицирани по различни начини.

аз Според симетрията на кристалитерешетките се класифицират на кубични, тетрагонални, ромбични, шестоъгълни.

Тази класификация е удобна за оценка на оптичните свойства на кристалите, както и тяхната каталитична активност.

II. По естеството на частиците, разположени във възлите на решетката и по вида на химичната връзкаима разлика между тях атомни, молекулни, йонни и метални кристални решетки. Видът на връзката в кристала определя разликата в твърдостта, разтворимостта във вода, топлината на разтваряне и топлината на топене и електрическата проводимост.

Важна характеристика на кристала е енергия на кристалната решетка, kJ/mol – енергията, която трябва да се изразходва за унищожаване на даден кристал.

Молекулярна решетка

Молекулярни кристалисе състоят от молекули, задържани в определени позиции на кристалната решетка чрез слаби междумолекулни връзки (сили на Ван дер Ваалс) или водородни връзки. Тези решетки са характерни за вещества с ковалентни връзки.

Има много вещества с молекулярна решетка. Това са голям брой органични съединения (захар, нафталин и др.), кристална вода (лед), твърд въглероден диоксид („сух лед“), твърди водородни халиди, йод, твърди газове, включително благородни,

Енергията на кристалната решетка е минимална за вещества с неполярни и нискополярни молекули (CH 4, CO 2 и др.).

Решетките, образувани от по-полярни молекули, също имат по-висока енергия на кристалната решетка. Най-висока енергия имат решетките с вещества, които образуват водородни връзки (H 2 O, NH 3).

Поради слабото взаимодействие между молекулите, тези вещества са летливи, топими, имат ниска твърдост, не провеждат електрически ток (диелектрици) и имат ниска топлопроводимост.

Атомна решетка

Във възли атомна кристална решеткаима атоми на един или различни елементи, свързани помежду си чрез ковалентни връзки по трите оси. Такива кристаликоито също се наричат ковалентен, са сравнително малко на брой.

Примери за кристали от този тип включват диамант, силиций, германий, калай, както и кристали от сложни вещества като борен нитрид, алуминиев нитрид, кварц и силициев карбид. Всички тези вещества имат диамантена решетка.

Енергията на кристалната решетка в такива вещества практически съвпада с енергията на химичната връзка (200 – 500 kJ/mol). Това определя техните физични свойства: висока твърдост, точка на топене и точка на кипене.

Електропроводимите свойства на тези кристали са разнообразни: диамант, кварц, борен нитрид са диелектрици; силиций, германий – полупроводници; Металният сив калай провежда добре електричеството.

В кристали с атомна кристална решетка е невъзможно да се разграничи отделна структурна единица. Целият монокристал е една гигантска молекула.

Йонна решетка

Във възли йонна решеткаредуват се положителни и отрицателни йони, между които действат електростатични сили. Йонните кристали образуват съединения с йонни връзки, например натриев хлорид NaCl, калиев флуорид и KF и др. Йонните съединения могат също да включват комплексни йони, например NO 3 -, SO 4 2 -.

Йонните кристали също са гигантски молекули, в които всеки йон е значително повлиян от всички други йони.

Енергията на йонната кристална решетка може да достигне значителни стойности. И така, E (NaCl) = 770 kJ/mol и E (BeO) = 4530 kJ/mol.

Йонните кристали имат високи точки на топене и кипене и висока якост, но са крехки. Много от тях провеждат лошо електричество при стайна температура (около двадесет порядъка по-ниски от металите), но с повишаване на температурата се наблюдава увеличаване на електрическата проводимост.

Метална решетка

Метални кристалидайте примери за най-прости кристални структури.

Металните йони в решетката на метален кристал могат приблизително да се разглеждат под формата на сфери. В твърдите метали тези топки са опаковани с максимална плътност, както се вижда от значителната плътност на повечето метали (от 0,97 g/cm 3 за натрий, 8,92 g/cm 3 за мед до 19,30 g/cm 3 за волфрам и злато). Най-плътната опаковка от топки в един слой е шестоъгълна опаковка, при която всяка топка е заобиколена от шест други топки (в същата равнина). Центровете на всеки три съседни топки образуват равностранен триъгълник.

Свойства на металите като висока пластичност и ковкост показват липса на твърдост в металните решетки: техните равнини се движат доста лесно една спрямо друга.

Валентните електрони участват в образуването на връзки с всички атоми и се движат свободно в целия обем на парче метал. Това се показва от високи стойности на електрическа проводимост и топлопроводимост.

По отношение на енергията на кристалната решетка металите заемат междинно положение между молекулните и ковалентните кристали. Енергията на кристалната решетка е:

По този начин физичните свойства на твърдите тела зависят значително от вида на химичната връзка и структурата.

Строеж и свойства на твърдите тела

Характеристики	кристали
Метал	Йонни	Молекулярна	Атомен
Примери	K, Al, Cr, Fe	NaCl, KNO3	I 2, нафталин	диамант, кварц
Структурни частици	Положителни йони и подвижни електрони	Катиони и аниони	Молекули	Атоми
Вид химична връзка	Метал	Йонни	В молекулите – ковалентен; между молекулите – ван дер ваалсови сили и водородни връзки	Между атомите - ковалентен
t топене	високо	високо	ниско	Много високо
точка на кипене	високо	високо	ниско	Много високо
Механични свойства	Твърд, ковък, вискозен	Твърд, чуплив	Мека	Много трудно
Електрическа проводимост	Добри водачи	В твърда форма - диелектрици; в стопилка или разтвор - проводници	Диелектрици	Диелектрици (с изключение на графит)
Разтворимост
във водата	Неразтворим	Разтворим	Неразтворим	Неразтворим
в неполярни разтворители	Неразтворим	Неразтворим	Разтворим	Неразтворим

(Всички дефиниции, формули, графики и уравнения на реакциите са записани.)

Повечето вещества се характеризират със способността, в зависимост от условията, да бъдат в едно от трите агрегатни състояния: твърдо, течно или газообразно.

Например водата при нормално налягане в температурния диапазон 0-100 o C е течност, при температури над 100 o C може да съществува само в газообразно състояние, а при температури под 0 o C е твърдо.
Веществата в твърдо състояние се делят на аморфни и кристални.

Характерна особеност на аморфните вещества е липсата на ясна точка на топене: тяхната течливост постепенно се увеличава с повишаване на температурата. Аморфните вещества включват съединения като восък, парафин, повечето пластмаси, стъкло и др.

Кристалните вещества обаче имат определена точка на топене, т.е. вещество с кристална структура преминава от твърдо в течно състояние не постепенно, а рязко, при достигане на определена температура. Примери за кристални вещества включват готварска сол, захар и лед.

Разликата във физичните свойства на аморфните и кристалните твърди вещества се дължи главно на структурните характеристики на такива вещества. Каква е разликата между вещество в аморфно и кристално състояние може да се разбере най-лесно от следната илюстрация:

Както можете да видите, в аморфното вещество, за разлика от кристалното, няма ред в подреждането на частиците. Ако в кристално вещество свържете мислено два атома близо един до друг с права линия, тогава можете да откриете, че едни и същи частици ще лежат на тази линия на строго определени интервали:

По този начин, в случай на кристални вещества, можем да говорим за такова понятие като кристална решетка.

Кристална решетка наречена пространствена рамка, свързваща точките в пространството, в които се намират частиците, които образуват кристала.

Точките в пространството, в които се намират частиците, образуващи кристала, се наричат възли на кристална решетка .

В зависимост от това кои частици са разположени във възлите на кристалната решетка, те се разграничават: молекулярни, атомни, йонни И метални кристални решетки .

Във възли молекулярна кристална решетка

Ледена кристална решетка като пример за молекулярна решетка

Има молекули, в които атомите са свързани чрез силни ковалентни връзки, но самите молекули се държат една близо до друга чрез слаби междумолекулни сили. Поради такива слаби междумолекулни взаимодействия, кристалите с молекулярна решетка са крехки. Такива вещества се различават от веществата с други видове структура със значително по-ниски точки на топене и кипене, не провеждат електрически ток и могат или не могат да се разтварят в различни разтворители. Разтворите на такива съединения могат или не могат да провеждат електрически ток в зависимост от класа на съединението. Съединенията с молекулярна кристална решетка включват много прости вещества - неметали (втвърден H 2, O 2, Cl 2, орторомбична сяра S 8, бял фосфор P 4), както и много сложни вещества - водородни съединения на неметали, киселини, неметални оксиди, повечето органични вещества. Трябва да се отбележи, че ако веществото е в газообразно или течно състояние, не е подходящо да се говори за молекулярна кристална решетка: по-правилно е да се използва терминът молекулярен тип структура.

Диамантена кристална решетка като пример за атомна решетка

Във възли атомна кристална решетка

има атоми. Освен това всички възли на такава кристална решетка са „свързани“ заедно чрез силни ковалентни връзки в единичен кристал. Всъщност такъв кристал е една гигантска молекула. Поради структурните си особености всички вещества с атомна кристална решетка са твърди, имат високи точки на топене, химически неактивни, неразтворими нито във вода, нито в органични разтворители и стопилките им не провеждат електрически ток. Трябва да се помни, че веществата с атомен тип структура включват бор B, въглерод C (диамант и графит), силиций Si от прости вещества и силициев диоксид SiO 2 (кварц), силициев карбид SiC, борен нитрид BN от сложни вещества.

За вещества с йонна кристална решетка

местата на решетката съдържат йони, свързани помежду си чрез йонни връзки.
Тъй като йонните връзки са доста силни, веществата с йонна решетка имат относително висока твърдост и огнеупорност. Най-често те са разтворими във вода и техните разтвори, подобно на стопилките, провеждат електрически ток.
Веществата с йонна кристална решетка включват метални и амониеви соли (NH 4 +), основи и метални оксиди. Сигурен признак за йонната структура на дадено вещество е наличието в състава му както на атоми на типичен метал, така и на неметал.

Кристална решетка на натриев хлорид като пример за йонна решетка

наблюдавани в кристали на свободни метали, например натрий Na, желязо Fe, магнезий Mg и др. В случай на метална кристална решетка, нейните възли съдържат катиони и метални атоми, между които се движат електрони. В този случай движещите се електрони периодично се прикрепят към катиони, като по този начин неутрализират заряда си, а отделните неутрални метални атоми в замяна „освобождават“ някои от своите електрони, превръщайки се на свой ред в катиони. Всъщност „свободните“ електрони не принадлежат на отделни атоми, а на целия кристал.

Такива структурни характеристики водят до факта, че металите провеждат топлина и електрически ток добре и често имат висока пластичност (ковкост).
Разликата в температурите на топене на металите е много голяма. Например, точката на топене на живака е приблизително минус 39 ° C (течност при нормални условия), а волфрамът е 3422 ° C. Трябва да се отбележи, че при нормални условия всички метали с изключение на живака са твърди вещества.