Príklady látok s iónovou kryštálovou mriežkou. Atómová kryštálová mriežka. Kľúčové slová a frázy

Akákoľvek látka v prírode, ako je známe, pozostáva z menších častíc. Tie sú zase spojené a tvoria určitú štruktúru, ktorá určuje vlastnosti konkrétnej látky.

Atómová je charakteristická a vyskytuje sa pri nízkych teplotách a vysoký krvný tlak. Vlastne práve vďaka tomu získavajú kovy a množstvo ďalších materiálov svoju charakteristickú pevnosť.

Štruktúra takýchto látok na molekulárnej úrovni vyzerá ako kryštálová mriežka, v ktorej je každý atóm spojený so svojim susedom najsilnejším spojením existujúcim v prírode - kovalentnou väzbou. Všetky najmenšie prvky, ktoré tvoria štruktúry, sú usporiadané usporiadaným spôsobom as určitou periodicitou. Atómová kryštálová mriežka, ktorá predstavuje mriežku, v ktorej rohoch sa nachádzajú atómy, je vždy obklopená rovnakým počtom satelitov, prakticky nemení svoju štruktúru. Je dobre známe, že štruktúru čistého kovu alebo zliatiny je možné zmeniť iba jeho zahriatím. V tomto prípade platí, že čím vyššia je teplota, tým pevnejšie sú väzby v mriežke.

Inými slovami, atómová kryštálová mriežka je kľúčom k pevnosti a tvrdosti materiálov. Je však potrebné zvážiť, že usporiadanie atómov v rôznych látkach sa môže tiež líšiť, čo zase ovplyvňuje stupeň sily. Takže napríklad diamant a grafit, ktoré obsahujú rovnaký atóm uhlíka, sa od seba extrémne líšia, pokiaľ ide o silu: diamant je na Zemi, ale grafit sa môže odlupovať a lámať. Faktom je, že v kryštálovej mriežke grafitu sú atómy usporiadané vo vrstvách. Každá vrstva pripomína plást, v ktorom sú atómy uhlíka spojené dosť voľne. Táto štruktúra spôsobuje vrstvené drobenie tuhy: keď sa zlomí, časti grafitu sa jednoducho odlúpnu. Ďalšou vecou je diamant, ktorého kryštálovú mriežku tvoria excitované atómy uhlíka, teda tie, ktoré sú schopné vytvárať 4 silné väzby. Zničiť takýto kĺb je jednoducho nemožné.

Kryštálové mriežky kovov majú okrem toho určité vlastnosti:

1. Obdobie mriežky- veličina určujúca vzdialenosť medzi stredmi dvoch susedných atómov, meraná pozdĺž okraja mriežky. Všeobecne uznávané označenie sa nelíši od toho v matematike: a, b, c sú dĺžka, šírka, výška mriežky, resp. Je zrejmé, že rozmery obrazca sú také malé, že vzdialenosť je meraná v najmenších jednotkách merania - desatine nanometra resp. angstromov.

2. K - koordinačné číslo. Indikátor, ktorý určuje hustotu zloženia atómov v rámci jednej mriežky. V súlade s tým je jeho hustota väčšia, čím vyššie je číslo K. V skutočnosti tento údaj predstavuje počet atómov, ktoré sú čo najbližšie a v rovnakej vzdialenosti od skúmaného atómu.

3. Mriežkový základ. Tiež veličina charakterizujúca hustotu mriežky. predstavuje celkový počet atómy, ktoré patria do konkrétnej skúmanej bunky.

4. Faktor kompaktnosti merané výpočtom celkového objemu mriežky deleného objemom, ktorý zaberajú všetky atómy v nej. Rovnako ako predchádzajúce dve, táto hodnota odráža hustotu skúmanej mriežky.

Uvažovali sme len o niekoľkých látkach, ktoré majú atómovú kryštálovú mriežku. Medzitým je ich veľmi veľa. Napriek svojej veľkej rozmanitosti obsahuje kryštalická atómová mriežka jednotky, ktoré sú vždy spojené prostriedkami (polárne alebo nepolárne). Okrem toho sú takéto látky prakticky nerozpustné vo vode a vyznačujú sa nízkou tepelnou vodivosťou.

V prírode existujú tri typy kryštálových mriežok: kubická centrovaná na telo, kubická centrovaná tvárou a tesne zbalená šesťuholníková.

Ako už vieme, látka môže existovať v troch stavoch agregácie: plynný, ťažké A kvapalina. Kyslík, ktorý je za normálnych podmienok v plynnom stave, sa pri teplote -194 °C premení na modrastú kvapalinu a pri teplote -218,8 °C sa zmení na snehovú hmotu s modrými kryštálmi.

Teplotný rozsah pre existenciu látky v pevnom stave je určený teplotami varu a topenia. Pevné látky sú kryštalický A amorfný.

U amorfné látky neexistuje pevná teplota topenia - pri zahrievaní postupne mäknú a prechádzajú do tekutého stavu. V tomto stave sa nachádzajú napríklad rôzne živice a plastelíny.

Kryštalické látky Vyznačujú sa pravidelným usporiadaním častíc, z ktorých pozostávajú: atómov, molekúl a iónov, v presne definovaných bodoch v priestore. Keď sú tieto body spojené priamymi čiarami, vzniká priestorový rámec, nazývaný kryštálová mriežka. Body, v ktorých sa nachádzajú častice kryštálov, sa nazývajú mriežkové uzly.

Uzly mriežky, ktorú si predstavujeme, môžu obsahovať ióny, atómy a molekuly. Tieto častice vykonávajú oscilačné pohyby. Pri zvyšovaní teploty sa zväčšuje aj rozsah týchto kmitov, čo vedie k tepelnej rozťažnosti telies.

V závislosti od typu častíc nachádzajúcich sa v uzloch kryštálovej mriežky a povahy spojenia medzi nimi sa rozlišujú štyri typy kryštálových mriežok: iónový, atómový, molekulárne A kov.

Iónový Tieto sa nazývajú kryštálové mriežky, v ktorých sú ióny umiestnené v uzloch. Sú tvorené látkami s iónovými väzbami, ktoré môžu viazať ako jednoduché ióny Na+, Cl-, tak aj komplexné SO24-, OH-. Teda iónové kryštálové mriežky majú soli, niektoré oxidy a hydroxyly kovov, t.j. tie látky, v ktorých existuje iónová chemická väzba. Uvažujme kryštál chloridu sodného; pozostáva z kladne sa striedajúcich iónov Na+ a záporných CL-, spolu tvoria mriežku v tvare kocky. Väzby medzi iónmi v takomto kryštáli sú mimoriadne stabilné. Z tohto dôvodu majú látky s iónovou mriežkou relatívne vysokú pevnosť a tvrdosť, sú žiaruvzdorné a neprchavé.

Atómový Kryštálové mriežky sú tie kryštálové mriežky, ktorých uzly obsahujú jednotlivé atómy. V takýchto mriežkach sú atómy navzájom spojené veľmi silnými kovalentnými väzbami. Napríklad diamant je jednou z alotropných modifikácií uhlíka.

Látky s atómovou kryštálovou mriežkou nie sú v prírode veľmi bežné. Patria sem kryštalický bór, kremík a germánium, ako aj zložité látky, napríklad obsahujúce oxid kremičitý - SiO 2: oxid kremičitý, kremeň, piesok, horský krištáľ.

Prevažná väčšina látok s atómovou kryštálovou mriežkou má veľmi vysoké teploty topenia (u diamantu presahuje 3500 °C), takéto látky sú pevné a tvrdé, prakticky nerozpustné.

Molekulárna Tieto sa nazývajú kryštálové mriežky, v ktorých sú molekuly umiestnené v uzloch. Chemické väzby v týchto molekulách môžu byť aj polárne (HCl, H 2 0) alebo nepolárne (N 2, O 3). A hoci sú atómy vo vnútri molekúl spojené veľmi silnými kovalentnými väzbami, medzi molekulami samotnými pôsobia slabé sily medzimolekulovej príťažlivosti. Preto sa látky s molekulovými kryštálovými mriežkami vyznačujú nízkou tvrdosťou, nízkou teplotou topenia a prchavosťou.

Príklady takýchto látok zahŕňajú tuhú vodu – ľad, tuhý oxid uhoľnatý (IV) – „suchý ľad“, tuhý chlorovodík a sírovodík, tuhé jednoduché látky tvorené jedným – (vzácne plyny), dvomi – (H 2, O 2, CL 2, N 2, I 2), tri - (O 3), štyri - (P 4), osematómové (S 8) molekuly. Prevažná väčšina pevných Organické zlúčeniny majú molekulárne kryštálové mriežky (naftalén, glukóza, cukor).

webová stránka, pri kopírovaní celého materiálu alebo jeho časti je potrebný odkaz na zdroj.

Do chemických interakcií nevstupujú jednotlivé atómy alebo molekuly, ale látky. Látky sú klasifikované podľa typu väzby molekulárne a nemolekulárne budov.

Sú to látky zložené z molekúl. Väzby medzi molekulami v takýchto látkach sú veľmi slabé, oveľa slabšie ako medzi atómami vo vnútri molekuly a už pri relatívne nízkych teplotách sa lámu – látka sa mení na kvapalinu a následne na plyn (sublimácia jódu). Teploty topenia a varu látok pozostávajúcich z molekúl sa zvyšujú so zvyšujúcou sa hodnotou molekulovej hmotnosti. Medzi molekulárne látky patria látky s atómovou štruktúrou (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W), medzi nimi sú kovy a nekovy.

Nemolekulárna štruktúra látok

K látkam nemolekulárneštruktúry zahŕňajú iónové zlúčeniny. Väčšina zlúčenín kovov s nekovmi má túto štruktúru: všetky soli (NaCl, K 2 S0 4), niektoré hydridy (LiH) a oxidy (CaO, MgO, FeO), zásady (NaOH, KOH). Iónové (nemolekulárne) látky majú vysoké teploty topenia a varu.

Pevné látky: kryštalické a amorfné

Amorfné látky nemajú jasný bod topenia - pri zahrievaní postupne mäknú a prechádzajú do tekutého stavu. Napríklad plastelína a rôzne živice sú v amorfnom stave.

Kryštalické látky sú charakterizované správne umiestnenie tie častice, z ktorých pozostávajú: atómy, molekuly a ióny - v presne definovaných bodoch v priestore. Keď sú tieto body spojené priamkami, vzniká priestorový rámec, tzv kryštálová mriežka. Body, v ktorých sa nachádzajú častice kryštálov, sa nazývajú mriežkové uzly.

V závislosti od typu častíc nachádzajúcich sa v uzloch kryštálovej mriežky a povahy spojenia medzi nimi sa rozlišujú štyri typy kryštálových mriežok: iónové, atómové, molekulárne a kovové .

Iónové kryštálové mriežky

Iónový sa nazývajú kryštálové mriežky, v uzloch ktorých sú ióny. Sú tvorené látkami s iónovými väzbami, ktoré môžu viazať ako jednoduché ióny Na +, Cl -, tak aj komplexné S0 4 2-, OH -. V dôsledku toho majú soli a niektoré oxidy a hydroxidy kovov iónové kryštálové mriežky. Napríklad kryštál chloridu sodného je vytvorený zo striedajúcich sa kladných iónov Na + a záporných Cl -, čím sa vytvára mriežka v tvare kocky.

Iónová kryštálová mriežka kuchynskej soli

Väzby medzi iónmi v takomto kryštáli sú veľmi stabilné. Preto sa látky s iónovou mriežkou vyznačujú pomerne vysokou tvrdosťou a pevnosťou, sú žiaruvzdorné a neprchavé.

Atómové kryštálové mriežky

Atómový sa nazývajú kryštálové mriežky, v ktorých uzloch sa nachádzajú jednotlivé atómy. V takýchto mriežkach sú atómy navzájom spojené veľmi silnými kovalentnými väzbami. Príkladom látok s týmto typom kryštálových mriežok je diamant, jedna z alotropných modifikácií uhlíka.

Atómová kryštálová mriežka diamantu

Väčšina látok s atómovou kryštálovou mriežkou má veľmi vysoké teploty topenia (napr. u diamantu je to nad 3500 °C), sú pevné a tvrdé a prakticky nerozpustné.

Molekulové kryštálové mriežky

Molekulárna nazývané kryštálové mriežky, v uzloch ktorých sa nachádzajú molekuly.

Molekulárna kryštálová mriežka jódu

Chemické väzby v týchto molekulách môžu byť polárne (HCl, H 2 O) aj nepolárne (N 2, O 2). Napriek tomu, že atómy vo vnútri molekúl sú spojené veľmi silnými kovalentnými väzbami, medzi molekulami samotnými pôsobia slabé medzimolekulové príťažlivé sily. Preto látky s molekulárnymi kryštálovými mriežkami majú nízku tvrdosť, nízke teploty topiaci sa, prchavý. Väčšina pevných organických zlúčenín má molekulárne kryštálové mriežky (naftalén, glukóza, cukor).

Kovové kryštálové mriežky

Látky s kovovými väzbami majú kov kryštálové mriežky.

Na miestach takýchto mriežok sa nachádzajú atómy a ióny (buď atómy alebo ióny, na ktoré sa atómy kovov ľahko premieňajú a odovzdávajú svoje vonkajšie elektróny bežné používanie"). Táto vnútorná štruktúra kovov určuje ich charakteristické fyzikálne vlastnosti: kujnosť, plasticita, elektrická a tepelná vodivosť, charakteristický kovový lesk.

Existujúce v prírode, formované Vysoké číslo identické častice, ktoré sú navzájom spojené. Všetky látky existujú v troch stavoch agregácie: plynné, kvapalné a pevné. Pri sťaženom tepelnom pohybe (pri nízkych teplotách), ako aj v pevných látkach, sú častice striktne orientované v priestore, čo sa prejavuje v ich presnej štruktúrnej organizácii.

Kryštalická mriežka látky je štruktúra s geometricky usporiadaným usporiadaním častíc (atómov, molekúl alebo iónov) v určitých bodoch priestoru. V rôznych mriežkach sa rozlišuje internodálny priestor a samotné uzly – body, v ktorých sa nachádzajú samotné častice.

Existujú štyri typy kryštálovej mriežky: kovová, molekulárna, atómová, iónová. Typy mriežok sa určujú v súlade s typom častíc umiestnených v ich uzloch, ako aj povahou spojení medzi nimi.

Kryštalická mriežka sa nazýva molekulová, ak sú molekuly umiestnené v jej uzloch. Sú spojené medzimolekulárnymi relatívne slabými silami, nazývanými van der Waalsove sily, ale samotné atómy vo vnútri molekuly sú spojené výrazne silnejšou alebo nepolárnou silou). Molekulárna kryštálová mriežka je charakteristická pre chlór, pevný vodík a iné látky, ktoré sú pri bežných teplotách plynné.

Kryštály, ktoré tvoria vzácne plyny, majú tiež molekulárne mriežky pozostávajúce z monatomických molekúl. Väčšina organických pevných látok má túto štruktúru. Číslo, ktoré je charakteristické molekulárna štruktúra, veľmi malé. Sú to napríklad tuhé halogenovodíky, prírodná síra, ľad, jednoduché tuhé látky a niektoré ďalšie.

Pri zahrievaní sa relatívne slabé medzimolekulové väzby pomerne ľahko ničia, preto látky s takýmito mriežkami majú veľmi nízke teploty topenia a nízku tvrdosť, sú nerozpustné alebo málo rozpustné vo vode, ich roztoky prakticky nevedú elektrický prúd a vyznačujú sa výraznou prchavosťou. . Minimálne teploty varu a topenia sú pre látky vyrobené z nepolárnych molekúl.

Kryštalická mriežka sa nazýva kovová, ktorej uzly sú tvorené atómami a kladnými iónmi (katiónmi) kovu s voľnými valenčnými elektrónmi (oddelenými od atómov pri tvorbe iónov), náhodne sa pohybujúcimi v objeme kryštálu. Tieto elektróny sú však v podstate polovoľné, pretože sa môžu voľne pohybovať iba v rámci, ktorý je obmedzený danou kryštálovou mriežkou.

Elektrostatické elektróny a kladné ióny kovov sa vzájomne priťahujú, čo vysvetľuje stabilitu kovovej kryštálovej mriežky. Zhromažďovanie voľne sa pohybujúcich elektrónov sa nazýva elektrónový plyn - poskytuje dobré elektro- a Keď elektrické napätie elektróny sa ponáhľajú smerom k pozitívnej častici, podieľajú sa na vytváraní elektrického prúdu a interagujú s iónmi.

Kovová kryštálová mriežka je charakteristická hlavne pre elementárne kovy, ako aj pre zlúčeniny rôznych kovov navzájom. Hlavné vlastnosti, ktoré sú vlastné kryštálom kovu (mechanická pevnosť, prchavosť, dosť silno kolíšu. Fyzikálne vlastnosti ako plasticita, kujnosť, vysoká elektrická a tepelná vodivosť a charakteristický kovový lesk sú však charakteristické len pre kryštály s kovovou mriežkou .

Inštrukcie

Ako môžete ľahko uhádnuť zo samotného názvu, kovový typ mriežky sa nachádza v kovoch. Tieto látky sa zvyčajne vyznačujú tým vysoká teplota tavenie, kovový lesk, tvrdosť, sú dobrými vodičmi elektrického prúdu. Pamätajte, že mriežkové miesta tohto typu obsahujú buď neutrálne atómy alebo kladne nabité ióny. V priestoroch medzi uzlami sa nachádzajú elektróny, ktorých migrácia zabezpečuje vysokú elektrickú vodivosť takýchto látok.

Iónový typ kryštálovej mriežky. Malo by sa pamätať na to, že je tiež súčasťou solí. Charakteristika - kryštály známej kuchynskej soli, chloridu sodného. Na miestach takýchto mriežok sa striedavo striedajú kladne a záporne nabité ióny. Takéto látky sú zvyčajne žiaruvzdorné a majú nízku prchavosť. Ako asi tušíte, sú iónového typu.

Atómový typ kryštálovej mriežky je vlastný jednoduchým látkam - nekovom, ktoré, keď normálnych podmienkach reprezentovať pevné látky. Napríklad síra, fosfor,... V miestach takýchto mriežok sú neutrálne atómy navzájom spojené kovalentnými chemickými väzbami. Takéto látky sa vyznačujú žiaruvzdornosťou a nerozpustnosťou vo vode. Niektoré (napríklad uhlík vo forme) majú mimoriadne vysokú tvrdosť.

Nakoniec posledný typ mriežky je molekulárny. Nachádza sa v látkach, ktoré sú za normálnych podmienok v kvapalnej alebo plynnej forme. Ako je opäť ľahko pochopiteľné z názvu, v uzloch takýchto mriežok sú molekuly. Môžu byť buď nepolárne (pre jednoduché plyny ako Cl2, O2) alebo polárne (najznámejším príkladom je voda H2O). Látky s týmto typom mriežky nevedú prúd, sú prchavé a majú nízke teploty topenia.

Ak teda chcete s istotou určiť, aký typ kryštálovej mriežky má konkrétna látka, mali by ste pochopiť, do ktorej triedy látok patrí a do ktorej fyzikálno-chemické vlastnosti Má.

Zdroje:

• typ mriežky

V kryštáloch sú chemické častice (molekuly, atómy a ióny) usporiadané v určitom poradí, za určitých podmienok tvoria pravidelné symetrické mnohosteny. Existujú štyri typy kryštálových mriežok – iónové, atómové, molekulárne a kovové.

Kryštály

Kryštalický stav je charakterizovaný prítomnosťou usporiadania častíc na veľké vzdialenosti, ako aj symetriou kryštálovej mriežky. Pevné kryštály sú trojrozmerné útvary, v ktorých sa rovnaký štruktúrny prvok opakuje vo všetkých smeroch.

Správny tvar kryštálov je spôsobený ich vnútorná štruktúra. Ak nahradíte molekuly, atómy a ióny v nich bodmi namiesto ťažísk týchto častíc, získate trojrozmerné pravidelné rozloženie - . Opakujúce sa prvky jeho štruktúry sa nazývajú elementárne bunky a body sa nazývajú uzly kryštálovej mriežky. Existuje niekoľko typov kryštálov v závislosti od častíc, ktoré ich tvoria, ako aj od povahy chemickej väzby medzi nimi.

Iónové kryštálové mriežky

Iónové kryštály tvoria anióny a katióny, medzi ktorými sú. Tento typ kryštálu zahŕňa soli väčšiny kovov. Každý katión je priťahovaný k aniónu a odpudzovaný inými katiónmi, takže nie je možné izolovať jednotlivé molekuly v iónovom kryštáli. Kryštál možno považovať za jeden obrovský a jeho veľkosť nie je obmedzená, je schopný pripájať nové ióny.

Atómové kryštálové mriežky

V atómových kryštáloch sú jednotlivé atómy spojené kovalentnými väzbami. Podobne ako iónové kryštály si ich možno predstaviť aj ako obrovské molekuly. Atómové kryštály sú zároveň veľmi tvrdé a odolné a nevedú dobre elektrinu a teplo. Sú prakticky nerozpustné a vyznačujú sa nízkou reaktivitou. Látky s atómovými mriežkami sa topia pri veľmi vysokých teplotách.

Molekulové kryštály

Molekulové kryštálové mriežky sú tvorené z molekúl, ktorých atómy sú spojené kovalentnými väzbami. Z tohto dôvodu medzi molekulami pôsobia slabé molekulárne sily. Takéto kryštály sa vyznačujú nízkou tvrdosťou, nízkou teplotou topenia a vysokou tekutosťou. Látky, ktoré tvoria, ako aj ich taveniny a roztoky, nevedú dobre elektrický prúd.

Kovové kryštálové mriežky

V kovových kryštálových mriežkach sú atómy usporiadané s maximálnou hustotou, ich väzby sú delokalizované a rozprestierajú sa po celom kryštáli. Takéto kryštály sú nepriehľadné, majú kovový lesk, ľahko sa deformujú a sú dobrými vodičmi elektriny a tepla.

Táto klasifikácia popisuje len limitujúce prípady, väčšinu kryštálov anorganické látky patrí k intermediárnym typom - molekulárno-kovalentné, kovalentno-iónové, atď. Napríklad grafitový kryštál má vo vnútri každej vrstvy kovalentno-kovové väzby a molekulárne väzby medzi vrstvami.

Zdroje:

• alhimik.ru, Solids

Diamant je minerál, ktorý patrí k jednej z alotropných modifikácií uhlíka. Jeho charakteristickým znakom je vysoká tvrdosť, čím si právom vyslúži titul najtvrdšia látka. Diamant je pomerne vzácny minerál, no zároveň je najrozšírenejší. Jeho výnimočná tvrdosť nachádza uplatnenie v strojárstve a priemysle.

Inštrukcie

Diamant má atómovú kryštálovú mriežku. Atómy uhlíka, ktoré tvoria základ molekuly, sú usporiadané do tvaru štvorstenu, a preto má diamant takú vysokú pevnosť. Všetky atómy sú spojené silnými kovalentnými väzbami, ktoré vznikajú na základe elektrónovej štruktúry molekuly.

Atóm uhlíka má hybridizované orbitály sp3, ktoré zvierajú uhol 109 stupňov a 28 minút. K prekrývaniu hybridných orbitálov dochádza v priamke v horizontálnej rovine.

Keď sa teda orbitály prekryjú pod takýmto uhlom, vznikne centrovaný, ktorý patrí do kubickej sústavy, teda môžeme povedať, že diamant má kubickú štruktúru. Táto štruktúra je považovaná za jednu z najsilnejších v prírode. Všetky štvorsteny tvoria trojrozmernú sieť vrstiev šesťčlenných kruhov atómov. Takáto stabilná sieť kovalentných väzieb a ich trojrozmerné rozloženie vedie k dodatočnej pevnosti kryštálovej mriežky.