Kojoj kristalnoj rešetki pripada? Velika enciklopedija nafte i gasa

Struktura materije.

U hemijske interakcije ne ulaze pojedinačni atomi ili molekuli, već supstance.
Naš zadatak je da se upoznamo sa strukturom materije.

Na niskim temperaturama tvari su u stabilnom čvrstom stanju.

☼ Najčvršća supstanca u prirodi je dijamant. Smatra se kraljem svih dragulja i dragog kamenja. I samo njegovo ime na grčkom znači "neuništivo". Na dijamante se dugo gledalo kao na čudesno kamenje. Vjerovalo se da osoba koja nosi dijamante ne poznaje želučane bolesti, nije pod utjecajem otrova, zadržava pamćenje i veselo raspoloženje do starosti i uživa kraljevsku naklonost.

☼ Dijamant koji je podvrgnut obradi nakita - rezanju, poliranju - naziva se dijamant.

Prilikom topljenja kao rezultat termičkih vibracija, redosled čestica se poremeti, one postaju pokretne, a priroda hemijske veze nije narušena. Dakle, ne postoje fundamentalne razlike između čvrstog i tečnog stanja.
Tečnost dobija tečnost (tj. sposobnost da poprimi oblik posude).

Tečni kristali.

Tečni kristali su otkriveni krajem 19. veka, ali su proučavani u poslednjih 20-25 godina. Mnogi uređaji za prikaz moderne tehnologije, na primjer, neki elektronski satovi i mini-računari, rade na tekućim kristalima.

Općenito, riječi "tečni kristali" ne zvuče ništa manje neobično od "vrućeg leda". Međutim, u stvarnosti, led može biti i vruć, jer... pri pritisku većem od 10.000 atm. vodeni led se topi na temperaturama iznad 2000 C. Neobičnost kombinacije "tečni kristali" je u tome što tečno stanje ukazuje na pokretljivost strukture, a kristal implicira strogi red.

Ako se tvar sastoji od poliatomskih molekula izduženog ili lamelarnog oblika i asimetrične strukture, onda kada se topi, ovi molekuli su orijentirani na određeni način u odnosu jedan prema drugom (njihove dugačke osi su paralelne). U tom slučaju, molekuli se mogu slobodno kretati paralelno sa sobom, tj. sistem dobija svojstvo fluidnosti karakteristično za tečnost. Istovremeno, sistem zadržava uređenu strukturu, koja određuje svojstva karakteristična za kristale.

Velika pokretljivost takve konstrukcije omogućava njeno upravljanje kroz vrlo slabe utjecaje (toplinske, električne, itd.), tj. namjerno mijenjati svojstva tvari, uključujući i optička, uz vrlo mali utrošak energije, što se koristi u modernoj tehnologiji.

Vrste kristalnih rešetki.

Bilo koja hemijska supstanca je formirana od velikog broja identičnih čestica koje su međusobno povezane.
Na niskim temperaturama, kada je toplotno kretanje teško, čestice su striktno orijentisane u prostoru i formiraju kristalnu rešetku.

Kristalna ćelija je struktura sa geometrijski ispravnim rasporedom čestica u prostoru.

U samoj kristalnoj rešetki razlikuju se čvorovi i internodalni prostor.
Ista supstanca, zavisno od uslova (p, t,...), postoji u različitim kristalnim oblicima (tj. imaju različite kristalne rešetke) - alotropske modifikacije koje se razlikuju po svojstvima.
Na primjer, poznate su četiri modifikacije ugljika: grafit, dijamant, karbin i lonsdaleit.

☼ Četvrta vrsta kristalnog ugljika, "lonsdaleite", malo je poznata. Otkriven je u meteoritima i dobijen umjetno, a njegova struktura se još uvijek proučava.

☼ Čađ, koks i drveni ugalj klasifikovani su kao amorfni polimeri ugljika. Međutim, sada je postalo poznato da su to i kristalne supstance.

☼ Inače, u čađi su pronađene sjajne crne čestice koje su nazvane "ogledalasti ugljenik". Ugljik ogledala je hemijski inertan, otporan na toplotu, nepropustan za gasove i tečnosti, ima glatku površinu i apsolutno je kompatibilan sa živim tkivima.

☼ Naziv grafit dolazi od italijanskog “graffito” - pišem, crtam. Grafit je tamno sivi kristal sa slabim metalnim sjajem i ima slojevitu rešetku. Pojedinačni slojevi atoma u kristalu grafita, međusobno relativno slabo povezani, lako se odvajaju jedan od drugog.

VRSTE KRISTALNIH REŠETKI

Svojstva tvari s različitim kristalnim rešetkama (tabela)

Ako je stopa rasta kristala niska nakon hlađenja, formira se staklasto stanje (amorfno).

Odnos između položaja elementa u periodnom sistemu i kristalne rešetke njegove jednostavne supstance.

Postoji bliska veza između položaja elementa u periodnom sistemu i kristalne rešetke njegove odgovarajuće elementarne supstance.

Jednostavne supstance preostalih elemenata imaju metalnu kristalnu rešetku.

POPRAVLJATI

Proučite materijal sa predavanja i pismeno odgovorite na sljedeća pitanja u svojoj bilježnici:
- Šta je kristalna rešetka?
- Koje vrste kristalnih rešetki postoje?
- Opišite svaku vrstu kristalne rešetke prema planu:

Šta se nalazi u čvorovima kristalne rešetke, strukturna jedinica → Vrsta hemijske veze između čestica čvora → Sile interakcije između čestica kristala → Fizička svojstva određena kristalnom rešetkom → Agregatno stanje supstance u normalnim uslovima → Primjeri

Izvršite zadatke na ovu temu:

- Koju vrstu kristalne rešetke imaju sledeće supstance koje se široko koriste u svakodnevnom životu: voda, sirćetna kiselina (CH3 COOH), šećer (C12 H22 O11), kalijumovo đubrivo (KCl), rečni pesak (SiO2) - tačka topljenja 1710 0C, amonijak (NH3) , sol? Donesite opći zaključak: po kojim svojstvima tvari se može odrediti tip njene kristalne rešetke?
Koristeći formule datih supstanci: SiC, CS2, NaBr, C2 H2 - odredite vrstu kristalne rešetke (jonske, molekularne) svakog jedinjenja i na osnovu toga opišite fizička svojstva svake od četiri supstance.
Trener br. 1. "kristalne rešetke"
Trener br. 2. "Probni zadaci"
Test (samokontrola):

1) Supstance koje imaju molekularnu kristalnu rešetku, po pravilu:
a). vatrostalna i vrlo topljiva u vodi
b). topljiv i hlapljiv
V). Čvrsta i električno provodljiva
G). Toplotno provodljiv i plastičan

2) Koncept "molekula" nije primenljiv na strukturnu jedinicu supstance:

b). kiseonik

V). dijamant

3) Atomska kristalna rešetka je karakteristična za:

a). aluminijum i grafit

b). sumpora i joda

V). silicijum oksid i natrijum hlorid

G). dijamant i bor

4) Ako je supstanca jako rastvorljiva u vodi, ima visoku tačku topljenja i električno provodljiva, tada je njena kristalna rešetka:

A). molekularni

b). atomski

V). jonski

G). metal

Nazad napred

Pažnja! Pregledi slajdova služe samo u informativne svrhe i možda ne predstavljaju sve karakteristike prezentacije. Ako ste zainteresovani za ovaj rad, preuzmite punu verziju.

Vrsta lekcije: kombinovani.

Svrha lekcije: Stvoriti uslove za razvoj sposobnosti učenika da utvrđuju uzročno-posledičnu zavisnost fizičkih svojstava supstanci od vrste hemijske veze i tipa kristalne rešetke, predvideti tip kristalne rešetke na osnovu fizičkih svojstava. supstance.

Ciljevi lekcije:

• Formirati pojmove o kristalnom i amorfnom stanju čvrstih materija, upoznati učenike sa različitim tipovima kristalnih rešetki, utvrditi zavisnost fizičkih svojstava kristala od prirode hemijske veze u kristalu i tipa kristalne rešetke, dati učenicima osnovne ideje o uticaju prirode hemijskih veza i vrsta kristalnih rešetki na svojstva materije .
• Nastaviti sa formiranjem svjetonazora učenika, razmotriti međusobni utjecaj komponenti cjelovitih strukturnih čestica tvari, uslijed kojih se pojavljuju nova svojstva, razviti sposobnost organiziranja obrazovnog rada i pridržavati se pravila rada u timu. .
• Razvijati kognitivni interes školaraca koristeći problemske situacije;

Oprema: Periodični sistem D.I. Mendeljejev, zbirka “Metali”, nemetali: sumpor, grafit, crveni fosfor, kristalni silicijum, jod; Prezentacija „Vrste kristalnih rešetki“, modeli kristalnih rešetki različitih vrsta (kuhinjska so, dijamant i grafit, ugljen dioksid i jod, metali), uzorci plastike i proizvoda od njih, staklo, plastelin, kompjuter, projektor.

Tokom nastave

1. Organizacioni momenat.

Nastavnik dočekuje učenike i bilježi one koji su odsutni.

2. Provjera znanja o temi “Hemijsko vezivanje”. Oksidacijsko stanje.”

Samostalni rad (15 minuta)

3. Proučavanje novog gradiva.

Nastavnik najavljuje temu časa i svrhu časa. (Slajd 1,2)

Učenici zapisuju datum i temu časa u svoje sveske.

Ažuriranje znanja.

Nastavnik postavlja pitanja razredu:

1. Koje vrste čestica poznajete? Da li joni, atomi i molekuli imaju naboj?
2. Koje vrste hemijskih veza poznajete?
3. Koja agregatna stanja supstanci poznajete?

Učitelj:„Svaka supstanca može biti gas, tečnost ili čvrsta supstanca. Na primjer, voda. U normalnim uslovima to je tečnost, ali može biti para i led. Ili kisik u normalnim uvjetima je plin na temperaturi od -1940 C pretvara se u plavu tekućinu, a na temperaturi od -218,8 ° C stvrdnjava se u snježnu masu koja se sastoji od plavih kristala. U ovoj lekciji ćemo pogledati čvrsto stanje tvari: amorfno i kristalno.” (Slajd 3)

Učitelj: amorfne supstance nemaju jasnu tačku topljenja - kada se zagreju, postepeno omekšaju i prelaze u tečno stanje. Amorfne tvari uključuju, na primjer, čokoladu, koja se topi i u rukama i u ustima; žvakaće gume, plastelin, vosak, plastika (prikazani su primjeri takvih tvari). (Slajd 7)

Kristalne supstance imaju jasnu tačku topljenja i, što je najvažnije, karakteriše pravilan raspored čestica na strogo određenim tačkama u prostoru. (Slajdovi 5,6) Kada se ove tačke povežu pravim linijama, formira se prostorni okvir koji se naziva kristalna rešetka. Tačke na kojima se nalaze kristalne čestice nazivaju se čvorovi rešetke.

Učenici zapisuju definiciju u svoju svesku: „Kristalna rešetka je skup tačaka u prostoru u kojima se nalaze čestice koje formiraju kristal. Tačke na kojima se nalaze kristalne čestice nazivaju se čvorovi rešetke.”

U zavisnosti od toga koje se vrste čestica nalaze na čvorovima ove rešetke, postoje 4 vrste rešetki. (Slajd 8) Ako u čvorovima kristalne rešetke postoje joni, onda se takva rešetka naziva jonskom.

Nastavnik postavlja učenicima pitanja:

– Kako će se zvati kristalne rešetke u čijim čvorovima se nalaze atomi i molekuli?

Ali postoje kristalne rešetke na čijim čvorovima se nalaze i atomi i ioni. Takve rešetke se nazivaju metalne rešetke.

Sada ćemo popuniti tabelu: "Kristalne rešetke, vrsta veze i svojstva supstanci." Dok popunjavamo tabelu, uspostavićemo odnos između tipa rešetke, vrste veze između čestica i fizičkih svojstava čvrstih tela.

Razmotrimo 1. tip kristalne rešetke, koji se zove jonska. (Slajd 9)

– Koja je hemijska veza u ovim supstancama?

Pogledajte ionsku kristalnu rešetku (prikazan je model takve rešetke). Njegovi čvorovi sadrže pozitivno i negativno nabijene ione. Na primjer, kristal natrijum hlorida se sastoji od pozitivnih iona natrijuma i negativnih iona klorida, formirajući rešetku u obliku kocke. Supstance s ionskom kristalnom rešetkom uključuju soli, okside i hidrokside tipičnih metala. Tvari s ionskom kristalnom rešetkom imaju visoku tvrdoću i čvrstoću, vatrostalne su i neisparljive.

Učitelj: Fizička svojstva supstanci sa atomskom kristalnom rešetkom su ista kao i supstanci sa ionskom kristalnom rešetkom, ali često u superlativnom stepenu - veoma čvrste, veoma izdržljive. Dijamant, koji ima atomsku kristalnu rešetku, je najteža supstanca od svih prirodnih supstanci. Služi kao standard tvrdoće, koji se po sistemu od 10 bodova ocjenjuje najvišom ocjenom 10. (Slajd 10). Za ovu vrstu kristalne rešetke, sami ćete uneti potrebne podatke u tabelu radeći sami sa udžbenikom.

Učitelj: Razmotrimo 3. tip kristalne rešetke, koji se naziva metalnim. (Slajdovi 11,12) Na čvorovima takve rešetke nalaze se atomi i ioni, između kojih se elektroni slobodno kreću, povezujući ih u jedinstvenu cjelinu.

Ova unutrašnja struktura metala određuje njihova karakteristična fizička svojstva.

Učitelj: Koja fizička svojstva metala znate? (savitljivost, plastičnost, električna i toplotna provodljivost, metalni sjaj).

Učitelj: U koje se grupe dijele sve tvari prema svojoj strukturi? (Slajd 12)

Razmotrimo vrstu kristalne rešetke koju posjeduju takve dobro poznate tvari kao što su voda, ugljični dioksid, kisik, dušik i druge. To se zove molekularno. (Slajd 14)

– Koje se čestice nalaze u čvorovima ove rešetke?

Hemijska veza u molekulima koji se nalaze na mjestima rešetke može biti ili polarna kovalentna ili nepolarna kovalentna. Unatoč činjenici da su atomi unutar molekula povezani vrlo jakim kovalentnim vezama, slabe intermolekularne sile privlačenja djeluju između samih molekula. Stoga tvari s molekularnom kristalnom rešetkom imaju nisku tvrdoću, niske točke topljenja i isparljive su. Kada se plinovite ili tekuće tvari pod posebnim uvjetima pretvore u čvrste tvari, tada razvijaju molekularnu kristalnu rešetku. Primjeri takvih tvari mogu biti čvrsta voda - led, čvrsti ugljični dioksid - suhi led. Ova rešetka sadrži naftalin, koji se koristi za zaštitu vunenih proizvoda od moljaca.

– Koja svojstva molekularne kristalne rešetke određuju upotrebu naftalena? (promenljivost). Kao što vidimo, ne samo čvrste tvari mogu imati molekularnu kristalnu rešetku. jednostavno supstance: plemeniti gasovi, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, beli fosfor P 4, ali i složeno: čvrsta voda, čvrsti vodonik hlorid i vodonik sulfid. Većina čvrstih organskih jedinjenja ima molekularne kristalne rešetke (naftalen, glukoza, šećer).

Mrežna mjesta sadrže nepolarne ili polarne molekule. Unatoč činjenici da su atomi unutar molekula povezani jakim kovalentnim vezama, slabe intermolekularne sile djeluju između samih molekula.

Zaključak: Supstance su krhke, imaju malu tvrdoću, nisku tačku topljenja i isparljive su.

Pitanje: Koji se proces naziva sublimacija ili sublimacija?

Odgovor: Prijelaz tvari iz čvrstog agregatnog stanja direktno u plinovito stanje, zaobilazeći tekuće stanje, naziva se sublimacija ili sublimacija.

Demonstracija eksperimenta: sublimacija joda

Zatim učenici naizmjence imenuju podatke koje su zapisali u tabeli.

Kristalne rešetke, vrsta veze i svojstva supstanci.

Učitelj: Kakav zaključak možemo izvući iz rada obavljenog na stolu?

Zaključak 1: Fizička svojstva tvari zavise od vrste kristalne rešetke. Sastav supstance → Vrsta hemijske veze → Vrsta kristalne rešetke → Svojstva supstanci . (Slajd 18).

Pitanje: Koja vrsta kristalne rešetke od onih o kojima je bilo riječi gore se ne nalazi u jednostavnim tvarima?

odgovor: Jonske kristalne rešetke.

Pitanje: Koje su kristalne rešetke karakteristične za jednostavne supstance?

odgovor: Za jednostavne supstance - metale - metalna kristalna rešetka; za nemetale – atomske ili molekularne.

Rad sa periodnim sistemom D.I. Mendeljejev.

Pitanje: Gdje se nalaze metalni elementi u periodnom sistemu i zašto? Nemetalni elementi i zašto?

Odgovori : Ako nacrtate dijagonalu od bora do astatina, tada će u donjem lijevom kutu ove dijagonale biti metalni elementi, jer na poslednjem energetskom nivou sadrže od jednog do tri elektrona. To su elementi I A, II A, III A (osim bora), kao i kalaj i olovo, antimon i svi elementi sekundarnih podgrupa.

Nemetalni elementi se nalaze u gornjem desnom uglu ove dijagonale, jer na poslednjem energetskom nivou sadrže od četiri do osam elektrona. To su elementi IV A, V A, VI A, VII A, VIII A i bor.

Učitelj: Nađimo nemetalne elemente čije jednostavne supstance imaju atomsku kristalnu rešetku (Odgovor: C, B, Si) i molekularni ( Odgovor: N, S, O , halogeni i plemeniti gasovi )

Učitelju: Formulirajte zaključak o tome kako možete odrediti vrstu kristalne rešetke jednostavne supstance u zavisnosti od položaja elemenata u periodnom sistemu D.I.

odgovor: Za metalne elemente koji se nalaze u I A, II A, IIIA (osim bora), kao i kalaj i olovo, i sve elemente sekundarnih podgrupa u jednostavnoj supstanci, tip rešetke je metal.

Za nemetalne elemente IV A i bor u jednostavnoj supstanci, kristalna rešetka je atomska; a elementi V A, VI A, VII A, VIII A u jednostavnim supstancama imaju molekularnu kristalnu rešetku.

Nastavljamo sa radom sa popunjenom tabelom.

Učitelju: Pažljivo pogledajte tabelu. Koji obrazac se može uočiti?

Pažljivo slušamo odgovore učenika, a zatim zajedno sa razredom donosimo zaključak. Zaključak 2 (slajd 17)

4. Učvršćivanje materijala.

Test (samokontrola):

Tvari koje imaju molekularnu kristalnu rešetku, po pravilu:
a) Vatrostalna i vrlo rastvorljiva u vodi
b) Taljivi i isparljivi
c) Čvrsta i električno provodljiva
d) Toplotno provodljiv i plastičan

Koncept "molekula" nije primjenjiv na strukturnu jedinicu tvari:
a) Voda
b) Kiseonik
c) Dijamant
d) Ozon

Atomska kristalna rešetka je karakteristična za:
a) Aluminijum i grafit
b) Sumpor i jod
c) Silicijum oksid i natrijum hlorid
d) Dijamant i bor

Ako je supstanca jako rastvorljiva u vodi, ima visoku tačku topljenja i električno provodljiva, tada je njena kristalna rešetka:
a) Molekularno
b) Nuklearni
c) jonski
d) Metal

5. Refleksija.

6. Domaći.

Karakterizirajte svaki tip kristalne rešetke prema planu: Šta se nalazi u čvorovima kristalne rešetke, strukturna jedinica → Vrsta hemijske veze između čestica čvora → Interakcione sile između čestica kristala → Fizička svojstva zbog kristala rešetka → Agregatno stanje supstance u normalnim uslovima → Primeri.

Koristeći formule datih supstanci: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - odredite vrstu kristalne rešetke (jonske, molekularne) svakog jedinjenja i na osnovu toga opišite očekivana fizička svojstva svakog od četiri supstance.

Prilikom izvođenja mnogih fizičkih i kemijskih reakcija, tvar prelazi u čvrsto agregacijsko stanje. U ovom slučaju, molekule i atomi teže da se rasporede u takav prostorni red u kojem bi sile interakcije između čestica materije bile maksimalno izbalansirane. Tako se postiže čvrstoća čvrste supstance. Atomi, kada jednom zauzmu određenu poziciju, vrše mala oscilatorna kretanja čija amplituda zavisi od temperature, ali njihov položaj u prostoru ostaje fiksan. Sile privlačenja i odbijanja uravnotežuju jedna drugu na određenoj udaljenosti.

Moderne ideje o strukturi materije

Moderna nauka tvrdi da se atom sastoji od nabijenog jezgra, koje nosi pozitivan naboj, i elektrona koji nose negativan naboj. Brzinom od nekoliko hiljada triliona okretaja u sekundi, elektroni rotiraju u svojim orbitama, stvarajući elektronski oblak oko jezgra. Pozitivan naboj jezgra numerički je jednak negativnom naboju elektrona. Dakle, atom tvari ostaje električno neutralan. Moguće interakcije s drugim atomima nastaju kada se elektroni odvoje od svog matičnog atoma, čime se poremeti električna ravnoteža. U jednom slučaju, atomi su raspoređeni u određenom redoslijedu, koji se naziva kristalna rešetka. U drugom, zbog složene interakcije jezgara i elektrona, oni se kombinuju u molekule različitih vrsta i složenosti.

Definicija kristalne rešetke

Uzeti zajedno, različite vrste kristalnih rešetki supstanci su mreže s različitim prostornim orijentacijama, u čijim se čvorovima nalaze ioni, molekuli ili atomi. Ova stabilna geometrijska prostorna pozicija naziva se kristalna rešetka supstance. Udaljenost između čvorova jedne kristalne ćelije naziva se period identiteta. Prostorni uglovi pod kojima se nalaze čvorovi ćelije nazivaju se parametri. Prema metodi konstruisanja veza, kristalne rešetke mogu biti jednostavne, bazično-centrirane, lice-centrirane i tjelesno-centrirane. Ako se čestice materije nalaze samo u uglovima paralelepipeda, takva rešetka se naziva jednostavnom. Primjer takve rešetke prikazan je u nastavku:

Ako se, pored čvorova, čestice supstance nalaze u sredini prostornih dijagonala, tada se ovaj raspored čestica u supstanciji naziva kristalna rešetka usredsređena na tijelo. Ovaj tip je jasno prikazan na slici.

Ako, pored čvorova na vrhovima rešetke, postoji i čvor na mjestu gdje se sijeku zamišljene dijagonale paralelepipeda, onda imate tip rešetke usmjeren na lice.

Vrste kristalnih rešetki

Različite mikročestice koje čine supstancu određuju različite vrste kristalnih rešetki. Oni mogu odrediti princip izgradnje veza između mikročestica unutar kristala. Fizičke vrste kristalnih rešetki su jonske, atomske i molekularne. Ovo također uključuje različite vrste metalnih kristalnih rešetki. Hemija proučava principe unutrašnje strukture elemenata. Tipovi kristalnih rešetki su detaljnije predstavljeni u nastavku.

Jonske kristalne rešetke

Ove vrste kristalnih rešetki prisutne su u jedinjenjima sa jonskim tipom veze. U ovom slučaju, mjesta rešetke sadrže ione sa suprotnim električnim nabojem. Zahvaljujući elektromagnetnom polju, sile međuionske interakcije su prilično jake, a to određuje fizička svojstva tvari. Zajedničke karakteristike su vatrostalnost, gustina, tvrdoća i sposobnost provođenja električne struje. Jonske vrste kristalnih rešetki nalaze se u supstancama poput kuhinjske soli, kalijum nitrata i drugih.

Atomske kristalne rešetke

Ova vrsta strukture materije svojstvena je elementima čija je struktura određena kovalentnim hemijskim vezama. Tipovi kristalnih rešetki ove vrste sadrže pojedinačne atome na čvorovima, međusobno povezane jakim kovalentnim vezama. Ova vrsta veze nastaje kada dva identična atoma "dijele" elektrone, formirajući na taj način zajednički par elektrona za susjedne atome. Zahvaljujući ovoj interakciji, kovalentne veze vezuju atome ravnomjerno i snažno određenim redoslijedom. Hemijski elementi koji sadrže atomske tipove kristalnih rešetki su tvrdi, imaju visoku tačku topljenja, loši su provodnici električne energije i hemijski su neaktivni. Klasični primjeri elemenata sa sličnom unutrašnjom strukturom uključuju dijamant, silicijum, germanij i bor.

Molekularne kristalne rešetke

Supstance koje imaju molekularni tip kristalne rešetke su sistem stabilnih, međusobno upakovanih molekula koji se nalaze u čvorovima kristalne rešetke. U takvim spojevima, molekuli zadržavaju svoj prostorni položaj u plinovitoj, tečnoj i čvrstoj fazi. U čvorovima kristala, molekule zajedno drže slabe van der Waalsove sile, koje su desetine puta slabije od sila jonske interakcije.

Molekule koje formiraju kristal mogu biti polarne ili nepolarne. Zbog spontanog kretanja elektrona i vibracija jezgara u molekulima, električna ravnoteža se može pomjeriti - tako nastaje trenutni električni dipolni moment. Odgovarajuće orijentirani dipoli stvaraju privlačne sile u rešetki. Ugljični dioksid i parafin tipični su primjeri elemenata s molekularnom kristalnom rešetkom.

Metalne kristalne rešetke

Metalna veza je fleksibilnija i duktilnija od jonske veze, iako se može činiti da su obje zasnovane na istom principu. Tipovi kristalnih rešetki metala objašnjavaju njihova tipična svojstva - kao što su mehanička čvrstoća, toplinska i električna provodljivost i taljivost.

Posebnost metalne kristalne rešetke je prisustvo pozitivno nabijenih metalnih jona (katjona) na mjestima ove rešetke. Između čvorova nalaze se elektroni koji su direktno uključeni u stvaranje električnog polja oko rešetke. Broj elektrona koji se kreću unutar ove kristalne rešetke naziva se elektronski plin.

U odsustvu električnog polja, slobodni elektroni izvode haotično kretanje, nasumično u interakciji s ionima rešetke. Svaka takva interakcija mijenja zamah i smjer kretanja negativno nabijene čestice. Elektroni svojim električnim poljem privlače katione, balansirajući njihovo međusobno odbijanje. Iako se elektroni smatraju slobodnim, njihova energija nije dovoljna da napuste kristalnu rešetku, pa su te nabijene čestice stalno unutar njenih granica.

Prisustvo električnog polja daje elektronskom plinu dodatnu energiju. Veza sa ionima u kristalnoj rešetki metala nije jaka, pa elektroni lako napuštaju njene granice. Elektroni se kreću duž linija sile, ostavljajući za sobom pozitivno nabijene ione.

zaključci

Hemija pridaje veliku važnost proučavanju unutrašnje strukture materije. Vrste kristalnih rešetki različitih elemenata određuju gotovo cijeli raspon njihovih svojstava. Utjecanjem na kristale i promjenom njihove unutrašnje strukture moguće je poboljšati željena svojstva tvari i ukloniti nepoželjne i transformirati kemijske elemente. Dakle, proučavanje unutrašnje strukture okolnog svijeta može pomoći u razumijevanju suštine i principa strukture svemira.

Čvrste tvari obično imaju kristalnu strukturu. Odlikuje se pravilnim rasporedom čestica na strogo određenim tačkama u prostoru. Kada se ove tačke mentalno povežu pravim linijama koje se seku, formira se prostorni okvir koji se naziva kristalna rešetka. Tačke na kojima se nalaze čestice nazivaju se čvorovi kristalne rešetke. Čvorovi zamišljene rešetke mogu sadržavati ione, atome ili molekule. Oni prave oscilatorne pokrete. Sa povećanjem temperature povećava se amplituda oscilacija, što se očituje u toplinskom širenju tijela.

Ovisno o vrsti čestica i prirodi veze između njih, razlikuju se 4 vrste kristalnih rešetki: ionske (NaCl, KCl), atomske, molekularne i metalne.

Kristalne rešetke koje se sastoje od jona nazivaju se jonski. Nastaju od tvari s ionskim vezama. Primjer je kristal natrijum hlorida, u kojem je svaki natrijev ion okružen sa 6 hloridnih jona, a svaki hloridni ion okružen je sa 6 natrijevih jona.

Kristalna rešetka NaCl

Broj najbližih susjednih čestica u neposrednoj blizini date čestice u kristalu ili pojedinačnoj molekuli naziva se fokalni broj.

U NaCl rešetki, koordinacijski brojevi oba jona su jednaki 6. Tako je u kristalu NaCl nemoguće izolovati pojedinačne molekule soli. Ne postoji nijedan od njih. Cijeli kristal treba posmatrati kao džinovsku makromolekulu koja se sastoji od jednakog broja Na + i Cl - jona, Na n Cl n – gdje je n veliki broj. Veze između jona u takvom kristalu su vrlo jake. Stoga tvari s jonskom rešetkom imaju relativno visoku tvrdoću. Vatrostalni su i nisko leteći.

Topljenje ionskih kristala dovodi do narušavanja geometrijski ispravne orijentacije jona jedan prema drugom i smanjenja snage veze između njih. Stoga njihove taline provode električnu struju. Jonska jedinjenja se općenito lako otapaju u tekućinama koje se sastoje od polarnih molekula, kao što je voda.

Kristalne rešetke koje sadrže pojedinačne atome u svojim čvorovima nazivaju se atomski. Atomi u takvim rešetkama su međusobno povezani jakim kovalentnim vezama. Primjer je dijamant, jedna od modifikacija ugljika. Dijamant se sastoji od atoma ugljika, od kojih je svaki vezan za 4 susjedna atoma. Koordinacioni broj ugljenika u dijamantu je 4. Supstance sa atomskom kristalnom rešetkom imaju visoku tačku topljenja (dijamant ima preko 3500 o C), jake su i tvrde i praktično su nerastvorljive u vodi.

Kristalne rešetke koje se sastoje od molekula (polarnih i nepolarnih) nazivaju se molekularni. Molekule u takvim rešetkama su međusobno povezane relativno slabim intermolekularnim silama. Stoga tvari s molekularnom rešetkom imaju malu tvrdoću i nisku tačku topljenja, nerastvorljive su ili slabo topljive u vodi, a njihove otopine gotovo ne provode električnu struju. Primjeri za njih su led, čvrsti CO 2 („suhi led“), halogeni, kristali vodonika, kisika, dušika, plemeniti plinovi, itd.

Valence

Važna kvantitativna karakteristika koja pokazuje broj atoma u interakciji u rezultirajućoj molekuli je valence– svojstvo atoma jednog elementa da vezuju određeni broj atoma drugih elemenata.

Valencija je kvantitativno određena brojem atoma vodika koje određeni element može dodati ili zamijeniti. Tako je, na primjer, u fluorovodoničnoj kiselini (HF) fluor jednovalentan, u amonijaku (NH 3) azot je trovalentan, u vodoniku silicijum (SiH 4 - silan) silicijum je četverovalentan, itd.

Kasnije, s razvojem ideja o strukturi atoma, valentnost elemenata počela se povezivati ​​s brojem nesparenih elektrona (valencija), zahvaljujući kojima se ostvaruje veza između atoma. Dakle, valencija je određena brojem nesparenih elektrona u atomu koji učestvuju u formiranju hemijske veze (u osnovnom ili pobuđenom stanju). Općenito, valencija je jednaka broju elektronskih parova koji povezuju dati atom sa atomima drugih elemenata.