Qué red cristalina se aplica. Gran enciclopedia de petróleo y gas.

La estructura de la materia.

No son los átomos o moléculas individuales los que entran en interacciones químicas, sino las sustancias.
Nuestra tarea es familiarizarnos con la estructura de la materia.

A bajas temperaturas, las sustancias se encuentran en un estado sólido estable.

☼ La sustancia más dura de la naturaleza es el diamante. Se le considera el rey de todas las gemas y piedras preciosas. Y su propio nombre significa en griego "indestructible". Los diamantes han sido considerados durante mucho tiempo como piedras milagrosas. Se creía que una persona que usa diamantes no conoce las enfermedades estomacales, el veneno no lo afecta, conserva la memoria y el estado de ánimo alegre hasta la vejez, disfruta del favor real.

☼ Un diamante sometido a procesamiento de joyería - corte, pulido, se llama diamante.

Durante la fusión, como resultado de las vibraciones térmicas, se viola el orden de las partículas, se vuelven móviles, mientras que la naturaleza del enlace químico no se viola. Por lo tanto, no hay diferencias fundamentales entre los estados sólido y líquido.
La fluidez aparece en el líquido (es decir, la capacidad de tomar la forma de un recipiente).

cristales líquidos

Los cristales líquidos se descubrieron a finales del siglo XIX, pero se han estudiado en los últimos 20-25 años. Muchos dispositivos de visualización de tecnología moderna, por ejemplo, algunos relojes electrónicos, minicomputadoras, funcionan con cristales líquidos.

En general, las palabras "cristales líquidos" no suenan menos inusuales que "hielo caliente". Sin embargo, de hecho, el hielo también puede estar caliente, porque. a presiones superiores a 10.000 atm. el hielo de agua se derrite a temperaturas superiores a 2000 C. La combinación inusual de "cristales líquidos" es que el estado líquido indica la movilidad de la estructura, y el cristal asume un orden estricto.

Si una sustancia consta de moléculas poliatómicas de forma alargada o lamelar y que tienen una estructura asimétrica, cuando se funde, estas moléculas se orientan de cierta manera entre sí (sus ejes longitudinales son paralelos). En este caso, las moléculas pueden moverse libremente paralelas a sí mismas, es decir. el sistema adquiere la fluidez característica de un líquido. Al mismo tiempo, el sistema conserva una estructura ordenada que determina las propiedades características de los cristales.

La gran movilidad de una estructura de este tipo permite controlarla mediante influencias muy débiles (térmicas, eléctricas, etc.), es decir, cambiar deliberadamente las propiedades de una sustancia, incluidas las ópticas, con muy poca energía, que se utiliza en la tecnología moderna.

Tipos de redes cristalinas.

Cualquier sustancia química está formada por un gran número de partículas idénticas que se encuentran interconectadas.
A bajas temperaturas, cuando se impide el movimiento térmico, las partículas se orientan estrictamente en el espacio y forman una red cristalina.

celda de cristal es una estructura con una disposición geométricamente correcta de partículas en el espacio.

En la propia red cristalina se distinguen los nodos y el espacio internodal.
La misma sustancia, dependiendo de las condiciones (p, t, ...) existe en diferentes formas cristalinas (es decir, tienen diferentes redes cristalinas), modificaciones alotrópicas que difieren en propiedades.
Por ejemplo, se conocen cuatro modificaciones del carbono: grafito, diamante, carbino y lonsdaleita.

☼ La cuarta variedad de carbono cristalino "lonsdaleita" es poco conocida. Fue encontrado en meteoritos y obtenido artificialmente, y su estructura aún se está estudiando.

☼ El hollín, el coque y el carbón vegetal se clasificaron como polímeros amorfos de carbono. Sin embargo, ahora se sabe que estas también son sustancias cristalinas.

☼ Por cierto, en el hollín se encontraron partículas negras brillantes, a las que llamaron "carbón espejo". El carbón espejo es químicamente inerte, resistente al calor, impermeable a gases y líquidos, tiene una superficie lisa y compatibilidad absoluta con los tejidos vivos.

☼ El nombre de grafito proviene del italiano "graffito": escribo, dibujo. El grafito es un cristal gris oscuro con un ligero brillo metálico, tiene una red en capas. Las capas separadas de átomos en un cristal de grafito, relativamente débilmente unidas entre sí, se separan fácilmente entre sí.

TIPOS DE CELOSÍAS CRISTALINAS

Propiedades de sustancias con diferentes redes cristalinas (tabla)

Si la tasa de crecimiento de los cristales es baja al enfriarse, se forma un estado vítreo (amorfo).

La relación entre la posición de un elemento en el sistema periódico y la red cristalina de su sustancia simple.

Existe una estrecha relación entre la posición de un elemento en la tabla periódica y la red cristalina de su sustancia elemental correspondiente.

Las sustancias simples de los elementos restantes tienen una red cristalina metálica.

FIJACIÓN

Estudie el material de la conferencia, responda las siguientes preguntas por escrito en su cuaderno:
- ¿Qué es una red cristalina?
- ¿Qué tipos de redes cristalinas existen?
- Describir cada tipo de red cristalina según el plano:

Qué hay en los nodos de la red cristalina, unidad estructural → Tipo de enlace químico entre las partículas del nodo → Fuerzas de interacción entre las partículas del cristal → Propiedades físicas debidas a la red cristalina → Estado agregado de la materia en condiciones normales → Ejemplos

Complete las tareas sobre este tema:

- ¿Qué tipo de red cristalina tienen las siguientes sustancias comúnmente utilizadas en la vida cotidiana: agua, ácido acético (CH3 COOH), azúcar (C12 H22 O11 ), fertilizante potásico (KCl), arena de río (SiO2 ) - punto de fusión 1710 0C, amoníaco (NH3), sal? Haga una conclusión generalizada: ¿qué propiedades de una sustancia pueden determinar el tipo de su red cristalina?
De acuerdo con las fórmulas de las sustancias dadas: SiC, CS2, NaBr, C2 H2: determine el tipo de red cristalina (iónica, molecular) de cada compuesto y, en base a esto, describa las propiedades físicas de cada una de las cuatro sustancias.
Entrenador número 1. "Rejillas de cristal"
Entrenador número 2. "Tareas de prueba"
Prueba (autocontrol):

1) Sustancias que tienen una red cristalina molecular, por regla general:
a). refractario y altamente soluble en agua
b). fusible y volátil
en). Sólido y eléctricamente conductor
GRAMO). Térmicamente conductivo y plástico

2) El concepto de "molécula" no es aplicable en relación con la unidad estructural de una sustancia:

b). oxígeno

en). diamante

3) La red cristalina atómica es característica de:

a). aluminio y grafito

b). azufre y yodo

en). óxido de silicio y cloruro de sodio

GRAMO). diamante y boro

4) Si una sustancia es altamente soluble en agua, tiene un alto punto de fusión, es eléctricamente conductora, entonces su red cristalina:

PERO). molecular

b). nuclear

en). iónico

GRAMO). metálico

De vuelta atras

¡Atención! La vista previa de la diapositiva es solo para fines informativos y es posible que no represente la extensión total de la presentación. Si está interesado en este trabajo, descargue la versión completa.

tipo de lección: Combinado.

El propósito de la lección: Crear condiciones para la formación de la capacidad de los estudiantes para establecer una dependencia causal de las propiedades físicas de las sustancias en el tipo de enlace químico y el tipo de red cristalina, para predecir el tipo de red cristalina en función de las propiedades físicas de una sustancia.

Objetivos de la lección:

• Formar conceptos del estado cristalino y amorfo de los sólidos, familiarizar a los estudiantes con varios tipos de redes cristalinas, establecer la dependencia de las propiedades físicas de un cristal en la naturaleza del enlace químico en el cristal y el tipo de red cristalina, dar a los estudiantes ideas básicas sobre la influencia de la naturaleza de los enlaces químicos y los tipos de redes cristalinas en las propiedades de la materia.
• Para continuar la formación de la cosmovisión de los estudiantes, para considerar la influencia mutua de los componentes de las partículas de sustancias estructurales completas, como resultado de lo cual aparecen nuevas propiedades, para cultivar la capacidad de organizar su trabajo educativo, para seguir las reglas de trabajando en un equipo.
• Desarrollar el interés cognitivo de los escolares, utilizando situaciones problema;

Equipo: Sistema periódico de D.I. Mendeleev, colección "Metales", no metales: azufre, grafito, fósforo rojo, silicio cristalino, yodo; Presentación "Tipos de redes cristalinas", modelos de redes cristalinas de diferentes tipos (sal, diamante y grafito, dióxido de carbono y yodo, metales), muestras de plásticos y productos de ellos, vidrio, plastilina, computadora, proyector.

durante las clases

1. Momento organizativo.

El profesor saluda a los alumnos, arregla a los ausentes.

2. Comprobación de conocimientos sobre temas” Enlace químico. El grado de oxidación”.

Trabajo independiente (15 minutos)

3. Aprender material nuevo.

El maestro anuncia el tema de la lección y el propósito de la lección. (Diapositiva 1,2)

Los estudiantes escriben la fecha y el tema de la lección en sus cuadernos.

Actualización de conocimientos.

El profesor hace preguntas a la clase:

1. ¿Qué tipos de partículas conoces? ¿Los iones, átomos y moléculas tienen carga?
2. ¿Qué tipos de enlaces químicos conoces?
3. ¿Cuáles son los estados de agregación de las sustancias?

Maestro:“Cualquier sustancia puede ser gaseosa, líquida y sólida. Por ejemplo, agua. En condiciones normales, es un líquido, pero puede ser vapor y hielo. O el oxígeno en condiciones normales es un gas, a una temperatura de -1940 C se convierte en un líquido azul y a una temperatura de -218,8 ° C se solidifica en una masa similar a la nieve que consiste en cristales azules. En esta lección, consideraremos el estado sólido de las sustancias: amorfas y cristalinas. (Diapositiva 3)

Maestro: las sustancias amorfas no tienen un punto de fusión claro: cuando se calientan, se ablandan gradualmente y se vuelven fluidas. Las sustancias amorfas incluyen, por ejemplo, el chocolate, que se derrite tanto en las manos como en la boca; goma de mascar, plastilina, cera, plásticos (se muestran ejemplos de tales sustancias). (Diapositiva 7)

Las sustancias cristalinas tienen un punto de fusión claro y, lo que es más importante, se caracterizan por la disposición correcta de las partículas en puntos del espacio estrictamente definidos. (Diapositivas 5,6) Cuando estos puntos están conectados por líneas rectas, se forma un marco espacial, llamado red cristalina. Los puntos en los que se encuentran las partículas de cristal se denominan nodos de red.

Los alumnos escriben la definición en un cuaderno: “Una red cristalina es un conjunto de puntos en el espacio en los que se encuentran las partículas que forman un cristal. Los puntos donde se ubican las partículas del cristal se denominan nodos de la red.

Según los tipos de partículas que se encuentren en los nodos de esta red, existen 4 tipos de redes. (Diapositiva 8) Si hay iones en los nodos de la red cristalina, dicha red se denomina iónica.

El profesor hace preguntas a los estudiantes:

- ¿Cómo se llamarán redes cristalinas, en cuyos nodos hay átomos, moléculas?

Pero hay redes cristalinas, en cuyos nodos hay tanto átomos como iones. Tales rejillas se llaman metal.

Ahora completaremos la tabla: "Retículas cristalinas, tipo de enlace y propiedades de las sustancias". En el transcurso del llenado de la tabla, estableceremos la relación entre el tipo de red, el tipo de conexión entre partículas y las propiedades físicas de los sólidos.

Considere el primer tipo de red cristalina, que se llama iónica. (Diapositiva 9)

¿Cuál es el enlace químico en estas sustancias?

Mire la red de cristal iónico (se muestra un modelo de dicha red). En sus nodos hay iones cargados positiva y negativamente. Por ejemplo, un cristal de cloruro de sodio se compone de iones de sodio positivos e iones de cloruro negativos en una red en forma de cubo. Las sustancias con una red cristalina iónica incluyen sales, óxidos e hidróxidos de metales típicos. Las sustancias con una red cristalina iónica tienen una gran dureza y resistencia, son refractarias y no volátiles.

Maestro: Las propiedades físicas de las sustancias con una red cristalina atómica son las mismas que las de las sustancias con una red cristalina iónica, pero a menudo en superlativos: muy dura, muy fuerte. Diamante, en el que la red cristalina atómica es la sustancia más dura de todas las sustancias naturales. Sirve como un estándar de dureza que, de acuerdo con un sistema de 10 puntos, se califica con la puntuación más alta de 10. (Diapositiva 10). De acuerdo con este tipo de red cristalina, usted mismo ingresará la información necesaria en la tabla, habiendo trabajado de forma independiente con el libro de texto.

Maestro: Consideremos el tercer tipo de red cristalina, que se llama metálica. (Diapositivas 11,12) En los nodos de dicha red hay átomos e iones, entre los cuales los electrones se mueven libremente, uniéndolos en un solo todo.

Tal estructura interna de los metales determina sus propiedades físicas características.

Maestro:¿Qué propiedades físicas de los metales conoces? (ductilidad, plasticidad, conductividad eléctrica y térmica, brillo metálico).

Maestro:¿En qué grupos se dividen todas las sustancias según su estructura? (Diapositiva 12)

Consideremos el tipo de red cristalina, que poseen sustancias tan conocidas como agua, dióxido de carbono, oxígeno, nitrógeno y otras. Se llama molecular. (Diapositiva 14)

¿Qué partículas se encuentran en los nodos de esta red?

El enlace químico en las moléculas que se encuentran en los sitios de la red puede ser tanto covalente polar como covalente no polar. A pesar de que los átomos dentro de la molécula están unidos por enlaces covalentes muy fuertes, las fuerzas débiles de atracción intermolecular actúan entre las moléculas mismas. Por lo tanto, las sustancias con una red cristalina molecular tienen baja dureza, bajos puntos de fusión y son volátiles. Cuando las sustancias gaseosas o líquidas se vuelven sólidas bajo condiciones especiales, entonces tienen una red cristalina molecular. Ejemplos de tales sustancias pueden ser agua sólida - hielo, dióxido de carbono sólido - hielo seco. Tal celosía tiene naftaleno, que se usa para proteger los productos de lana de las polillas.

– ¿Qué propiedades de la red cristalina molecular determinan el uso de naftaleno? (volatilidad). Como puede ver, la red cristalina molecular puede tener no solo sólidos simple sustancias: gases nobles, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, fósforo blanco P 4, pero y complejo: agua sólida, cloruro de hidrógeno sólido y sulfuro de hidrógeno. La mayoría de los compuestos orgánicos sólidos tienen redes cristalinas moleculares (naftaleno, glucosa, azúcar).

Los sitios de red contienen moléculas no polares o polares. A pesar del hecho de que los átomos dentro de las moléculas están unidos por fuertes enlaces covalentes, las fuerzas débiles de interacción intermolecular actúan entre las propias moléculas.

Conclusión: Las sustancias son frágiles, tienen baja dureza, bajo punto de fusión, volátiles.

Pregunta: ¿A qué proceso se le llama sublimación o sublimación?

Respuesta: La transición de una sustancia de un estado sólido de agregación inmediatamente a un estado gaseoso, sin pasar por el estado líquido, se llama sublimación o sublimación.

Demostración de experiencia: sublimación de yodo

Luego, los estudiantes se turnan para nombrar la información que escribieron en la tabla.

Redes cristalinas, tipo de enlace y propiedades de las sustancias.

Maestro:¿Qué podemos concluir del trabajo realizado sobre la mesa?

Conclusión 1: Las propiedades físicas de las sustancias dependen del tipo de red cristalina. Composición de una sustancia → Tipo de enlace químico → Tipo de red cristalina → Propiedades de las sustancias . (Diapositiva 18).

Pregunta: ¿Qué tipo de red cristalina de las anteriores no se encuentra en las sustancias simples?

Responder: Redes cristalinas iónicas.

Pregunta: ¿Qué redes cristalinas son típicas de las sustancias simples?

Responder: Para sustancias simples - metales - una red cristalina metálica; para no metales - atómico o molecular.

Trabaja con el sistema Periódico de D.I. Mendeleev.

Pregunta:¿Dónde están los elementos metálicos en la tabla periódica y por qué? ¿Los elementos son no metales y por qué?

Responder : Si dibujamos una diagonal desde el boro hasta el astato, en la esquina inferior izquierda de esta diagonal habrá elementos metálicos, porque. en el último nivel de energía, contienen de uno a tres electrones. Estos son los elementos I A, II A, III A (excepto el boro), así como el estaño y el plomo, el antimonio y todos los elementos de los subgrupos secundarios.

Los elementos no metálicos se ubican en la esquina superior derecha de esta diagonal, porque en el último nivel de energía contienen de cuatro a ocho electrones. Estos son los elementos IV A, V A, VI A, VII A, VIII A y boro.

Maestro: Encontremos elementos no metálicos en los que las sustancias simples tengan una red cristalina atómica (Respuesta: C, B, Si) y molecular ( Respuesta: N, S, O , halógenos y gases nobles )

Maestro: Formule una conclusión sobre cómo puede determinar el tipo de red cristalina de una sustancia simple, según la posición de los elementos en el sistema periódico de D. I. Mendeleev.

Responder: Para los elementos metálicos que están en I A, II A, IIIA (excepto el boro), así como el estaño y el plomo, y todos los elementos de los subgrupos secundarios en una sustancia simple, el tipo reticular es metálico.

Para elementos no metálicos IV A y boro en una sustancia simple, la red cristalina es atómica; y los elementos VA, VI A, VII A, VIII A en sustancias simples tienen una red cristalina molecular.

Seguimos trabajando con la mesa terminada.

Maestro: Mira de cerca la mesa. ¿Qué patrón se observa?

Escuchamos atentamente las respuestas de los estudiantes, después de lo cual sacamos una conclusión junto con la clase. Conclusión 2 (diapositiva 17)

4. Fijación del material.

Prueba (autocontrol):

Sustancias que tienen una red cristalina molecular, por regla general:
a) Refractario y altamente soluble en agua.
b) Fusibles y volátiles
c) Sólido y eléctricamente conductor
d) Térmicamente conductivo y plástico

El concepto de "molécula" no es aplicable en relación con la unidad estructural de una sustancia:
un agua
b) Oxígeno
c) diamante
d) Ozono

La red cristalina atómica es característica de:
a) Aluminio y grafito
b) Azufre y yodo
c) Óxido de silicio y cloruro de sodio
d) Diamante y boro

Si una sustancia es altamente soluble en agua, tiene un alto punto de fusión y es eléctricamente conductora, entonces su red cristalina:
a) Moléculas
b) nucleares
c) iónico
d) metales

5. Reflexión.

6. Tarea.

Describa cada tipo de red cristalina según el plan: Qué hay en los nodos de la red cristalina, unidad estructural → Tipo de enlace químico entre las partículas del nodo → Fuerzas de interacción entre las partículas de cristal → Propiedades físicas debidas a la red cristalina → Estado agregado de la materia en condiciones normales → Ejemplos.

De acuerdo con las fórmulas de las sustancias dadas: SiC, CS 2 , NaBr, C 2 H 2 - determine el tipo de red cristalina (iónica, molecular) de cada compuesto y, con base en esto, describa las propiedades físicas esperadas de cada uno de los cuatro sustancias.

Durante la realización de muchas reacciones físicas y químicas, la sustancia pasa a un estado sólido de agregación. Al mismo tiempo, las moléculas y los átomos tienden a organizarse en un orden espacial en el que las fuerzas de interacción entre las partículas de una sustancia se equilibrarían al máximo. Así es como se logra la fuerza del sólido. Los átomos, una vez que han tomado una determinada posición, realizan pequeños movimientos oscilatorios, cuya amplitud depende de la temperatura, pero su posición en el espacio permanece fija. Las fuerzas de atracción y repulsión se equilibran entre sí en una cierta distancia.

Ideas modernas sobre la estructura de la materia.

La ciencia moderna afirma que un átomo consta de un núcleo cargado, que lleva una carga positiva, y electrones, que llevan cargas negativas. A una velocidad de varios miles de billones de revoluciones por segundo, los electrones giran en sus órbitas, creando una nube de electrones alrededor del núcleo. La carga positiva del núcleo es numéricamente igual a la carga negativa de los electrones. Así, el átomo de la sustancia permanece eléctricamente neutro. Las posibles interacciones con otros átomos ocurren cuando los electrones se separan del átomo nativo, lo que altera el equilibrio eléctrico. En un caso, los átomos se alinean en cierto orden, lo que se denomina red cristalina. En el otro, debido a la compleja interacción de núcleos y electrones, se combinan en moléculas de varios tipos y complejidad.

Determinación de la red cristalina.

En conjunto, varios tipos de redes cristalinas de sustancias son rejillas con diferentes orientaciones espaciales, en cuyos nodos se ubican iones, moléculas o átomos. Esta posición espacial geométrica estable se denomina red cristalina de una sustancia. La distancia entre los nodos de una celda de cristal se denomina período de identidad. Los ángulos espaciales en los que se ubican los nodos de la celda se denominan parámetros. De acuerdo con el método de construcción de enlaces, las redes cristalinas pueden ser simples, centradas en la base, centradas en las caras y centradas en el cuerpo. Si las partículas de materia están ubicadas solo en las esquinas del paralelepípedo, dicha red se llama simple. A continuación se muestra un ejemplo de una red de este tipo:

Si, además de los nodos, las partículas de la sustancia también se encuentran en el medio de las diagonales espaciales, entonces tal construcción de partículas en la sustancia se denomina red cristalina centrada en el cuerpo. La figura muestra claramente este tipo.

Si, además de los nodos en los vértices de la red, hay un nodo en el lugar donde se cruzan las diagonales imaginarias del paralelepípedo, entonces tienes un tipo de red centrada en las caras.

Tipos de redes cristalinas

Las diferentes micropartículas que componen una sustancia determinan distintos tipos de redes cristalinas. Pueden determinar el principio de construcción de un enlace entre micropartículas dentro de un cristal. Tipos físicos de redes cristalinas: iónicas, atómicas y moleculares. Esto también incluye varios tipos de redes cristalinas de metales. La química es el estudio de los principios de la estructura interna de los elementos. Los tipos de redes cristalinas se detallan a continuación.

Redes cristalinas iónicas

Estos tipos de redes cristalinas están presentes en compuestos con un tipo de enlace iónico. En este caso, los sitios de la red contienen iones con cargas eléctricas opuestas. Debido al campo electromagnético, las fuerzas de interacción interiónica son bastante fuertes y esto determina las propiedades físicas de la materia. Las características habituales son la refractariedad, la densidad, la dureza y la capacidad de conducir la corriente eléctrica. Los tipos iónicos de redes cristalinas se encuentran en sustancias como la sal de mesa, el nitrato de potasio y otras.

Redes cristalinas atómicas

Este tipo de estructura de una sustancia es inherente a los elementos cuya estructura está determinada por un enlace químico covalente. Los tipos de redes cristalinas de este tipo contienen átomos individuales en los nodos, interconectados por fuertes enlaces covalentes. Un tipo similar de enlace ocurre cuando dos átomos idénticos "comparten" electrones, formando así un par común de electrones para los átomos vecinos. Debido a esta interacción, los enlaces covalentes unen de manera uniforme y fuerte a los átomos en un cierto orden. Los elementos químicos que contienen tipos atómicos de redes cristalinas son duros, tienen un alto punto de fusión, son malos conductores de la corriente eléctrica y son químicamente inactivos. El diamante, el silicio, el germanio y el boro son ejemplos clásicos de elementos con una estructura interna similar.

Redes cristalinas moleculares

Las sustancias que tienen un tipo molecular de red cristalina son un sistema de moléculas estables que interactúan estrechamente empaquetadas que se encuentran en los nodos de la red cristalina. En tales compuestos, las moléculas conservan su posición espacial en las fases gaseosa, líquida y sólida. Las moléculas se mantienen en los sitios del cristal por fuerzas débiles de van der Waals, que son diez veces más débiles que las fuerzas de interacción iónica.

Las moléculas que forman el cristal pueden ser polares o no polares. Debido al movimiento espontáneo de los electrones y las vibraciones de los núcleos en las moléculas, el equilibrio eléctrico puede cambiar; así es como surge un momento eléctrico instantáneo del dipolo. Los dipolos adecuadamente orientados crean fuerzas de atracción en la red. El dióxido de carbono y la parafina son ejemplos típicos de elementos con una red cristalina molecular.

Redes cristalinas metálicas

Un enlace metálico es más flexible y plástico que uno iónico, aunque pueda parecer que ambos se basan en el mismo principio. Los tipos de redes cristalinas de metales explican sus propiedades típicas, como, por ejemplo, resistencia mecánica, conductividad térmica y eléctrica, fusibilidad.

Una característica distintiva de la red de cristal metálico es la presencia de iones metálicos cargados positivamente (cationes) en los nodos de esta red. Entre los nodos hay electrones que están directamente involucrados en la creación de un campo eléctrico alrededor de la red. El número de electrones que se mueven dentro de esta red cristalina se llama gas de electrones.

En ausencia de un campo eléctrico, los electrones libres se mueven al azar, interactuando al azar con los iones de la red. Cada una de estas interacciones cambia el momento y la dirección del movimiento de una partícula cargada negativamente. Con su campo eléctrico, los electrones atraen cationes hacia sí mismos, equilibrando su repulsión mutua. Aunque los electrones se consideran libres, no tienen suficiente energía para salir de la red cristalina, por lo que estas partículas cargadas están constantemente dentro de ella.

La presencia de un campo eléctrico le da al gas de electrones energía adicional. La conexión con los iones en la red cristalina de los metales no es fuerte, por lo que los electrones salen fácilmente de sus límites. Los electrones se mueven a lo largo de las líneas de fuerza, dejando atrás a los iones cargados positivamente.

conclusiones

La química presta gran atención al estudio de la estructura interna de la materia. Los tipos de redes cristalinas de varios elementos determinan casi todo el espectro de sus propiedades. Al influir en los cristales y cambiar su estructura interna, es posible mejorar las propiedades deseadas de una sustancia y eliminar las no deseadas, transformar elementos químicos. Así, el estudio de la estructura interna del mundo circundante puede ayudar a comprender la esencia y los principios de la estructura del universo.

Los sólidos, por regla general, tienen una estructura cristalina. Se caracteriza por la correcta disposición de las partículas en puntos estrictamente definidos en el espacio. Cuando estos puntos se conectan mentalmente mediante líneas rectas que se cruzan, se forma un marco espacial, que se llama red cristalina. Los puntos donde se colocan las partículas se llaman nodos de celosía. Los nodos de una red imaginaria pueden contener iones, átomos o moléculas. Realizan movimientos oscilatorios. Con un aumento de la temperatura, aumenta la amplitud de las oscilaciones, lo que se manifiesta en la expansión térmica de los cuerpos.

Según el tipo de partículas y la naturaleza de la conexión entre ellas, se distinguen 4 tipos de redes cristalinas: iónicas (NaCl, KCl), atómicas, moleculares y metálicas.

Las redes cristalinas formadas por iones se llaman iónico. Están formados por sustancias con enlaces iónicos. Un ejemplo es un cristal de cloruro de sodio en el que cada ion de sodio está rodeado por 6 iones de cloruro y cada ion de cloruro por 6 iones de sodio.

Red cristalina de NaCl

El número de partículas vecinas más cercanas a una partícula dada en un cristal o una sola molécula se llama número focal.

En la red de NaCl, los números de coordinación de ambos iones son iguales a 6. Y así, en el cristal de NaCl, es imposible aislar moléculas de sal individuales. No estan aqui. Todo el cristal debe considerarse como una macromolécula gigante que consta de un número igual de iones Na + y Cl -, Na n Cl n – donde n es un número grande. Los enlaces entre los iones en tal cristal son muy fuertes. Por lo tanto, las sustancias con red iónica tienen una dureza relativamente alta. Son refractarios y de baja volatilidad.

La fusión de los cristales iónicos conduce a una violación de la orientación geométricamente correcta de los iones entre sí y a una disminución de la fuerza del enlace entre ellos. Por lo tanto, sus fundidos conducen la corriente eléctrica. Los compuestos iónicos tienden a disolverse fácilmente en líquidos compuestos de moléculas polares, como el agua.

Las redes cristalinas, en cuyos nodos hay átomos individuales, se llaman atómico. Los átomos en dichas redes están interconectados por fuertes enlaces covalentes. Un ejemplo es el diamante, una de las modificaciones del carbono. Un diamante está formado por átomos de carbono, cada uno de los cuales está unido a 4 átomos vecinos. El número de coordinación del carbono en el diamante es 4. Las sustancias con una red cristalina atómica tienen un alto punto de fusión (el diamante tiene más de 3500 °C), son fuertes y duras, y prácticamente insolubles en agua.

Las redes cristalinas formadas por moléculas (polares y no polares) se denominan molecular. Las moléculas en dichas redes están interconectadas por fuerzas intermoleculares relativamente débiles. Por lo tanto, las sustancias con una red molecular tienen una dureza baja y un punto de fusión bajo, son insolubles o poco solubles en agua y sus soluciones casi no conducen la corriente eléctrica. Ejemplos de ellos son el hielo, el CO 2 sólido (“hielo seco”), los halógenos, los cristales de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, gases nobles, etc.

Valencia

Una característica cuantitativa importante que muestra el número de átomos que interactúan en la molécula resultante es valencia- la propiedad de los átomos de un elemento para unirse a un cierto número de átomos de otros elementos.

Cuantitativamente, la valencia está determinada por el número de átomos de hidrógeno que un elemento dado puede unir o reemplazar. Entonces, por ejemplo, en el ácido fluorhídrico (HF), el flúor es monovalente, en el amoníaco (NH 3) el nitrógeno es trivalente, en el hidrógeno de silicio (SiH 4 - silano) el silicio es tetravalente, etc.

Más tarde, con el desarrollo de ideas sobre la estructura de los átomos, la valencia de los elementos comenzó a asociarse con la cantidad de electrones desapareados (valencia), por lo que se lleva a cabo el enlace entre los átomos. Así, la valencia está determinada por el número de electrones desapareados en un átomo que participan en la formación de un enlace químico (en estado fundamental o excitado). En el caso general, la valencia es igual al número de pares de electrones que unen un átomo dado a átomos de otros elementos.