Koja kristalna rešetka se primjenjuje. Velika enciklopedija nafte i plina

Građa materije.

U kemijske interakcije ne ulaze pojedinačni atomi ili molekule, već tvari.
Naš zadatak je upoznati građu tvari.

Na niskim temperaturama tvari su u stabilnom čvrstom stanju.

☼ Najtvrđa tvar u prirodi je dijamant. Smatra se kraljem svih dragulja i dragog kamenja. I samo njegovo ime na grčkom znači "neuništiv". Dijamanti su se od davnina smatrali čudesnim kamenjem. Vjerovalo se da osoba koja nosi dijamante ne poznaje želučane bolesti, otrov ne utječe na nju, zadržava pamćenje i vedro raspoloženje do starosti, uživa kraljevsku naklonost.

☼ Dijamant podvrgnut juvelirskoj obradi - brušenju, poliranju, naziva se dijamant.

Tijekom taljenja, kao rezultat toplinskih vibracija, narušava se poredak čestica, one postaju pokretne, dok priroda kemijske veze nije narušena. Dakle, nema temeljnih razlika između krutog i tekućeg stanja.
U tekućini se javlja fluidnost (tj. sposobnost poprimanja oblika posude).

tekući kristali.

Tekući kristali otkriveni su krajem 19. stoljeća, ali se proučavaju zadnjih 20-25 godina. Mnogi zaslonski uređaji moderne tehnologije, na primjer, neki elektronički satovi, mini-računala, rade na tekućim kristalima.

Općenito, riječi "tekući kristali" zvuče ništa manje neobično od "vrućeg leda". Međutim, u stvari, led također može biti vruć, jer. pri pritiscima preko 10 000 atm. vodeni led se topi na temperaturama iznad 2000 C. Neobična kombinacija "tekućih kristala" je u tome što tekuće stanje ukazuje na pokretljivost strukture, a kristal poprima strogi red.

Ako se tvar sastoji od poliatomskih molekula izduženog ili lamelarnog oblika i ima asimetričnu strukturu, tada kada se topi, te su molekule usmjerene na određeni način jedna u odnosu na drugu (duge osi su im paralelne). U tom slučaju molekule se mogu slobodno kretati paralelno same sa sobom, tj. sustav dobiva karakteristiku fluidnosti tekućine. Istodobno, sustav zadržava uređenu strukturu koja određuje svojstva karakteristična za kristale.

Visoka pokretljivost takve strukture omogućuje upravljanje vrlo slabim utjecajima (toplinski, električni, itd.), tj. namjerno mijenjati svojstva tvari, uključujući i optička, s vrlo malo energije, što se koristi u modernoj tehnologiji.

Vrste kristalnih rešetki.

Svaka kemijska tvar sastoji se od velikog broja identičnih čestica koje su međusobno povezane.
Na niskim temperaturama, kada je toplinsko gibanje otežano, čestice su strogo orijentirane u prostoru i tvore kristalnu rešetku.

Kristalna ćelija je struktura s geometrijski pravilnim rasporedom čestica u prostoru.

U samoj kristalnoj rešetki razlikuju se čvorovi i internodalni prostor.
Ista tvar, ovisno o uvjetima (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 varijanta kristalnog ugljika "lonsdaleit" malo je poznata. Pronađen je u meteoritima i dobiven umjetnim putem, a njegova se struktura još proučava.

☼ Čađa, koks, drveni ugljen klasificirani su kao amorfni polimeri ugljika. Međutim, sada je postalo poznato da su i to kristalne tvari.

☼ Inače, u čađi su pronađene sjajne crne čestice koje su nazvali "mirror carbon". Zrcalni ugljik je kemijski inertan, otporan na toplinu, ne propušta plinove i tekućine, ima glatku površinu i apsolutnu kompatibilnost sa živim tkivima.

☼ Naziv grafita dolazi od talijanskog "graffito" - pišem, crtam. Grafit je tamno sivi kristal s blagim metalnim sjajem, ima slojevitu rešetku. Odvojeni slojevi atoma u kristalu grafita, međusobno relativno slabo vezani, lako se odvajaju jedan od drugoga.

VRSTE KRISTALNIH REŠETKA

Svojstva tvari s različitim kristalnim rešetkama (tablica)

Ako je brzina rasta kristala mala nakon hlađenja, nastaje staklasto stanje (amorfno).

Odnos između položaja elementa u periodnom sustavu i kristalne rešetke njegove jednostavne tvari.

Postoji tijesan odnos između položaja elementa u periodnom sustavu i kristalne rešetke njegove odgovarajuće elementarne tvari.

Jednostavne tvari preostalih elemenata imaju metalnu kristalnu rešetku.

POPRAVLJANJE

Proučite gradivo predavanja, pismeno odgovorite na sljedeća pitanja u svoju bilježnicu:
- Što je kristalna rešetka?
- Koje vrste kristalnih rešetki postoje?
- Opišite svaku vrstu kristalne rešetke prema planu:

Što se nalazi u čvorovima kristalne rešetke, strukturna jedinica → Vrsta kemijske veze među česticama čvora → Sile međudjelovanja među česticama kristala → Fizikalna svojstva uvjetovana kristalnom rešetkom → Agregatno stanje tvari u normalnim uvjetima → Primjeri

Izvršite zadatke na ovu temu:

- Koju vrstu kristalne rešetke imaju sljedeće tvari koje se obično koriste u svakodnevnom životu: voda, octena kiselina (CH3 COOH), šećer (C12 H22 O11 ), kalijevo gnojivo (KCl), riječni pijesak (SiO2 ) - talište 1710 0C, amonijak (NH3 ) , sol? Napravite opći zaključak: koja svojstva tvari mogu odrediti vrstu njezine kristalne rešetke?
Prema formulama zadanih tvari: SiC, CS2, NaBr, C2 H2 - odredite vrstu kristalne rešetke (ionsku, molekularnu) svakog spoja i na temelju toga opišite fizikalna svojstva svake od četiriju tvari.
Trener broj 1. "Kristalne mreže"
Trener broj 2. "Testni zadaci"
Test (samokontrola):

1) Tvari koje imaju molekularnu kristalnu rešetku, u pravilu:
a). vatrostalan i vrlo topiv u vodi
b). topljive i hlapljive
u). Čvrsto i električki vodljivo
G). Toplinski vodljiv i plastičan

2) Koncept "molekule" nije primjenjiv u odnosu na strukturnu jedinicu tvari:

b). kisik

u). dijamant

3) Atomska kristalna rešetka je karakteristična za:

a). aluminij i grafit

b). sumpora i joda

u). silicijev oksid i natrijev klorid

G). dijamant i bor

4) Ako je tvar vrlo topljiva u vodi, ima visoko talište, električki je vodljiva, tada je njezina kristalna rešetka:

ALI). molekularni

b). nuklearni

u). ionski

G). metalik

Natrag naprijed

Pažnja! Pregled slajdova je samo u informativne svrhe i možda ne predstavlja puni opseg prezentacije. Ako ste zainteresirani za ovaj rad, preuzmite punu verziju.

Vrsta lekcije: Kombinirano.

Svrha lekcije: Stvoriti uvjete za formiranje sposobnosti učenika za utvrđivanje uzročne ovisnosti fizikalnih svojstava tvari o vrsti kemijske veze i vrsti kristalne rešetke, predviđanje vrste kristalne rešetke na temelju fizikalnih svojstava tvari.

Ciljevi lekcije:

• Formirati pojmove o kristalnom i amorfnom stanju čvrstih tijela, upoznati učenike s raznim vrstama kristalnih rešetki, utvrditi ovisnost fizikalnih svojstava kristala o prirodi kemijske veze u kristalu i vrsti kristalne rešetke, utvrditi ovisnost fizikalnih svojstava kristala o prirodi kemijske veze u kristalu i tipu kristalne rešetke. dati studentima osnovne predodžbe o utjecaju prirode kemijskih veza i vrsta kristalnih rešetki na svojstva tvari.
• Nastaviti formiranje svjetonazora učenika, razmotriti međusobni utjecaj komponenti cjeline-strukturnih čestica tvari, uslijed čega se pojavljuju nova svojstva, njegovati sposobnost organiziranja obrazovnog rada, slijediti pravila rad u timu.
• Razviti kognitivni interes učenika, koristeći problemske situacije;

Oprema: Periodni sustav D.I. Mendeljejev, zbirka "Metali", nemetali: sumpor, grafit, crveni fosfor, kristalni silicij, jod; Prezentacija "Vrste kristalnih rešetki", modeli kristalnih rešetki različitih vrsta (sol, dijamant i grafit, ugljični dioksid i jod, metali), uzorci plastike i proizvodi od njih, staklo, plastelin, računalo, projektor.

Tijekom nastave

1. Organizacijski trenutak.

Učitelj pozdravlja učenike, popravlja odsutne.

2. Provjera znanja o temama “Kemijska veza. Stupanj oksidacije”.

Samostalan rad (15 minuta)

3. Učenje novog gradiva.

Učitelj najavljuje temu sata i svrhu sata. (Slajd 1,2)

Učenici u svoje bilježnice zapisuju datum i temu sata.

Ažuriranje znanja.

Učitelj postavlja pitanja razredu:

1. Koje vrste čestica poznajete? Imaju li ioni, atomi i molekule naboj?
2. Koje vrste kemijskih veza poznajete?
3. Koja su agregacijska stanja tvari?

Učitelj, nastavnik, profesor:“Svaka tvar može biti plin, tekućina i kruta tvar. Na primjer, voda. U normalnim uvjetima, to je tekućina, 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 skrutnjuje se u snježnu masu koja se sastoji od plavih kristala. U ovoj lekciji ćemo razmotriti čvrsto stanje tvari: amorfno i kristalno. (Slajd 3)

Učitelj, nastavnik, profesor: amorfne tvari nemaju jasno talište - kada se zagrijavaju, postupno omekšavaju i postaju tekućine. U amorfne tvari spadaju, na primjer, čokolada, koja se topi i u rukama i u ustima; žvakaća guma, plastelin, vosak, plastika (prikazani su primjeri takvih tvari). (Slajd 7)

Kristalne tvari imaju jasno talište i, što je najvažnije, karakterizirane su pravilnim rasporedom čestica na strogo određenim točkama u prostoru. (Slajdovi 5,6) Kada se te točke povežu ravnim linijama, formira se prostorni okvir koji se naziva kristalna rešetka. Točke u kojima se nalaze kristalne čestice nazivaju se čvorovi rešetke.

Učenici zapisuju definiciju u bilježnicu: „Kristalna rešetka je skup točaka u prostoru u kojima se nalaze čestice koje tvore kristal. Točke u kojima se nalaze čestice kristala nazivaju se čvorovi rešetke.

Ovisno o tome koje se vrste čestica nalaze u čvorovima ove rešetke, postoje 4 vrste rešetki. (Slide 8) Ako se u čvorovima kristalne rešetke nalaze ioni, tada se takva rešetka naziva ionskom.

Nastavnik učenicima postavlja pitanja:

- Kako će se zvati kristalne rešetke, u čvorovima kojih se nalaze atomi, molekule?

Ali postoje kristalne rešetke, u čijim čvorovima postoje i atomi i ioni. Takve rešetke nazivaju se metalne.

Sada ćemo popuniti tablicu: "Kristalne rešetke, vrsta veze i svojstva tvari." U tijeku popunjavanja tablice utvrdit ćemo vezu između vrste rešetke, vrste povezanosti čestica i fizikalnih svojstava čvrstih tijela.

Razmotrimo prvu vrstu kristalne rešetke, koja se naziva ionska. (Slajd 9)

Kakva je kemijska veza u tim tvarima?

Pogledajte ionsku kristalnu rešetku (prikazan je model takve rešetke). U njegovim čvorovima nalaze se pozitivno i negativno nabijeni ioni. Na primjer, kristal natrijeva klorida sastoji se od pozitivnih natrijevih iona i negativnih kloridnih iona u rešetki u obliku kocke. Tvari s ionskom kristalnom rešetkom uključuju soli, okside i hidrokside tipičnih metala. Tvari s ionskom kristalnom rešetkom imaju visoku tvrdoću i čvrstoću, vatrostalne su i nehlapljive.

Učitelj, nastavnik, profesor: Fizička svojstva tvari s atomskom kristalnom rešetkom ista su kao i tvari s ionskom kristalnom rešetkom, ali često u superlativima - vrlo teško, vrlo jako. Dijamant, u kojem je atomska kristalna rešetka najtvrđa tvar od svih prirodnih tvari. Služi kao etalon tvrdoće, koji se prema sustavu od 10 bodova ocjenjuje najvišom ocjenom 10. (Slide 10). Prema ovoj vrsti kristalne rešetke sami ćete unijeti potrebne podatke u tablicu, samostalno radeći s udžbenikom.

Učitelj, nastavnik, profesor: Razmotrimo treću vrstu kristalne rešetke, koja se naziva metalna. (Slajdovi 11,12) U čvorovima takve rešetke nalaze se atomi i ioni, između kojih se slobodno kreću elektroni, povezujući ih u jednu cjelinu.

Takva unutarnja struktura metala određuje njihova karakteristična fizikalna svojstva.

Učitelj, nastavnik, profesor: Koja fizikalna svojstva metala poznajete? (duktilnost, plastičnost, električna i toplinska vodljivost, metalni sjaj).

Učitelj, nastavnik, profesor: Na koje se skupine po građi dijele sve tvari? (Slajd 12)

Razmotrimo vrstu kristalne rešetke koju posjeduju tako dobro poznate tvari kao što su voda, ugljični dioksid, kisik, dušik i drugi. Zove se molekularna. (Slajd 14)

Koje se čestice nalaze u čvorovima ove rešetke?

Kemijska veza u molekulama koje se nalaze na mjestima rešetke može biti kovalentna polarna i kovalentna nepolarna. Unatoč činjenici da su atomi unutar molekule povezani vrlo jakim kovalentnim vezama, između samih molekula djeluju slabe sile međumolekulskog privlačenja. Stoga tvari s molekularnom kristalnom rešetkom imaju malu tvrdoću, niska tališta i hlapljive su. Kada plinovite ili tekuće tvari pod posebnim uvjetima prelaze u krutine, tada imaju molekularnu kristalnu rešetku. Primjeri takvih tvari mogu biti kruta voda - led, čvrsti ugljikov dioksid - suhi led. Takva rešetka ima naftalen, koji se koristi za zaštitu vunenih proizvoda od moljaca.

– Koja svojstva molekularne kristalne rešetke određuju upotrebu naftalina? (volatilnost). Kao što vidite, molekularna kristalna rešetka može imati ne samo čvrstu jednostavan tvari: plemeniti plinovi, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, bijeli fosfor P 4, ali i složeno: čvrsta voda, čvrsti klorovodik i sumporovodik. Većina čvrstih organskih spojeva ima molekularne kristalne rešetke (naftalen, glukoza, šećer).

Mjesta rešetke sadrže nepolarne ili polarne molekule. Unatoč činjenici da su atomi unutar molekula vezani jakim kovalentnim vezama, između samih molekula djeluju slabe sile međumolekularnog međudjelovanja.

Zaključak: Tvari su lomljive, imaju malu tvrdoću, nisko talište, hlapljive.

Pitanje: Koji se proces naziva sublimacija ili sublimacija?

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

Dokazivanje iskustva: sublimacija joda

Zatim učenici naizmjence imenuju informacije koje su zapisali u tablicu.

Kristalne rešetke, vrsta veze i svojstva tvari.

Učitelj, nastavnik, profesor:Što možemo zaključiti iz obavljenog rada na stolu?

Zaključak 1: Fizikalna svojstva tvari ovise o vrsti kristalne rešetke. Sastav tvari → Vrsta kemijske veze → Vrsta kristalne rešetke → Svojstva tvari . (Slajd 18).

Pitanje: Koji tip kristalne rešetke od gore navedenog nije pronađen u jednostavnim tvarima?

Odgovor: Ionske kristalne rešetke.

Pitanje: Koje su kristalne rešetke tipične za jednostavne tvari?

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

Rad s periodnim sustavom D.I. Mendeljejev.

Pitanje: Gdje su metalni elementi u periodnom sustavu i zašto? Elementi su nemetali i zašto?

Odgovor : Ako nacrtamo dijagonalu od bora do astatina, tada će u donjem lijevom kutu ove dijagonale biti metalni elementi, jer. na posljednjoj energetskoj razini sadrže od jednog do tri elektrona. To su elementi I A, II A, III A (osim bora), te kositar i olovo, antimon i svi elementi sekundarnih podskupina.

Nemetalni elementi nalaze se u gornjem desnom kutu ove dijagonale, jer na posljednjoj energetskoj razini sadrže od četiri do osam elektrona. To su elementi IV A, V A, VI A, VII A, VIII A i bor.

Učitelj, nastavnik, profesor: Pronađimo nemetalne elemente u kojima jednostavne tvari imaju atomsku kristalnu rešetku (Odgovor: C, B, Si) i molekularni ( Odgovor: N, S, O , halogeni i plemeniti plinovi )

Učitelj, nastavnik, profesor: Formulirajte zaključak o tome kako možete odrediti vrstu kristalne rešetke jednostavne tvari, ovisno o položaju elemenata u periodnom sustavu D.I. Mendelejeva.

Odgovor: Za metalne elemente koji se nalaze u I A, II A, IIIA (osim bora), kao i za kositar i olovo, te sve elemente sekundarnih podskupina u jednostavnoj tvari, tip rešetke je metalni.

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

Nastavljamo raditi s dovršenom tablicom.

Učitelj, nastavnik, profesor: Pažljivo pogledajte stol. Kakav je obrazac uočen?

Pažljivo slušamo odgovore učenika, nakon čega zajedno s razredom donosimo zaključak. Zaključak 2 (slajd 17)

4. Učvršćivanje materijala.

Test (samokontrola):

Tvari koje imaju molekularnu kristalnu rešetku, u pravilu:
a) Vatrostalan i vrlo topiv u vodi
b) Topljivi i hlapljivi
c) Čvrsto i električki vodljivo
d) Toplinski vodljiv i plastičan

Koncept "molekule" nije primjenjiv u odnosu na strukturnu jedinicu tvari:
a) Voda
b) Kisik
c) Dijamant
d) Ozon

Atomska kristalna rešetka je karakteristična za:
a) Aluminij i grafit
b) Sumpor i jod
c) Silicijev oksid i natrijev klorid
d) Dijamant i bor

Ako je tvar visoko topljiva u vodi, ima visoko talište i električki je vodljiva, tada je njezina kristalna rešetka:
a) Molekularni
b) Nuklearni
c) Ionski
d) metalni

5. Odraz.

6. Domaća zadaća.

Opiši svaku vrstu kristalne rešetke prema planu: Što se nalazi u čvorovima kristalne rešetke, strukturna jedinica → Vrsta kemijske veze među česticama čvora → Sile međudjelovanja između kristalnih čestica → Fizikalna svojstva uvjetovana kristalnom rešetkom → Agregatno stanje tvari u normalnim uvjetima → Primjeri.

Prema formulama zadanih tvari: SiC, CS 2 , NaBr, C 2 H 2 - odredite vrstu kristalne rešetke (ionsku, molekularnu) svakog spoja i na temelju toga opišite očekivana fizikalna svojstva svakog od njih. četiri tvari.

Tijekom provedbe mnogih fizikalnih i kemijskih reakcija tvar prelazi u čvrsto agregatno stanje. Istovremeno, molekule i atomi nastoje se rasporediti u takav prostorni poredak u kojem bi sile međudjelovanja između čestica tvari bile maksimalno uravnotežene. Tako se postiže čvrstoća krutine. Atomi, nakon što zauzmu određeni položaj, čine mala oscilatorna kretanja, čija amplituda ovisi o temperaturi, ali njihov položaj u prostoru ostaje fiksan. Sile privlačenja i odbijanja uravnotežuju jedna drugu na određenoj udaljenosti.

Moderne ideje o strukturi materije

Moderna znanost tvrdi da se atom sastoji od nabijene jezgre, koja nosi pozitivan naboj, i elektrona, koji nose negativan naboj. Brzinom od nekoliko tisuća trilijuna okretaja u sekundi elektroni se okreću u svojim orbitama stvarajući elektronski oblak oko jezgre. Pozitivni naboj jezgre brojčano je jednak negativnom naboju elektrona. Dakle, atom tvari ostaje električki neutralan. Moguće interakcije s drugim atomima događaju se kada se elektroni odvoje od izvornog atoma, čime se remeti električna ravnoteža. U jednom slučaju atomi se poredaju određenim redoslijedom koji se naziva kristalna rešetka. U drugom, zbog složene interakcije jezgre i elektrona, spajaju se u molekule različitih vrsta i složenosti.

Određivanje kristalne rešetke

Uzete zajedno, različite vrste kristalnih rešetki tvari su rešetke s različitim prostornim orijentacijama, u čijim se čvorovima nalaze ioni, molekule ili atomi. Ovaj stabilni geometrijski prostorni položaj naziva se kristalna rešetka tvari. Udaljenost između čvorova jedne kristalne ćelije naziva se periodom identiteta. Prostorni kutovi pod kojima se nalaze čvorovi ćelije nazivaju se parametri. Prema načinu izgradnje veza kristalne rešetke mogu biti jednostavne, baznocentrične, plošnocentrične i tjelesnocentrične. Ako se čestice tvari nalaze samo u kutovima paralelopipeda, takva se rešetka naziva jednostavnom. Primjer takve rešetke prikazan je u nastavku:

Ako se osim u čvorovima čestice tvari nalaze i u središtu prostornih dijagonala, tada se takva konstrukcija čestica u tvari naziva tjelesnocentrična kristalna rešetka. Slika jasno prikazuje ovu vrstu.

Ako osim čvorova na vrhovima rešetke postoji čvor na mjestu gdje se sijeku zamišljene dijagonale paralelopipeda, tada imate tip rešetke usmjeren na lice.

Vrste kristalnih rešetki

Različite mikročestice koje čine tvar određuju različite vrste kristalnih rešetki. Mogu odrediti princip izgradnje veze između mikročestica unutar kristala. Fizičke vrste kristalnih rešetki - ionske, atomske i molekularne. Ovo također uključuje različite vrste kristalnih rešetki metala. Kemija je proučavanje principa unutarnje strukture elemenata. Vrste kristalnih rešetki detaljno su navedene u nastavku.

Ionske kristalne rešetke

Ovi tipovi kristalnih rešetki prisutni su u spojevima s ionskim tipom veze. U ovom slučaju, mjesta rešetke sadrže ione sa suprotnim električnim nabojem. Zbog elektromagnetskog polja, sile međuionske interakcije su prilično jake, a to određuje fizikalna svojstva materije. Uobičajene karakteristike su vatrostalnost, gustoća, tvrdoća i sposobnost provođenja električne struje. Ionske vrste kristalnih rešetki nalaze se u tvarima kao što su kuhinjska sol, kalijev nitrat i drugi.

Atomske kristalne rešetke

Ova vrsta strukture tvari svojstvena je elementima čija je struktura određena kovalentnom kemijskom vezom. Vrste kristalnih rešetki ove vrste sadrže pojedinačne atome u čvorovima, međusobno povezane jakim kovalentnim vezama. Slična vrsta veze događa se kada dva identična atoma "dijele" elektrone, tvoreći tako zajednički par elektrona za susjedne atome. Zbog te interakcije kovalentne veze ravnomjerno i čvrsto vežu atome određenim redoslijedom. Kemijski elementi koji sadrže atomske vrste kristalnih rešetki su tvrdi, imaju visoko talište, loši su vodiči električne struje i kemijski su neaktivni. Dijamant, silicij, germanij i bor klasični su primjeri elemenata sa sličnom unutarnjom strukturom.

Molekularne kristalne rešetke

Tvari koje imaju molekularni tip kristalne rešetke sustav su stabilnih, međusobno povezanih, tijesno zbijenih molekula koje se nalaze u čvorovima kristalne rešetke. U takvim spojevima molekule zadržavaju svoj prostorni položaj u plinovitoj, tekućoj i čvrstoj fazi. Molekule na mjestima kristala drže slabe van der Waalsove sile, koje su deset puta slabije od sila ionske interakcije.

Molekule koje tvore kristal mogu biti polarne ili nepolarne. Zbog spontanog kretanja elektrona i vibracija jezgri u molekulama, električna ravnoteža se može pomaknuti - tako nastaje trenutni električni moment dipola. Odgovarajuće usmjereni 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 plastičnija od ionske, iako se može činiti da se obje temelje na istom principu. Vrste kristalnih rešetki metala objašnjavaju njihova tipična svojstva - kao što su, na primjer, mehanička čvrstoća, toplinska i električna vodljivost, topljivost.

Posebnost metalne kristalne rešetke je prisutnost pozitivno nabijenih metalnih iona (kationa) u čvorovima ove rešetke. Između čvorova su elektroni koji izravno sudjeluju u stvaranju električnog polja oko rešetke. Broj elektrona koji se kreću unutar ove kristalne rešetke naziva se elektronski plin.

U nedostatku električnog polja, slobodni elektroni se kreću nasumično, nasumično djelujući s ionima rešetke. Svaka takva interakcija mijenja zamah i smjer gibanja negativno nabijene čestice. Svojim električnim poljem elektroni privlače katione k sebi, uravnotežujući njihovo međusobno odbijanje. Iako se elektroni smatraju slobodnima, oni nemaju dovoljno energije da napuste kristalnu rešetku, pa su te nabijene čestice stalno unutar nje.

Prisutnost električnog polja daje plinu elektrona dodatnu energiju. Veza s ionima u kristalnoj rešetki metala nije jaka, pa elektroni lako napuštaju njezine granice. Elektroni se kreću duž linija sile, ostavljajući iza sebe pozitivno nabijene ione.

zaključke

Kemija posvećuje veliku pozornost proučavanju unutarnje strukture tvari. Tipovi kristalnih rešetki raznih elemenata određuju gotovo cijeli spektar njihovih svojstava. Utječući na kristale i mijenjajući njihovu unutarnju strukturu, moguće je pojačati željena svojstva tvari i ukloniti neželjena, transformirati kemijske elemente. Dakle, proučavanje unutarnje strukture okolnog svijeta može pomoći u razumijevanju suštine i načela strukture svemira.

Čvrste tvari, u pravilu, imaju kristalnu strukturu. Karakterizira ga pravilan raspored čestica na strogo određenim točkama u prostoru. Kada se te točke mentalno povežu ravnim linijama koje se presijecaju, nastaje prostorni okvir koji se tzv kristalna rešetka. Točke u kojima su smještene čestice nazivaju se čvorovi rešetke. Čvorovi zamišljene rešetke mogu sadržavati ione, atome ili molekule. Vrše oscilatorna kretanja. S porastom temperature povećava se amplituda oscilacija, što se očituje u toplinskom širenju tijela.

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

Kristalne rešetke građene od iona nazivaju se ionski. Tvore ih tvari s ionskim vezama. Primjer je kristal natrijevog klorida u kojem je svaki natrijev ion okružen sa 6 kloridnih iona, a svaki kloridni ion sa 6 natrijevih iona.

Kristalna rešetka NaCl

Broj najbližih susjednih čestica koje su usko susjedne danoj čestici u kristalu ili jednoj molekuli naziva se žarišni broj.

U rešetki NaCl koordinacijski brojevi obaju iona jednaki su 6. Tako je u kristalu NaCl nemoguće izolirati pojedinačne molekule soli. Oni nisu ovdje. Cijeli kristal treba promatrati kao ogromnu makromolekulu koja se sastoji od jednakog broja iona Na + i Cl -, Na n Cl n – gdje je n veliki broj. Veze između iona u takvom kristalu su vrlo jake. Stoga tvari s ionskom rešetkom imaju relativno veliku tvrdoću. Oni su vatrostalni i niske hlapljivosti.

Taljenje ionskih kristala dovodi do kršenja geometrijski ispravne orijentacije iona jedan prema drugom i smanjenja čvrstoće veze između njih. Stoga njihove taline provode električnu struju. Ionski spojevi lako se tope u tekućinama koje se sastoje od polarnih molekula, poput vode.

Nazivaju se kristalne rešetke, na čijim se čvorovima nalaze pojedinačni atomi atomski. Atomi u takvim rešetkama međusobno su 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. Koordinacijski broj ugljika u dijamantu je 4. Tvari s atomskom kristalnom rešetkom imaju visoko talište (dijamant ima preko 3500°C), čvrste su i tvrde te praktički netopljive u vodi.

Nazivaju se kristalne rešetke koje se sastoje od molekula (polarnih i nepolarnih). molekularni. Molekule u takvim rešetkama međusobno su povezane relativno slabim međumolekulskim silama. Dakle, tvari s molekularnom rešetkom imaju malu tvrdoću i nisko talište, netopljive 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 vodika, kisika, dušika, plemeniti plinovi itd.

Valencija

Važna kvantitativna karakteristika koja pokazuje broj atoma u interakciji u rezultirajućoj molekuli je valencija- svojstvo atoma jednog elementa da vežu određeni broj atoma drugih elemenata.

Kvantitativno, valencija je određena brojem vodikovih atoma koje određeni element može vezati ili zamijeniti. Tako je, na primjer, u fluorovodičnoj kiselini (HF) fluor jednovalentan, u amonijaku (NH 3) dušik je trovalentan, u siliciju vodik (SiH 4 - silan) silicij je četverovalentan itd.

Kasnije, s razvojem ideja o strukturi atoma, valencija elemenata počela se povezivati ​​s brojem nesparenih elektrona (valencija), zbog kojih se provodi veza između atoma. Dakle, valentnost je određena brojem nesparenih elektrona u atomu koji sudjeluju u stvaranju kemijske veze (u osnovnom ili pobuđenom stanju). U općem slučaju, valencija je jednaka broju elektronskih parova koji vezuju određeni atom s atomima drugih elemenata.