جميع أنواع المشابك في الكيمياء. المشابك الكريستال. أنواع الشبكات الكريستالية. المفهوم العام للمعادن

نوع شعرية	صفة مميزة
أيوني	تتكون من أيونات. أنها تشكل مواد ذات روابط أيونية. تتميز بصلابة عالية، وهشاشة، وهي مقاومة للحرارة ومنخفضة التطاير، وتذوب بسهولة في السوائل القطبية، وهي عازلة للكهرباء. يؤدي ذوبان البلورات الأيونية إلى انتهاك الاتجاه الصحيح هندسيًا للأيونات بالنسبة لبعضها البعض وإضعاف قوة الرابطة بينها. ولذلك، فإن ذوبانها (المحاليل) يوصل التيار الكهربائي. تشكل الشبكات البلورية الأيونية العديد من الأملاح والأكاسيد والقواعد.
الذرية (التساهمية)	تحتوي العقد على ذرات مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية. هناك العديد من البلورات الذرية. تتميز جميعها بنقطة انصهار عالية، وغير قابلة للذوبان في السوائل، ولها قوة وصلابة عالية ومجموعة واسعة من التوصيل الكهربائي. تتكون الشبكات البلورية الذرية من عناصر المجموعتين الثالثة والرابعة من المجموعات الفرعية الرئيسية (Si، Ge، B، C).

استمرار الجدول. Z4

جزيئي

وهي تتكون من جزيئات (قطبية وغير قطبية) متصلة ببعضها البعض بواسطة قوى هيدروجينية ضعيفة وقوى بين الجزيئات وكهروستاتيكية. ولذلك، فإن البلورات الجزيئية لها صلابة منخفضة، ونقاط انصهار منخفضة، وقابلة للذوبان بشكل سيئ في الماء، ولا توصل الكهرباء، وهي شديدة التطاير. تتكون الشبكة الجزيئية من الجليد، وثاني أكسيد الكربون الصلب ("الثلج الجاف")، وهاليدات الهيدروجين الصلبة، والمواد الصلبة البسيطة التي تتكون من واحد- (الغازات النبيلة)، واثنين- (F 2، Cl 2، Br 2، J 2، H). 2، N 2 ، O 2)، ثلاثة- (O 3)، أربعة- (P 4)، ثمانية- (S 8) جزيئات ذرية، العديد من المركبات العضوية البلورية.

معدن

تتكون من ذرات أو أيونات معدنية مرتبطة بروابط معدنية. تشغل عقد الشبك المعدني أيونات موجبة، حيث تتحرك إلكترونات التكافؤ الموجودة في حالة حرة (غاز الإلكترون). الشواية المعدنية متينة. وهذا ما يفسر الصلابة، وانخفاض التقلب، وارتفاع درجات الانصهار والغليان التي تميز معظم المعادن. كما أنه يحدد الخصائص المميزة للمعادن مثل التوصيل الكهربائي والحراري، واللمعان، والقابلية للطرق، واللدونة، والعتامة، والتأثير الكهروضوئي. تحتوي المعادن والسبائك النقية على شبكة بلورية معدنية.

تنقسم البلورات إلى ثلاث فئات بناءً على التوصيل الكهربائي:

الموصلات من النوع الأول- الموصلية الكهربائية 10 4 - 10 6 (أوم × سم) -1 - مواد ذات شبكة بلورية معدنية تتميز بوجود "حاملات تيار" - إلكترونات تتحرك بحرية (معادن وسبائك).

العوازل (العوازل)- الموصلية الكهربائية 10 -10 -10 -22 (أوم × سم) -1 - المواد ذات الشبكة الذرية والجزيئية والأيونية في كثير من الأحيان، والتي لديها طاقة ربط عالية بين الجزيئات (الماس، الميكا، البوليمرات العضوية، إلخ).

أشباه الموصلات - الموصلية الكهربائية 10 4 -10 -10 (أوم × سم) -1 - المواد ذات الشبكة البلورية الذرية أو الأيونية التي لديها طاقة ربط أضعف بين الجزيئات مقارنة بالعوازل. مع زيادة درجة الحرارة، تزداد التوصيلية الكهربائية لأشباه الموصلات (القصدير الرمادي، البورون، السيليكون، إلخ).

نهاية العمل -

هذا الموضوع ينتمي إلى القسم:

أساسيات الكيمياء العامة

اقرأ على الموقع: أساسيات الكيمياء العامة. سي إم دروتسكايا..

إذا كنت بحاجة إلى مواد إضافية حول هذا الموضوع، أو لم تجد ما كنت تبحث عنه، نوصي باستخدام البحث في قاعدة بيانات الأعمال لدينا:

ماذا سنفعل بالمواد المستلمة:

إذا كانت هذه المادة مفيدة لك، فيمكنك حفظها على صفحتك على الشبكات الاجتماعية:

سقسقة

الشبكات البلورية نوع الشبكة أنواع الجزيئات في مواقع الشبكة نوع الاتصال بين الجزيئات أمثلة على المواد الخواص الفيزيائية للمواد الأيونية الأيونية الأيونية هذه هي مركبات ثنائية للمعادن (I A و II A) والأملاح والأكاسيد وهيدروكسيدات المعادن النموذجية. صلبة، متينة، غير متطايرة، هشة، مقاومة للحرارة، كثيرة الذوبان في الماء، المحاليل والمذابات موصلة للتيار الكهربائي.

الشبكات البلورية نوع الشبكة أنواع الجزيئات في مواقع الشبكة نوع الرابطة بين الجزيئات أمثلة على المواد الخواص الفيزيائية للمواد الذرات الذرية 1. تساهمية غير قطبية - الرابطة قوية جدا 2. قطبية تساهمية - الرابطة قوية مواد بسيطة: الماس (C)، الجرافيت (C)، البورون (B)، السيليكون (Si)، الفوسفور الأحمر. المواد المعقدة: أكسيد الألومنيوم (Al 2 O 3)، وأكسيد السيليكون (IY) -SiO 2. صلبة جدًا، حرارية، غير متطايرة، غير قابلة للذوبان في الماء.

الشبكات البلورية نوع الشبكة أنواع الجسيمات في مواقع الشبكة نوع الرابطة بين الجزيئات أمثلة على المواد الخواص الفيزيائية للمواد الجزيئات الجزيئية توجد بين الجزيئات قوى تجاذب بين الجزيئات ضعيفة، ويوجد داخل الجزيئات رابطة تساهمية قوية. المواد الصلبة عند درجات حرارة منخفضة. مع الغازات أو السوائل العادية - O 2، H 2، Cl 2، N 2، Br 2، H 2 O، CO 2، HCl، الغازات النبيلة، الكبريت، الفسفور الأبيض P 4، اليود؛ مواد عضوية. هشة، متطايرة، قابلة للانصهار، لها صلابة منخفضة.

الشبكات البلورية نوع الشبكة أنواع الجسيمات في مواقع الشبكة نوع الاتصال بين الجزيئات أمثلة على المواد الخواص الفيزيائية للمواد المعدنية الذرات والأيونات المعدنية ذات القوة المختلفة المعادن والسبائك. المعادن الموجودة في I A، II A، IIIA (باستثناء البورون)، ومعادن المجموعات الفرعية الثانوية تكون قابلة للطرق، ولها بريق معدني، وموصلية حرارية وكهربائية

وفقا لنظرية بويل الذرية والجزيئية، تتكون جميع المواد من جزيئات في حركة مستمرة. ولكن هل هناك أي بنية محددة في المواد؟ أم أنها ببساطة مكونة من جزيئات تتحرك بشكل عشوائي؟

أنواع الشبكات الكريستالية

في الواقع، جميع المواد في الحالة الصلبة لها بنية واضحة. تتحرك الذرات والجزيئات، لكن قوى التجاذب والتنافر بين الجزيئات تكون متوازنة، لذا فإن الذرات والجزيئات تقع في نقطة معينة في الفضاء (لكنها تستمر في إحداث تقلبات صغيرة حسب درجة الحرارة). تسمى هذه الهياكل المشابك الكريستال. تسمى الأماكن التي توجد فيها الجزيئات أو الأيونات أو الذرات نفسها العقد. والمسافات بين العقد تسمى - فترات الهوية. اعتمادًا على موقع الجسيمات في الفضاء، هناك عدة أنواع:

1. الذري؛
2. أيوني؛
3. الجزيئية.
4. معدن.

في الحالة السائلة والغازية، لا تحتوي المواد على شبكة واضحة، حيث تتحرك جزيئاتها بشكل عشوائي، ولهذا السبب ليس لها شكل. على سبيل المثال، الأكسجين، عندما يكون في الحالة الغازية، يكون غازًا عديم اللون والرائحة؛ وفي الحالة السائلة (عند -194 درجة) يكون محلولًا مزرقًا. وعندما تنخفض درجة الحرارة إلى -219 درجة، يتحول الأكسجين إلى الحالة الصلبة ويتحول إلى اللون الأحمر. شعرية، في حين أنها تتحول إلى كتلة تشبه الثلج من اللون الأزرق.

ومن المثير للاهتمام أن المواد غير المتبلورة ليس لها بنية واضحة، ولهذا السبب لا تحتوي على نقاط انصهار وغليان صارمة. عند تسخينها، يلين الراتنج والبلاستيك تدريجيا ويصبح سائلا، ليس لديهم مرحلة انتقالية واضحة.

شعرية بلورية ذرية

تحتوي العقد على ذرات، كما يوحي الاسم. هذه المواد قوية جدًا ومتينة، وذلك لتكوين رابطة تساهمية بين الجزيئات. تتقاسم الذرات المتجاورة زوجًا من الإلكترونات مع بعضها البعض (أو بالأحرى، تتشكل سحبها الإلكترونية في طبقات فوق بعضها البعض)، وبالتالي فهي مرتبطة جيدًا ببعضها البعض. والمثال الأكثر وضوحا هو الماس، الذي يتمتع بأكبر قدر من الصلابة على مقياس موس. ومن المثير للاهتمام أن الماس، مثل الجرافيت، يتكون من الكربوهيدرات. الجرافيت مادة هشة للغاية (صلابة موس 1)، وهو مثال واضح على مدى اعتمادها على النوع.

المنطقة الذرية بنيةوهي قليلة التوزيع في الطبيعة، وتشمل: الكوارتز، البورون، الرمل، السيليكون، أكسيد السيليكون (IV)، الجرمانيوم، البلور الصخري. وتتميز هذه المواد بنقطة انصهار عالية، وقوة، وهذه المركبات شديدة الصلابة وغير قابلة للذوبان في الماء. ونظرًا للروابط القوية جدًا بين الذرات، نادرًا ما تتفاعل هذه المركبات الكيميائية مع غيرها، كما أنها موصلة للتيار بشكل سيء للغاية.

شعرية الكريستال الأيونية

في هذا النوع، توجد الأيونات في كل عقدة. وعليه فإن هذا النوع يتميز به المواد ذات الرابطة الأيونية، مثل: كلوريد البوتاسيوم، وكبريتات الكالسيوم، وكلوريد النحاس، وفوسفات الفضة، وهيدروكسيد النحاس، وغيرها. تشمل المواد التي تحتوي على نظام اتصال الجسيمات هذا;

• ملح؛
• هيدروكسيدات المعادن
• أكاسيد المعادن.

يحتوي كلوريد الصوديوم على أيونات موجبة (Na +) وسالبة (Cl -). يجذب أيون الكلور الموجود في العقدة أيوني الصوديوم (بسبب المجال الكهرومغناطيسي) الموجودين في العقد المجاورة. وهكذا يتشكل مكعب تترابط فيه الجزيئات.

وتتميز الشبكة الأيونية بالقوة والحرارية والثبات والصلابة وعدم التطاير. يمكن لبعض المواد توصيل الكهرباء.

الشبكة البلورية الجزيئية

تحتوي العقد في هذا الهيكل على جزيئات متراصة معًا بإحكام. وتتميز هذه المواد بروابط تساهمية قطبية وغير قطبية. ومن المثير للاهتمام أنه، بغض النظر عن الرابطة التساهمية، هناك تجاذب ضعيف جدًا بين الجزيئات (بسبب ضعف قوى فان دير فالس). وهذا هو السبب في أن هذه المواد هشة للغاية، ولها نقاط غليان وانصهار منخفضة، كما أنها متطايرة. وتشمل هذه المواد: الماء، المواد العضوية (السكر، النفثالين)، أول أكسيد الكربون (IV)، كبريتيد الهيدروجين، الغازات النبيلة، ثنائي- (الهيدروجين، الأكسجين، الكلور، النيتروجين، اليود)، ثلاثي- (الأوزون)، رباعي- (الفوسفور). ) ، والمواد الثمانية (الكبريتية) وهكذا.

واحدة من السمات المميزة هيوهو أن يتم الحفاظ على النموذج الهيكلي والمكاني في جميع مراحله (سواء الصلبة أو السائلة أو الغازية).

شبكة كريستال معدنية

بسبب وجود الأيونات في العقد، قد تبدو الشبكة المعدنية مشابهة للشبكة الأيونية. في الواقع، هذان نموذجان مختلفان تمامًا، لهما خصائص مختلفة.

المعدن أكثر مرونة وليونة من الأيونية، ويتميز بالقوة والتوصيل الكهربائي والحراري العالي، وهذه المواد تذوب بشكل جيد وتوصل التيار الكهربائي بشكل جيد. ويفسر ذلك حقيقة أن العقد تحتوي على أيونات معدنية موجبة الشحنة (كاتيونات)، والتي يمكن أن تتحرك في جميع أنحاء الهيكل، وبالتالي ضمان تدفق الإلكترونات. تتحرك الجسيمات بشكل عشوائي حول عقدتها (ليس لديها ما يكفي من الطاقة لتجاوزها)، ولكن بمجرد ظهور مجال كهربائي، تشكل الإلكترونات تيارًا وتندفع من المنطقة الموجبة إلى المنطقة السالبة.

تتميز الشبكة البلورية المعدنية بالمعادن، على سبيل المثال: الرصاص والصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم والفضة والحديد والزنك والبلاتين وغيرها. ومن بين أمور أخرى، يتم تقسيمها إلى عدة أنواع من التغليف: سداسية، ومتمحورة حول الجسم (الأقل كثافة) ومتمحورة حول الوجه. الحزمة الأولى نموذجية للزنك والكوبالت والمغنيسيوم والثانية للباريوم والحديد والصوديوم والثالثة للنحاس والألمنيوم والكالسيوم.

هكذا، اعتمادا على نوع الشبكةتعتمد العديد من الخصائص، وكذلك على بنية المادة. بمعرفة النوع، يمكنك التنبؤ، على سبيل المثال، بما ستكون عليه درجة مقاومة الجسم أو قوته.

فيديو

لمزيد من المعلومات حول الشبكات البلورية، شاهد الفيديو الخاص بنا.

معظم المواد الصلبة لها بنية بلورية. خلية بلوريةمبنية من وحدات هيكلية متطابقة متكررة، فردية لكل بلورة. تسمى هذه الوحدة الهيكلية "خلية الوحدة". وبعبارة أخرى، فإن الشبكة البلورية بمثابة انعكاس للبنية المكانية للمادة الصلبة.

يمكن تصنيف الشبكات البلورية بطرق مختلفة.

أنا. وفقا لتماثل البلوراتيتم تصنيف الشبكات إلى مكعب، رباعي الزوايا، المعينية، سداسية.

هذا التصنيف مناسب لتقييم الخصائص البصرية للبلورات، فضلا عن نشاطها التحفيزي.

ثانيا. حسب طبيعة الجزيئات، وتقع في العقد شعرية و حسب نوع الرابطة الكيميائيةهناك فرق بينهما الشبكات البلورية الذرية والجزيئية والأيونية والمعدنية. يحدد نوع الرابطة الموجودة في البلورة الفرق في الصلابة والذوبان في الماء وحرارة المحلول وحرارة الانصهار والتوصيل الكهربائي.

سمة هامة من الكريستال هو طاقة شعرية بلورية,كيلوجول / مول – الطاقة التي يجب إنفاقها لتدمير بلورة معينة.

شعرية جزيئية

البلورات الجزيئيةتتكون من جزيئات موجودة في مواضع معينة من الشبكة البلورية بواسطة روابط ضعيفة بين الجزيئات (قوى فان دير فال) أو روابط هيدروجينية. هذه الشبكات هي سمة من سمات المواد ذات الروابط التساهمية.

هناك الكثير من المواد ذات الشبكة الجزيئية. وهي عبارة عن عدد كبير من المركبات العضوية (السكر والنفثالين وما إلى ذلك)، والمياه البلورية (الثلج)، وثاني أكسيد الكربون الصلب ("الثلج الجاف")، وهاليدات الهيدروجين الصلبة، واليود، والغازات الصلبة، بما في ذلك الغازات النبيلة،

تكون طاقة الشبكة البلورية ضئيلة بالنسبة للمواد التي تحتوي على جزيئات غير قطبية ومنخفضة القطبية (CH 4، CO 2، وما إلى ذلك).

تتمتع الشبكات التي تتكون من عدد أكبر من الجزيئات القطبية أيضًا بطاقة شبكية بلورية أعلى. تتمتع الشبكات التي تحتوي على مواد تشكل روابط هيدروجينية (H 2 O، NH 3) بأعلى طاقة.

ونظرًا لضعف التفاعل بين الجزيئات، فإن هذه المواد تكون متطايرة وقابلة للانصهار ولها صلابة منخفضة ولا توصل تيارًا كهربائيًا (عوازل) ولها موصلية حرارية منخفضة.

شعرية ذرية

في العقد الشبكة البلورية الذريةهناك ذرات عنصر واحد أو عناصر مختلفة مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية على طول المحاور الثلاثة. هذه بلوراتوالتي تسمى أيضا تساهمي، وعددها قليل نسبياً.

ومن أمثلة البلورات من هذا النوع الألماس والسيليكون والجرمانيوم والقصدير، بالإضافة إلى بلورات المواد المعقدة مثل نيتريد البورون ونيتريد الألومنيوم والكوارتز وكربيد السيليكون. كل هذه المواد لها شبكة تشبه الماس.

تتوافق طاقة الشبكة البلورية في مثل هذه المواد عمليا مع طاقة الرابطة الكيميائية (200 - 500 كيلوجول / مول). وهذا يحدد خواصها الفيزيائية: الصلابة العالية ونقطة الانصهار ونقطة الغليان.

تتنوع خصائص التوصيل الكهربائي لهذه البلورات: الماس، والكوارتز، ونيتريد البورون هي مواد عازلة؛ السيليكون والجرمانيوم - أشباه الموصلات؛ القصدير الرمادي المعدني يوصل الكهرباء بشكل جيد.

في البلورات ذات الشبكة البلورية الذرية، من المستحيل التمييز بين وحدة هيكلية منفصلة. البلورة الواحدة بأكملها هي جزيء عملاق واحد.

شعرية أيونية

في العقد شعرية أيونيةتتناوب الأيونات الموجبة والسالبة، حيث تعمل القوى الكهروستاتيكية. تشكل البلورات الأيونية مركبات ذات روابط أيونية، على سبيل المثال، كلوريد الصوديوم NaCl، فلوريد البوتاسيوم وKF، إلخ. قد تشتمل المركبات الأيونية أيضًا على أيونات معقدة، على سبيل المثال، NO 3 -، SO 4 2 -.

البلورات الأيونية هي أيضًا جزيء عملاق يتأثر فيه كل أيون بشكل كبير بجميع الأيونات الأخرى.

يمكن أن تصل طاقة الشبكة البلورية الأيونية إلى قيم كبيرة. وبالتالي، E (NaCl) = 770 كيلوجول/مول، وE (BeO) = 4530 كيلوجول/مول.

البلورات الأيونية لها نقاط انصهار وغليان عالية وقوة عالية، ولكنها هشة. كثير منهم يوصلون الكهرباء بشكل سيء في درجة حرارة الغرفة (حوالي عشرين درجة أقل من المعادن)، ولكن مع زيادة درجة الحرارة لوحظ زيادة في التوصيل الكهربائي.

شبكة معدنية

بلورات معدنيةأعط أمثلة على أبسط الهياكل البلورية.

يمكن اعتبار الأيونات المعدنية الموجودة في شبكة البلورة المعدنية تقريبًا على شكل مجالات. في المعادن الصلبة، يتم تعبئة هذه الكرات بأقصى كثافة، كما يتضح من الكثافة الكبيرة لمعظم المعادن (من 0.97 جم / سم 3 للصوديوم، 8.92 جم / سم 3 للنحاس إلى 19.30 جم / سم 3 للتنغستن والذهب). التعبئة الأكثر كثافة للكرات في طبقة واحدة هي التعبئة السداسية، حيث تكون كل كرة محاطة بست كرات أخرى (في نفس المستوى). تشكل مراكز الكرات الثلاث المتجاورة مثلثًا متساوي الأضلاع.

تشير خصائص المعادن مثل الليونة العالية والمرونة إلى عدم وجود صلابة في الشبكات المعدنية: حيث تتحرك أسطحها بسهولة تامة بالنسبة لبعضها البعض.

تشارك إلكترونات التكافؤ في تكوين الروابط مع جميع الذرات وتتحرك بحرية في كامل حجم قطعة المعدن. ويدل على ذلك القيم العالية للتوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري.

من حيث طاقة الشبكة البلورية، تحتل المعادن موقعًا متوسطًا بين البلورات الجزيئية والتساهمية. طاقة الشبكة البلورية هي:

وبالتالي، فإن الخواص الفيزيائية للمواد الصلبة تعتمد بشكل كبير على نوع الرابطة الكيميائية والبنية.

هيكل وخصائص المواد الصلبة

صفات	بلورات
معدن	أيوني	جزيئي	الذري
أمثلة	ك، آل، الكروم، الحديد	كلوريد الصوديوم، KNO3	أنا 2، النفثالين	الماس والكوارتز
الجسيمات الهيكلية	الأيونات الموجبة والإلكترونات المتحركة	الكاتيونات والأنيونات	الجزيئات	الذرات
نوع الرابطة الكيميائية	معدن	أيوني	في الجزيئات – تساهمية. بين الجزيئات - قوى فان دير فالس والروابط الهيدروجينية	بين الذرات - تساهمية
ر ذوبان	عالي	عالي	قليل	عالي جدا
نقطة الغليان	عالي	عالي	قليل	عالي جدا
الخصائص الميكانيكية	صلبة، مرنة، لزجة	صعبة وهشة	ناعم	صعب جدا
التوصيل الكهربائي	أدلة جيدة	في شكل صلب - عوازل. في ذوبان أو محلول - الموصلات	العوازل	العوازل (باستثناء الجرافيت)
الذوبان
في الماء	لا يتحلل في الماء	قابل للذوبان	لا يتحلل في الماء	لا يتحلل في الماء
في المذيبات غير القطبية	لا يتحلل في الماء	لا يتحلل في الماء	قابل للذوبان	لا يتحلل في الماء

(جميع التعاريف والصيغ والرسوم البيانية ومعادلات التفاعلات مذكورة في السجل.)