Всички видове решетки в химията. Кристални решетки. Видове кристални решетки. Обща концепция за металите

Решетъчен тип	Характеристика
Йонни	Състои се от йони. Те образуват вещества с йонни връзки. Имат висока твърдост, крехкост, огнеупорни и слаболетливи, лесно се разтварят в полярни течности и са диелектрици. Топенето на йонни кристали води до нарушаване на геометрично правилната ориентация на йоните един спрямо друг и отслабване на силата на връзката между тях. Следователно техните стопилки (разтвори) провеждат електрически ток. Йонните кристални решетки образуват много соли, оксиди и основи.
Атомен (ковалентен)	Възлите съдържат атоми, които са свързани помежду си чрез ковалентни връзки. Има много атомни кристали. Всички те имат висока точка на топене, неразтворими са в течности, имат висока якост, твърдост и широк диапазон на електропроводимост. Атомните кристални решетки се образуват от елементи от групи III и IV на основните подгрупи (Si, Ge, B, C).

Продължение на таблицата. Z4

Молекулярна

Те се състоят от молекули (полярни и неполярни), които са свързани една с друга чрез слаби водородни, междумолекулни и електростатични сили. Следователно молекулярните кристали имат ниска твърдост, ниски точки на топене, слабо разтворими във вода, не провеждат електричество и са силно летливи. Молекулярната решетка се образува от лед, твърд въглероден диоксид („сух лед“), твърди водородни халиди, твърди прости вещества, образувани от едно- (благородни газове), две- (F 2, Cl 2, Br 2, J 2, H 2, N 2, O 2), три- (O 3), четири- (P 4), осем- (S 8) атомни молекули, много кристални органични съединения.

Метал

Състои се от метални атоми или йони, свързани с метални връзки. Възлите на металните решетки са заети от положителни йони, между които се движат валентни електрони, които са в свободно състояние (електронен газ). Металната скара е издръжлива. Това обяснява твърдостта, ниската летливост и високите точки на топене и кипене, характерни за повечето метали. Той също така определя такива характерни свойства на металите като електрическа и топлопроводимост, блясък, ковкост, пластичност, непрозрачност и фотоелектричен ефект. Чистите метали и сплави имат метална кристална решетка.

Кристалите се разделят на три класа въз основа на електропроводимостта:

Проводници от първи вид– електропроводимост 10 4 - 10 6 (Ohm×cm) -1 – вещества с метална кристална решетка, характеризиращи се с наличието на “токоносители” – свободно движещи се електрони (метали, сплави).

Диелектрици (изолатори)– електропроводимост 10 -10 -10 -22 (Ohm×cm) -1 – вещества с атомна, молекулна и по-рядко йонна решетка, които имат голяма енергия на свързване между частиците (диамант, слюда, органични полимери и др.).

полупроводници – електропроводимост 10 4 -10 -10 (Ohm×cm) -1 – вещества с атомна или йонна кристална решетка, които имат по-слаба енергия на свързване между частиците от изолаторите. С повишаване на температурата електрическата проводимост на полупроводниците се увеличава (сив калай, бор, силиций и др.)

Край на работата -

Тази тема принадлежи към раздела:

Основи на общата химия

На уебсайта прочетете: основи на общата химия. c m drutskaya..

Ако имате нужда от допълнителен материал по тази тема или не сте намерили това, което търсите, препоръчваме да използвате търсенето в нашата база данни с произведения:

Какво ще правим с получения материал:

Ако този материал е бил полезен за вас, можете да го запазите на страницата си в социалните мрежи:

Tweet

Кристални решетки Тип решетка Видове частици в местата на решетката Тип връзка между частиците Примери за вещества Физични свойства на веществата Йонни ЙонниЙонни Това са бинарни съединения на метали (I A и II A), соли, оксиди и хидроксиди на типични метали. Твърди, издръжливи, нелетливи, крехки, огнеупорни, много разтворими във вода, разтвори и стопилки провеждат електрически ток.

Кристални решетки Тип решетка Видове частици в местата на решетката Тип връзка между частиците Примери за вещества Физични свойства на веществата Атомни атоми 1. Ковалентна неполярна - връзката е много силна 2. Ковалентна полярна - връзката е силна Прости вещества: диамант (C), графит (C), бор (B), силиций (Si), червен фосфор. Сложни вещества: алуминиев оксид (Al 2 O 3), силициев оксид (IY) -SiO 2. Много твърд, огнеупорен, нелетлив, неразтворим във вода.

Кристални решетки Тип решетка Видове частици в местата на решетката Тип връзка между частиците Примери за вещества Физични свойства на веществата Молекулни молекули Между молекулите има слаби сили на междумолекулно привличане, а вътре в молекулите има силна ковалентна връзка. Твърди вещества при ниски температури. С обикновени - газове или течности - O 2, H 2, Cl 2, N 2, Br 2, H 2 O, CO 2, HCl, благородни газове, сяра, бял фосфор P 4, йод; органични вещества. Чупливи, летливи, стопими, имат ниска твърдост.

Кристални решетки Вид на решетката Видове частици в местата на решетката Вид връзка между частиците Примери за вещества Физични свойства на веществата Метални атоми, йони Метални, с различна якост Метали и сплави. Металите, които са в I A, II A, IIIA (с изключение на бор), и металите от вторичните подгрупи са ковки, имат метален блясък, топлинна и електрическа проводимост

Според атомно-молекулярната теория на Бойл всички вещества се състоят от молекули, които са в постоянно движение. Но има ли някаква специфична структура във веществата? Или просто са съставени от произволно движещи се молекули?

Видове кристални решетки

Всъщност всички вещества в твърдо състояние имат ясна структура. Атомите и молекулите се движат, но силите на привличане и отблъскване между частиците са балансирани, така че атомите и молекулите са разположени в определена точка в пространството (но продължават да правят малки колебания в зависимост от температурата). Такива структури се наричат кристални решетки. Наричат ​​се местата, в които се намират самите молекули, йони или атоми възли. И разстоянията между възлите се наричат ​​- периоди на идентичност. В зависимост от позицията на частиците в пространството има няколко вида:

1. атомен;
2. йонни;
3. молекулярно;
4. метал.

В течно и газообразно състояние веществата нямат ясна решетка, техните молекули се движат хаотично, поради което нямат форма. Например кислородът, когато е в газообразно състояние, е безцветен газ без мирис; в течно състояние (при -194 градуса) е синкав разтвор. Когато температурата падне до -219 градуса, кислородът преминава в твърдо състояние и става червен. решетка, докато се превръща в снежна маса със син цвят.

Интересното е, че аморфните вещества нямат ясна структура, поради което нямат строги точки на топене и кипене. При нагряване смолата и пластилинът постепенно омекват и стават течни, нямат ясна преходна фаза.

Атомна кристална решетка

Възлите съдържат атоми, както подсказва името. Тези вещества са много здрави и издръжливи, тъй като между частиците се образува ковалентна връзка. Съседните атоми споделят двойка електрони един с друг (или по-скоро техните електронни облаци са наслоени един върху друг) и следователно са много добре свързани помежду си. Най-очевидният пример е диамантът, който има най-голяма твърдост по скалата на Моос. Интересното е, че диамантът, подобно на графита, се състои от въглехидрати. Графитът е много крехко вещество (твърдост по Моос 1), което е ясен пример колко много зависи от вида.

Атомен регион решеткаслабо разпространен в природата, включва: кварц, бор, пясък, силиций, силициев оксид (IV), германий, планински кристал. Тези вещества се характеризират с висока точка на топене, сила и тези съединения са много твърди и неразтворими във вода. Поради много силните връзки между атомите, тези химични съединения почти не взаимодействат с други и провеждат ток много слабо.

Йонна кристална решетка

При този тип йони са разположени във всеки възел. Съответно този тип е характерен за вещества с йонна връзка, например: калиев хлорид, калциев сулфат, меден хлорид, сребърен фосфат, меден хидроксид и т.н. Веществата с такава схема на свързване на частици включват;

• сол;
• метални хидроксиди;
• метални оксиди.

Натриевият хлорид има редуващи се положителни (Na +) и отрицателни (Cl -) йони. Един хлорен йон, разположен във възел, привлича два натриеви йона (поради електромагнитното поле), които се намират в съседни възли. Така се образува куб, в който частиците са свързани помежду си.

Йонната решетка се характеризира със здравина, рефрактерност, стабилност, твърдост и нелетливост. Някои вещества могат да провеждат електричество.

Молекулярна кристална решетка

Възлите на тази структура съдържат молекули, които са плътно опаковани заедно. Такива вещества се характеризират с ковалентни полярни и неполярни връзки. Интересно е, че независимо от ковалентната връзка има много слабо привличане между частиците (поради слабите сили на Ван дер Ваалс). Ето защо такива вещества са много крехки, имат ниски точки на кипене и топене, а също така са летливи. Тези вещества включват: вода, органични вещества (захар, нафталин), въглероден окис (IV), сероводород, благородни газове, дву- (водород, кислород, хлор, азот, йод), три- (озон), четири- (фосфор ), осематомни (сяра) вещества и т.н.

Една от отличителните черти етова е, че структурният и пространствен модел се запазва във всички фази (твърди, течни и газообразни).

Метална кристална решетка

Поради наличието на йони във възлите, металната решетка може да изглежда подобна на йонна решетка. Всъщност това са два напълно различни модела, с различни свойства.

Металът е много по-гъвкав и пластичен от йонния, характеризира се със здравина, висока електрическа и топлопроводимост, тези вещества се топят добре и провеждат добре електрически ток. Това се обяснява с факта, че възлите съдържат положително заредени метални йони (катиони), които могат да се движат в цялата структура, като по този начин осигуряват потока от електрони. Частиците се движат хаотично около своя възел (те нямат достатъчно енергия, за да преминат отвъд), но веднага щом се появи електрическо поле, електроните образуват поток и се втурват от положителната към отрицателната област.

Металната кристална решетка е характерна за металите, например: олово, натрий, калий, калций, сребро, желязо, цинк, платина и др. Освен всичко друго, той е разделен на няколко вида опаковки: шестоъгълни, центрирани по тялото (най-малко плътни) и центрирани по лицето. Първият пакет е типичен за цинк, кобалт, магнезий, вторият за барий, желязо, натрий, третият за мед, алуминий и калций.

По този начин, в зависимост от вида на решеткатазависят много свойства, както и структурата на веществото. Познавайки вида, можете да предвидите например каква ще бъде огнеупорността или здравината на даден обект.

Видео

За повече информация относно кристалните решетки, гледайте нашето видео.

Повечето твърди вещества имат кристална структура. Кристална клеткаизградени от повтарящи се еднакви структурни единици, индивидуални за всеки кристал. Тази структурна единица се нарича "елементарна клетка". С други думи, кристалната решетка служи като отражение на пространствената структура на твърдото тяло.

Кристалните решетки могат да бъдат класифицирани по различни начини.

аз Според симетрията на кристалитерешетките се класифицират на кубични, тетрагонални, ромбични, шестоъгълни.

Тази класификация е удобна за оценка на оптичните свойства на кристалите, както и тяхната каталитична активност.

II. По естеството на частиците, разположени във възлите на решетката и по вида на химичната връзкаима разлика между тях атомни, молекулни, йонни и метални кристални решетки. Видът на връзката в кристала определя разликата в твърдостта, разтворимостта във вода, топлината на разтваряне и топлината на топене и електрическата проводимост.

Важна характеристика на кристала е енергия на кристалната решетка, kJ/mol – енергията, която трябва да се изразходва за унищожаване на даден кристал.

Молекулярна решетка

Молекулярни кристалисе състоят от молекули, задържани в определени позиции на кристалната решетка чрез слаби междумолекулни връзки (сили на Ван дер Ваалс) или водородни връзки. Тези решетки са характерни за вещества с ковалентни връзки.

Има много вещества с молекулярна решетка. Това са голям брой органични съединения (захар, нафталин и др.), кристална вода (лед), твърд въглероден диоксид („сух лед“), твърди водородни халиди, йод, твърди газове, включително благородни,

Енергията на кристалната решетка е минимална за вещества с неполярни и нискополярни молекули (CH 4, CO 2 и др.).

Решетките, образувани от по-полярни молекули, също имат по-висока енергия на кристалната решетка. Най-висока енергия имат решетките с вещества, които образуват водородни връзки (H 2 O, NH 3).

Поради слабото взаимодействие между молекулите, тези вещества са летливи, топими, имат ниска твърдост, не провеждат електрически ток (диелектрици) и имат ниска топлопроводимост.

Атомна решетка

Във възли атомна кристална решеткаима атоми на един или различни елементи, свързани помежду си чрез ковалентни връзки по трите оси. Такива кристаликоито също се наричат ковалентен, са сравнително малко на брой.

Примери за кристали от този тип включват диамант, силиций, германий, калай, както и кристали от сложни вещества като борен нитрид, алуминиев нитрид, кварц и силициев карбид. Всички тези вещества имат решетка, подобна на диамант.

Енергията на кристалната решетка в такива вещества практически съвпада с енергията на химичната връзка (200 – 500 kJ/mol). Това определя техните физични свойства: висока твърдост, точка на топене и точка на кипене.

Електропроводимите свойства на тези кристали са разнообразни: диамант, кварц, борен нитрид са диелектрици; силиций, германий – полупроводници; Металният сив калай провежда добре електричеството.

В кристали с атомна кристална решетка е невъзможно да се разграничи отделна структурна единица. Целият монокристал е една гигантска молекула.

Йонна решетка

Във възли йонна решеткаредуват се положителни и отрицателни йони, между които действат електростатични сили. Йонните кристали образуват съединения с йонни връзки, например натриев хлорид NaCl, калиев флуорид и KF и др. Йонните съединения могат също да включват комплексни йони, например NO 3 -, SO 4 2 -.

Йонните кристали също са гигантска молекула, в която всеки йон е значително повлиян от всички други йони.

Енергията на йонната кристална решетка може да достигне значителни стойности. И така, E (NaCl) = 770 kJ/mol и E (BeO) = 4530 kJ/mol.

Йонните кристали имат високи точки на топене и кипене и висока якост, но са крехки. Много от тях провеждат лошо електричество при стайна температура (около двадесет порядъка по-ниски от металите), но с повишаване на температурата се наблюдава увеличаване на електрическата проводимост.

Метална решетка

Метални кристалидайте примери за най-прости кристални структури.

Металните йони в решетката на метален кристал могат приблизително да се разглеждат под формата на сфери. В твърдите метали тези топки са опаковани с максимална плътност, както се вижда от значителната плътност на повечето метали (от 0,97 g/cm 3 за натрий, 8,92 g/cm 3 за мед до 19,30 g/cm 3 за волфрам и злато). Най-плътната опаковка от топки в един слой е шестоъгълна опаковка, при която всяка топка е заобиколена от шест други топки (в същата равнина). Центровете на всеки три съседни топки образуват равностранен триъгълник.

Свойства на металите като висока пластичност и ковкост показват липса на твърдост в металните решетки: техните равнини се движат доста лесно една спрямо друга.

Валентните електрони участват в образуването на връзки с всички атоми и се движат свободно в целия обем на парче метал. Това се показва от високи стойности на електрическа проводимост и топлопроводимост.

По отношение на енергията на кристалната решетка металите заемат междинно положение между молекулните и ковалентните кристали. Енергията на кристалната решетка е:

По този начин физичните свойства на твърдите тела зависят значително от вида на химичната връзка и структурата.

Строеж и свойства на твърдите тела

Характеристики	кристали
Метал	Йонни	Молекулярна	Атомен
Примери	K, Al, Cr, Fe	NaCl, KNO3	I 2, нафталин	диамант, кварц
Структурни частици	Положителни йони и подвижни електрони	Катиони и аниони	Молекули	Атоми
Вид химична връзка	Метал	Йонни	В молекулите – ковалентен; между молекулите – ван дер ваалсови сили и водородни връзки	Между атомите - ковалентен
t топене	Високо	Високо	ниско	Много високо
точка на кипене	Високо	Високо	ниско	Много високо
Механични свойства	Твърд, ковък, вискозен	Твърд, чуплив	Мек	Много трудно
Електропроводимост	Добри водачи	В твърда форма - диелектрици; в стопилка или разтвор - проводници	Диелектрици	Диелектрици (с изключение на графит)
Разтворимост
във вода	Неразтворим	Разтворим	Неразтворим	Неразтворим
в неполярни разтворители	Неразтворим	Неразтворим	Разтворим	Неразтворим

(Всички дефиниции, формули, графики и уравнения на реакциите са записани.)