Koji hemijski elementi imaju kristalnu rešetku? Kristalna rešetka: koncept, vrste, glavne karakteristike

Formiranje molekula iz atoma dovodi do povećanja energije, jer je u normalnim uvjetima molekularno stanje stabilnije od atomskog stanja.

Da biste razmotrili ovu temu, morate znati:

Elektronegativnost je sposobnost atoma da pomjeri zajednički elektronski par prema sebi. (Najelektronegativniji element je fluor.)

Kristalna rešetka - trodimenzionalni uređeni raspored čestica.

Postoje tri glavne vrste hemijskih veza: kovalentne, jonske i metalne.

Metalni priključak karakterističan za metale koji sadrže mali broj elektrona na vanjskom energetskom nivou (1 ili 2, rjeđe 3). Ovi elektroni lako gube kontakt sa jezgrom i slobodno se kreću po komadu metala, formirajući "elektronski oblak" i obezbeđujući komunikaciju sa pozitivno nabijenim ionima koji nastaju nakon uklanjanja elektrona. Kristalna rešetka je metalna. Ovo određuje fizička svojstva metala: visoka toplinska i električna provodljivost, savitljivost i duktilnost, metalni sjaj.

Kovalentna veza nastaje zbog zajedničkog elektronskog para atoma nemetala, pri čemu svaki od njih postiže stabilnu konfiguraciju atoma inertnog elementa.

Ako vezu formiraju atomi iste elektronegativnosti, odnosno razlika u elektronegativnosti dva atoma je nula, elektronski par se nalazi simetrično između dva atoma i veza se naziva kovalentne nepolarne.

Ako vezu formiraju atomi različite elektronegativnosti, a razlika u elektronegativnosti dva atoma leži u rasponu od nula do približno dva (najčešće su to različiti nemetali), tada se zajednički elektronski par pomjera na više elektronegativni element. Na njemu nastaje djelomično negativan naboj (negativni pol molekule), a djelomično pozitivan naboj nastaje na drugom atomu (pozitivni pol molekule). Ova veza se zove kovalentna polarna.

Ako vezu formiraju atomi različite elektronegativnosti, a razlika u elektronegativnosti dva atoma je veća od dva (najčešće se radi o nemetalu i metalu), tada se vjeruje da je elektron u potpunosti prebačen na nemetal. - atom metala. Kao rezultat, ovaj atom postaje negativno nabijeni ion. Atom koji donira elektron je pozitivno nabijen ion. Veza između jona se naziva jonska veza.

Jedinjenja s kovalentnim vezama imaju dvije vrste kristalnih rešetki: atomsku i molekularnu.

U atomskoj kristalnoj rešetki čvorovi sadrže atome povezane jakim kovalentnim vezama. Supstance sa takvom kristalnom rešetkom imaju visoke tačke topljenja, jake su i tvrde i praktično su nerastvorljive u tečnostima. na primjer, dijamant, čvrsti bor, silicijum, germanijum i jedinjenja određenih elemenata sa ugljenikom i silicijumom.

U molekularnoj kristalnoj rešetki čvorovi sadrže molekule povezane slabim međumolekularnim interakcijama. Tvari s takvom rešetkom imaju nisku tvrdoću i niske tačke topljenja, nerastvorljive su ili slabo topljive u vodi, a otopine praktički ne provode električnu struju. Na primjer, led, čvrsti ugljični monoksid (IV) čvrsti vodonik halogenidi, jednostavne čvrste tvari formirane od jednog (plemenitih plinova), dva- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2, O 2, N 2) , tri-(O 3), četiri (P 4), osam (S 8) atomskih molekula. Većina kristalnih organskih spojeva ima molekularnu rešetku.

Spojevi s ionskim vezama imaju ionsku kristalnu rešetku u čijim se čvorovima izmjenjuju pozitivno i negativno nabijeni ioni. Supstance sa jonskom rešetkom vatrostalna i nisko hlapljiva, Imaju relativno veliku tvrdoću, ali su lomljive. Taline i vodene otopine soli i alkalija provode električnu struju.

Primjeri zadataka

1. U kojoj molekuli je kovalentna veza „element – ​​kiseonik“ najpolarnija?

1) SO 2 2) NO 3) Cl 2 O 4) H 2 O

Rješenje:

Polaritet veze određen je razlikom u elektronegativnosti između dva atoma (u ovom slučaju elementa i kisika). Sumpor, dušik i hlor se nalaze pored kiseonika, pa se njihova elektronegativnost neznatno razlikuje. A samo se vodonik nalazi na udaljenosti od kisika, što znači da će razlika u elektronegativnosti biti velika, a veza će biti najpolarnija.

Odgovor: 4)

2. Vodikove veze nastaju između molekula

1) metanol 2) metanal 3) acetilen 4) metil format

Rješenje:

Acetilen uopće ne sadrži visoko elektronegativne elemente. Metanal H 2 CO i metil format HCOOCH 3 ne sadrže vodonik povezan sa jako elektronegativnim elementom. Vodik u njima je u kombinaciji s ugljikom. Ali u metanolu CH 3 OH, vodikova veza se može formirati između atoma vodika jedne hidrokso grupe i atoma kisika druge molekule.

Odgovor: 1)

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 200 0 C. Neobičnost kombinacije "tečni kristali" je u tome što tečno stanje ukazuje na pokretljivost strukture, a kristal na strogo uređenost.

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 obliku kristalna rešetka.

Kristalna ćelija - Ovo struktura sa geometrijski ispravnim rasporedom čestica u prostoru.

U samoj kristalnoj rešetki razlikuju se čvorovi i internodalni prostor.

Ista supstanca u zavisnosti od uslova (str, t,...)postoje 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, "lonsdaleit", 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 ugljenični polimeri. Međutim, sada je postalo poznato da su to i kristalne supstance.

☼ Inače, u čađi su pronađene sjajne crne čestice, koje su nazvane "ugljikom ogledala". Zrcalni ugljik je hemijski inertan, otporan na toplotu, neotporan na 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

	jonski			metal
Ono što je u čvorovima kristalne rešetke, strukturna jedinica	joni	atomi	molekule	atoma i katjona
Vrsta hemijske veze između čestica čvora	jonski		kovalentne: polarne i nepolarne	metal
Interakcione sile između kristalnih čestica	elektrostatički logicno	kovalentna	intermolekularni- novo	elektrostatički logicno
Fizička svojstva zbog kristalne rešetke	· Privlačne sile između jona su jake, · T pl. (vatrostalna), · lako se rastvara u vodi, · talina i rastvor provode električnu struju, neisparljiv (bez mirisa)	· kovalentne veze između atoma su velike, · T pl. i T kip je vrlo, · ne rastvarati u vodi, · talina ne provodi električnu struju	· sile privlačenja između molekula su male, · T pl. ↓, neki su rastvorljivi u vodi, · imaju isparljiv miris	· sile interakcije su velike, · T pl. , Visoka toplotna i električna provodljivost
Agregatno stanje supstance u normalnim uslovima	teško	teško	teško, gasoviti tečnost	teško, tečnost (N g)
Primjeri	većina soli, alkalija, tipičnih metalnih oksida	C (dijamant, grafit), Si, Ge, B, SiO 2, CaC 2, SiC (karbound), BN, Fe 3 C, TaC (t pl. =3800 0 C) Crveni i crni fosfor. Oksidi nekih metala.	svi gasovi, tečnosti, većina nemetala: inertni gasovi, halogeni, H 2, N 2, O 2, O 3, P 4 (belo), S 8. Jedinjenja vodonika nemetala, oksidi nemetala: H 2 O, CO 2 "suhi led". Većina organskih jedinjenja.	Metali, legure

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

1. 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.

		grupa
				III				VII	VIII
P e R I O d								H 2
						N 2	O2	F 2
	III					P 4	S 8	Cl2
								BR 2
								I 2
Tip kristalna rešetka		metal					atomski	molekularni

Jednostavne supstance preostalih elemenata imaju metalnu kristalnu rešetku.

POPRAVLJATI

Proučite materijal sa predavanja i pismeno odgovorite na sljedeća pitanja u svojoj bilježnici:

1. Šta je kristalna rešetka?
2. Koje vrste kristalnih rešetki postoje?
3. 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

Izvršite zadatke na ovu temu:

1. Koju vrstu kristalne rešetke imaju sledeće supstance koje se široko koriste u svakodnevnom životu: voda, sirćetna kiselina (CH 3 COOH), šećer (C 12 H 22 O 11), kalijumovo đubrivo (KCl), rečni pesak (SiO 2) - topljenje tačka 1710 0 C , amonijak (NH 3), kuhinjska so? Donesite opći zaključak: po kojim svojstvima tvari se može odrediti tip njene kristalne rešetke?
2. 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 fizička svojstva svake od četiri supstance .
   
3. Trener br. 1. "kristalne rešetke"
   
4. Trener br. 2. "Probni zadaci"
   
5. 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 primjenjivo u odnosu na strukturnu jedinicu supstance:

a). vode

b). kiseonik

V). dijamant

G). ozona

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 visoko rastvorljiva u vodi, ima visoku tačku topljenja i električno provodljiva, tada je njena kristalna rešetka:

A). molekularni

b). atomski

V). jonski

G). metal

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 četiri tipa kristalnih rešetki: ionske, atomske, molekularne i metalne.

Kristalne rešetke koje se sastoje od jona nazivaju se jonskim. Nastaju od tvari s ionskim vezama. Primjer je kristal natrijum hlorida, u kojem je, kao što je već navedeno, svaki natrijev ion okružen sa šest hloridnih jona, a svaki hloridni ion sa šest natrijevih jona. Ovaj raspored odgovara najgušćem pakovanju ako su ioni predstavljeni kao sfere koje se nalaze u kristalu. Vrlo često su kristalne rešetke prikazane kao što je prikazano na slici, gdje su naznačeni samo relativni položaji čestica, ali ne i njihove veličine.

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

U rešetki natrijum hlorida koordinacioni brojevi oba jona su 6. Dakle, u kristalu natrijum hlorida nemoguće je 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 u odnosu na druge i smanjenja jačine 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, u čijim čvorovima se nalaze pojedinačni atomi, nazivaju se atomske. 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 četiri susjedna atoma. Koordinacioni broj ugljenika u dijamantu je 4 . U dijamantskoj rešetki, kao iu rešetki natrijum hlorida, nema molekula. Cijeli kristal treba posmatrati kao džinovski molekul. Atomska kristalna rešetka je karakteristična za čvrsti bor, silicijum, germanijum i spojeve nekih elemenata sa ugljenikom i silicijumom.

Kristalne rešetke koje se sastoje od molekula (polarnih i nepolarnih) nazivaju se molekularnim.

Molekule u takvim rešetkama su međusobno povezane relativno slabim intermolekularnim silama. Stoga tvari s molekularnom rešetkom imaju nisku tvrdoću i niske točke topljenja, nerastvorljive su ili slabo topljive u vodi, a njihove otopine gotovo ne provode električnu struju. Broj neorganskih supstanci s molekularnom rešetkom je mali.

Primjeri za njih su led, čvrsti ugljični monoksid (IV) („suhi led“), čvrsti vodonik halogenidi, čvrste proste supstance formirane od jednog- (plemeniti gasovi), dva- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2 , O 2 , N 2), tri- (O 3), četiri- (P 4), osam- (S 8) atomskih molekula. Molekularna kristalna rešetka joda prikazana je na Sl. . Većina kristalnih organskih spojeva ima molekularnu rešetku.

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. Pozitivni 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 redu, 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 različitih prostornih orijentacija, na čijim čvorovima se 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 tijelo-centrirane. Ako se čestice materije nalaze samo u uglovima paralelepipeda, takva se rešetka 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 supstanci 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. Vrste kristalnih rešetki su detaljnije predstavljene 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 je svojstvena 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 jedinjenjima 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.

Molekuli koji formiraju kristal mogu biti polarni ili nepolarni. 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 neželjene i transformirati kemijske elemente. Dakle, proučavanje unutrašnje strukture okolnog svijeta može pomoći u razumijevanju suštine i principa strukture svemira.

Koji je u normalnim uslovima gas, na temperaturi od -194°C prelazi u plavu tečnost, a na temperaturi od -218,8°C stvrdne se u snežnu masu koja se sastoji od plavih kristala.

U ovom odeljku ćemo pogledati kako karakteristike hemijskih veza utiču na svojstva čvrstih materija. Opseg temperature za postojanje supstance u čvrstom stanju je određen njenim tačkama ključanja i topljenja. Čvrste tvari se dijele na kristalne i amorfne.
Amorfne supstance nemaju jasnu tačku topljenja - kada se zagreju, postepeno omekšaju i prelaze u tečno stanje. U amorfnom stanju, na primjer, postoji plastelin ili razne smole.

Kristalne tvari karakterizira pravilan raspored čestica od kojih se sastoje: atoma, molekula i jona. - na strogo određenim tačkama u prostoru. Kada su ove tačke povezane pravim linijama, formira se prostorni okvir koji se naziva kristalna rešetka. Tačke na kojima se nalaze kristalne čestice nazivaju se rešetke.

Čvorovi zamišljene rešetke mogu sadržavati ione, atome i molekule. Ove čestice vrše oscilatorna kretanja. Sa porastom temperature raste opseg ovih oscilacija, što po pravilu dovodi do termičkog širenja tijela.

U zavisnosti od vrste čestica koje se nalaze u čvorovima kristalne rešetke i prirode veze između njih, razlikuju se četiri tipa kristalnih rešetki: ionske, atomske, molekularne i metalne (tablica 6).

Jednostavne supstance preostalih elemenata, koje nisu prikazane u tabeli 6, imaju metalnu rešetku.

Jonske kristalne rešetke su one čiji čvorovi sadrže ione. Nastaju od supstanci sa jonskim vezama, koje mogu da vežu i jednostavne Na+, Cl- ione i složene SO 2- 4, OH- ione. Posljedično, ionske kristalne rešetke imaju soli, neke okside i hidrokside metala, odnosno one tvari u kojima postoji ionska kemijska veza. Na primjer, kristal natrijum hlorida je izgrađen od naizmeničnih pozitivnih Na+ i negativnih Cl- jona, formirajući rešetku u obliku kocke. Veze između jona u takvom kristalu su vrlo stabilne. Stoga tvari s ionskim sitom imaju relativno visoku tvrdoću i čvrstoću, vatrostalne su i neisparljive.

Atomske rešetke se izlivaju u kristalne rešetke, u čijim se čvorovima nalaze pojedinačni atomi. U takvim rešetkama atomi su međusobno povezani vrlo jakim kovalentnim vezama. Primjer tvari s ovom vrstom kristalnih rešetki je dijamant, jedna od alotropnih modifikacija ugljika.

Broj tvari s atomskom kristalnom rešetkom nije jako velik. To uključuje kristalni bor, silicijum i germanijum, kao i složene supstance, na primer one koje sadrže silicijum oksid (IV) - SlO2: silicijum dioksid, kvarc, pesak, gorski kristal.

Većina tvari s atomskom kristalnom rešetkom ima vrlo visoke tačke topljenja (na primjer, za dijamant je preko 3500 ºS), jake su i tvrde, praktično nerastvorljive.

Molekularne su kristalne rešetke u kojima se molekuli nalaze na čvorovima. Hemijske veze u ovim molekulima mogu biti polarne ili nepolarne. Unatoč činjenici da su atomi unutar molekula povezani vrlo jakim kovalentnim vezama, slabe sile molekularne privlačnosti djeluju između samih molekula. Stoga tvari s molekularnom kristalnom rešetkom imaju nisku tvrdoću, niske točke topljenja i isparljive su.

Primeri supstanci sa molekularnim kristalnim rešetkama su čvrsta voda - led, čvrsti ugljen monoksid (IV) - "suhi led", čvrsti hlorovodonik i sumporovodik, čvrste jednostavne supstance formirane od jednog- (plemeniti gasovi), dva-, tri- ( O3), četiri- (P4). osam atomskih molekula. Većina čvrstih organskih jedinjenja ima molekularne kristalne rešetke (naftalen, glukoza, šećer).
Supstance s metalnim vezama imaju metalne kristalne rešetke. Na mjestima takvih rešetki nalaze se atomi i ioni (bilo atomi ili ioni, u koje se atomi metala lako pretvaraju, dajući svoje vanjske elektrone za uobičajenu upotrebu). Ova unutrašnja struktura metala određuje njihova karakteristična fizička svojstva: savitljivost, duktilnost, električnu i toplotnu provodljivost, karakterističan metalni sjaj.

Za supstance sa molekularnom strukturom važi zakon konstantnosti sastava koji je otkrio francuski hemičar J. L. Prust (1799-1803). Trenutno je ovaj zakon formuliran na sljedeći način: „Molekularna hemijska jedinjenja, bez obzira na način njihove pripreme, imaju stalan sastav i svojstva. Prustov zakon je jedan od osnovnih zakona hemije. Međutim, za supstance s nemolekularnom strukturom, na primjer ionske, ovaj zakon nije uvijek istinit.

1. Čvrsta, tečna i gasovita stanja materije.

2. Čvrste tvari: amorfne i kristalne.

3. Kristalne rešetke: atomske, jonske, metalne i molekularne.

4. Zakon konstantnosti sastava.

Koja svojstva naftalena su u osnovi njegove upotrebe za zaštitu vunenih proizvoda od moljaca?
Koje osobine amorfnih tijela su primjenjive na prepoznavanje karakternih osobina pojedinih ljudi?

Zašto je aluminijum koji je otkrio danski naučnik K. H. Oersted 1825. godine još dugo smatran plemenitim metalom?

Prisjetite se djela A. Belyaeva “Prodavac zraka” i okarakterizirajte svojstva čvrstog kisika koristeći njegov opis dat u knjizi.
Zašto tačka topljenja metala varira u veoma širokom opsegu? Da biste pripremili odgovor na ovo pitanje, koristite dodatnu literaturu.

Zašto se silicijumski proizvod raspada na komade pri udaru, dok se olovni proizvod samo spljošti? U kom od ovih slučajeva se hemijska veza raspada, a u kojim ne? Zašto?

Sadržaj lekcije beleške sa lekcija podrška okvirnoj prezentaciji lekcija metode ubrzanja interaktivne tehnologije Vježbajte zadaci i vježbe radionice za samotestiranje, obuke, slučajevi, potrage domaća zadaća diskusija pitanja retorička pitanja učenika Ilustracije audio, video i multimedija fotografije, slike, grafike, tabele, dijagrami, humor, anegdote, vicevi, stripovi, parabole, izreke, ukrštene reči, citati Dodaci sažetakačlanci trikovi za radoznale jaslice udžbenici osnovni i dodatni rječnik pojmova ostalo Poboljšanje udžbenika i lekcijaispravljanje grešaka u udžbeniku ažuriranje fragmenta u udžbeniku, elementi inovacije u lekciji, zamjena zastarjelog znanja novim Samo za nastavnike savršene lekcije kalendarski plan za godinu, metodološke preporuke, program diskusije Integrisane lekcije