Milyen kémiai elemeknek van kristályrácsa? Kristályrács: koncepció, típusok, főbb jellemzők

Az atomokból molekulák képződése energianövekedéshez vezet, mivel normál körülmények között a molekula állapota stabilabb, mint az atomi állapot.

A téma átgondolásához tudnia kell:

Az elektronegativitás az atom azon képessége, hogy egy közös elektronpárt maga felé toljon el. (A legelektronegatívabb elem a fluor.)

Kristályrács - a részecskék háromdimenziós rendezett elrendezése.

A kémiai kötéseknek három fő típusa van: kovalens, ionos és fémes.

Fém csatlakozás olyan fémekre jellemző, amelyek kis számú elektront tartalmaznak a külső energiaszinten (1 vagy 2, ritkábban 3). Ezek az elektronok könnyen elveszítik a kapcsolatot az atommaggal, és szabadon mozognak a fémdarabban, „elektronfelhőt” alkotva, és kommunikációt biztosítanak az elektronok eltávolítása után keletkező pozitív töltésű ionokkal. A kristályrács fém. Ez határozza meg a fémek fizikai tulajdonságait: nagy hő- és elektromos vezetőképesség, alakíthatóság és hajlékonyság, fémes csillogás.

Kovalens kötés A nemfém atomok közös elektronpárja miatt jön létre, amelyek mindegyike egy inert elem atomjának stabil konfigurációját éri el.

Ha egy kötést azonos elektronegativitású atomok alkotnak, vagyis két atom elektronegativitásának különbsége nulla, akkor az elektronpár szimmetrikusan helyezkedik el a két atom között és a kötést ún. kovalens nempoláris.

Ha egy kötést különböző elektronegativitású atomok alkotnak, és a két atom elektronegativitásának különbsége a nulla és körülbelül kettő közötti tartományban van (leggyakrabban ezek különböző nemfémek), akkor a megosztott elektronpár eltolódik elektronegatív elem. Részben negatív töltés keletkezik rajta (a molekula negatív pólusa), és részben pozitív töltés a másik atomon (a molekula pozitív pólusán). Ezt a kapcsolatot hívják kovalens poláris.

Ha egy kötést különböző elektronegativitású atomok alkotnak, és két atom elektronegativitásának különbsége kettőnél nagyobb (leggyakrabban egy nemfém és egy fém), akkor úgy gondolják, hogy az elektron teljesen átkerül a nem - fém atom. Ennek eredményeként ez az atom negatív töltésű ionná válik. Az elektront átadó atom pozitív töltésű ion. Az ionok közötti kötést ún ionos kötés.

A kovalens kötésekkel rendelkező vegyületeknek kétféle kristályrácsa van: atomi és molekuláris.

Az atomi kristályrácsban a csomópontok erős kovalens kötésekkel összekapcsolt atomokat tartalmaznak. Az ilyen kristályrácsos anyagok magas olvadáspontúak, erősek és kemények, és gyakorlatilag nem oldódnak folyadékokban. például gyémánt, szilárd bór, szilícium, germánium és bizonyos elemek szénnel és szilíciummal alkotott vegyületei.

A molekuláris kristályrácsban a csomópontok gyenge intermolekuláris kölcsönhatásokkal összekapcsolt molekulákat tartalmaznak. Az ilyen ráccsal rendelkező anyagok alacsony keménységgel és alacsony olvadásponttal rendelkeznek, vízben oldhatatlanok vagy gyengén oldódnak, és az oldatok gyakorlatilag nem vezetnek elektromos áramot. Például jég, szilárd szén-monoxid (IV) szilárd hidrogén-halogenidek, egyszerű szilárd anyagok, amelyeket egy-(nemesgázok), két- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2, O 2, N 2) alkotnak. , három-(O 3), négy-(P 4), nyolc-(S 8) atomos molekula. A legtöbb kristályos szerves vegyületnek van molekularácsa.

Az ionos kötésekkel rendelkező vegyületeknek ionos kristályrácsuk van, melynek csomópontjaiban pozitív és negatív töltésű ionok váltják egymást. Ionrácsos anyagok tűzálló és alacsony illékonyságú, Viszonylag nagy keménységűek, de törékenyek. A sók és lúgok olvadékai és vizes oldatai elektromos áramot vezetnek.

Példák a feladatokra

1. Melyik molekulában a legpolárisabb az „elem - oxigén” kovalens kötés?

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

Megoldás:

Egy kötés polaritását két atom (jelen esetben egy elem és az oxigén) elektronegativitásbeli különbsége határozza meg. A kén, a nitrogén és a klór az oxigén mellett található, ezért elektronegativitásuk némileg eltér. És csak a hidrogén található az oxigéntől távol, ami azt jelenti, hogy az elektronegativitás különbsége nagy lesz, és a kötés a legpolárisabb.

Válasz: 4)

2. A molekulák között hidrogénkötések jönnek létre

1) metanol 2) metanol 3) acetilén 4) metil-formiát

Megoldás:

Az acetilén egyáltalán nem tartalmaz erősen elektronegatív elemeket. A metanal H 2 CO és a metil-formiát HCOOCH 3 nem tartalmaz erősen elektronegatív elemhez kapcsolódó hidrogént. A bennük lévő hidrogén szénnel egyesül. De a metanol CH 3 OH-ban hidrogénkötés alakulhat ki az egyik hidroxocsoport hidrogénatomja és egy másik molekula oxigénatomja között.

Válasz: 1)

Nem egyes atomok vagy molekulák lépnek kémiai kölcsönhatásba, hanem anyagok.

Feladatunk az anyag szerkezetének megismerése.

Alacsony hőmérsékleten az anyagok stabil szilárd állapotban vannak.

☼ A természet legkeményebb anyaga a gyémánt. Őt tartják minden drágakő és drágakő királyának. Maga a neve pedig görögül „elpusztíthatatlant” jelent. A gyémántokat régóta csodás köveknek tekintik. Úgy tartották, hogy a gyémántot viselő ember nem ismeri a gyomorbetegségeket, nem hat rá a méreg, idős koráig megőrzi emlékét és vidám hangulatát, és élvezi a királyi kegyet.

☼ Az ékszerfeldolgozásnak – vágásnak, polírozásnak – alávetett gyémántot gyémántnak nevezzük.

A termikus rezgések hatására megolvadva a részecskék rendje megbomlik, mozgékonyak lesznek, miközben a kémiai kötés jellege nem bomlik. Így nincs alapvető különbség a szilárd és a folyékony halmazállapot között.

A folyadék folyékonyságot nyer (azaz képes felvenni egy edény alakját).

Folyékony kristályok

A folyadékkristályokat a 19. század végén fedezték fel, de az elmúlt 20-25 évben tanulmányozták. Számos modern technológiájú megjelenítő eszköz, például néhány elektronikus óra és miniszámítógép folyadékkristályokon működik.

Általában a „folyékony kristályok” szavak nem kevésbé szokatlanul hangzanak, mint a „forró jég”. A valóságban azonban a jég is forró lehet, mert... 10 000 atm-nél nagyobb nyomáson. A vízjég 200 0 C feletti hőmérsékleten megolvad. A „folyékony kristályok” kombináció szokatlansága, hogy a folyékony halmazállapot a szerkezet mozgékonyságát jelzi, a kristály pedig szigorú rendezettséget jelent.

Ha egy anyag megnyúlt vagy lamellás alakú és aszimmetrikus szerkezetű többatomos molekulákból áll, akkor olvadáskor ezek a molekulák egymáshoz képest meghatározott módon orientálódnak (hosszú tengelyeik párhuzamosak). Ebben az esetben a molekulák szabadon mozoghatnak egymással párhuzamosan, azaz. a rendszer elnyeri a folyadékra jellemző folyékonyság tulajdonságát. Ugyanakkor a rendszer megtartja a rendezett szerkezetet, amely meghatározza a kristályokra jellemző tulajdonságokat.

Az ilyen szerkezet nagy mobilitása lehetővé teszi a nagyon gyenge hatások (termikus, elektromos stb.) általi irányítását, pl. céltudatosan megváltoztatni egy anyag tulajdonságait, beleértve az optikaiakat is, nagyon kis energiaráfordítással, amit a modern technológia alkalmaz.

A kristályrácsok fajtái

Bármely kémiai anyagot nagyszámú azonos részecske alkot, amelyek egymással kapcsolatban vannak.

Alacsony hőmérsékleten, amikor a hőmozgás nehézkes, a részecskék szigorúan térben és formában orientálódnak kristályrács.

Kristály cella - Ez szerkezet a részecskék térbeli geometriailag helyes elrendezésével.

Magában a kristályrácsban csomópontokat és internodális teret különböztetnek meg.

Ugyanaz az anyag a körülményektől függően (p, t,...) különféle kristályformákban létezik (azaz különböző kristályrácsokkal rendelkeznek) - allotróp módosulatok, amelyek tulajdonságaiban különböznek.

Például a szén négy változata ismert: grafit, gyémánt, karbin és lonsdaleit.

☼ A kristályos szén negyedik fajtája, a „lonsdaleite” kevéssé ismert. Meteoritokban fedezték fel és mesterségesen szerezték be, szerkezetét pedig még vizsgálják.

☼ A kormot, a kokszot és a szenet amorf szénpolimerek közé sorolták. Mára azonban ismertté vált, hogy ezek is kristályos anyagok.

☼ A koromban egyébként fényes fekete részecskéket találtak, amelyeket „tükörszénnek” neveztek. A tükörszén kémiailag inert, hőálló, gázokat és folyadékokat át nem eresztő, sima felületű és teljesen kompatibilis az élő szövetekkel.

☼ A grafit név az olasz „graffito” szóból ered – írok, rajzolok. A grafit sötétszürke kristály, gyenge fémes fényű és rétegrácsos. A grafitkristály egyes atomrétegei, amelyek egymással viszonylag gyengén kapcsolódnak, könnyen elválaszthatók egymástól.

A KRISTÁLYRÁCSOK TÍPUSAI

	ión			fém
Mi van a kristályrács csomópontjaiban, szerkezeti egység	ionok	atomok	molekulák	atomok és kationok
A csomópont részecskéi közötti kémiai kötés típusa	ión		kovalens: poláris és nem poláris	fém
A kristályrészecskék közötti kölcsönhatási erők	elektrosztatikus logikus	kovalens	intermolekuláris- új	elektrosztatikus logikus
Fizikai tulajdonságok a kristályrácsnak köszönhetően	· az ionok közötti vonzóerők erősek, · T pl. (tűzálló), · könnyen oldódik vízben, · az olvadék és az oldat elektromos áramot vezet, nem illékony (nincs szaga)	· az atomok közötti kovalens kötések nagyok, · T pl. és T kip nagyon, · nem oldódik vízben, · az olvadék nem vezet elektromos áramot	· a molekulák közötti vonzási erők kicsik, · T pl. ↓, néhány vízben oldódik, · illékony szaga van	· a kölcsönhatási erők nagyok, · T pl. , Magas hő- és elektromos vezetőképesség
Egy anyag aggregált állapota normál körülmények között	kemény	kemény	kemény, gáznemű folyékony	kemény, folyadék (N g)
Példák	a legtöbb só, lúg, tipikus fém-oxid	C (gyémánt, grafit), Si, Ge, B, SiO 2, CaC 2, SiC (karborundum), BN, Fe 3 C, TaC (t pl. =3800 0 C) Vörös és fekete foszfor. Egyes fémek oxidjai.	minden gáz, folyadék, a legtöbb nemfém: inert gázok, halogének, H 2, N 2, O 2, O 3, P 4 (fehér), S 8. Nem fémek hidrogénvegyületei, nem fémek oxidjai: H 2 O, CO 2 "szárazjég". A legtöbb szerves vegyület.	Fémek, ötvözetek

Ha a kristálynövekedés sebessége hűtéskor alacsony, üveges állapot (amorf) képződik.

1. Egy elem periódusos rendszerbeli helyzete és egyszerű anyagának kristályrácsa közötti kapcsolat.

Szoros kapcsolat van egy elem periódusos rendszerben elfoglalt helyzete és a megfelelő elemi anyag kristályrácsa között.

		csoport
				III				VII	VIII
P e R És O d								H 2
						N 2	O2	F 2
	III					P 4	S 8	Cl2
								BR 2
								én 2
típus kristályrács		fém					atom	molekuláris

A fennmaradó elemek egyszerű anyagai fémes kristályrácsot tartalmaznak.

RÖGZÍTŐ

Tanulmányozza át az előadás anyagát, és válaszoljon a következő kérdésekre írásban a füzetébe:

1. Mi az a kristályrács?
2. Milyen típusú kristályrácsok léteznek?
3. Jellemezze az egyes kristályrács típusokat a terv szerint: Mi van a kristályrács csomópontjaiban, szerkezeti egység → A csomópont részecskéi közötti kémiai kötés típusa → A kristály részecskéi közötti kölcsönhatási erők → A kristályból adódó fizikai tulajdonságok rács → Az anyag aggregált állapota normál körülmények között → Példák

Végezze el a feladatokat ebben a témában:

1. Milyen típusú kristályrácsuk van a mindennapi életben széles körben használt anyagoknak: víz, ecetsav (CH 3 COOH), cukor (C 12 H 22 O 11), kálium műtrágya (KCl), folyami homok (SiO 2) - olvadás pont 1710 0 C , ammónia (NH 3), konyhasó? Vegyünk egy általános következtetést: egy anyag milyen tulajdonságai alapján határozható meg a kristályrács típusa?
2. A megadott anyagok képleteinek felhasználásával: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - határozza meg az egyes vegyületek kristályrácsának típusát (ionos, molekuláris), és ennek alapján írja le mind a négy anyag fizikai tulajdonságait .
   
3. 1. számú edző. "Kristályrácsok"
   
4. 2. számú edző. "Tesztfeladatok"
   
5. Teszt (önkontroll):

1) Azok az anyagok, amelyeknek általában molekuláris kristályrácsa van:

a) tűzálló és vízben jól oldódik
b). olvadó és illékony
V). Szilárd és elektromosan vezetőképes
G). Hővezető és műanyag

2) A „molekula” fogalma nem alkalmazható az anyag szerkezeti egységéhez képest:

a) víz

b). oxigén

V). gyémánt

G). ózon

3) Az atomi kristályrács a következőkre jellemző:

a) alumínium és grafit

b). kén és jód

V). szilícium-oxid és nátrium-klorid

G). gyémánt és bór

4) Ha egy anyag vízben jól oldódik, olvadáspontja magas, és elektromosan vezetőképes, akkor a kristályrács:

A). molekuláris

b). atom

V). ión

G). fém

A szilárd anyagok általában kristályos szerkezetűek. Jellemzője a részecskék helyes elrendezése a tér szigorúan meghatározott pontjain. Ha ezeket a pontokat gondolatilag összekötjük egymást metsző egyenesekkel, akkor egy térbeli keret alakul ki, amelyet ún kristályrács.

Azokat a pontokat, ahol a részecskék találhatók, ún kristályrács csomópontok. Egy képzeletbeli rács csomópontjai ionokat, atomokat vagy molekulákat tartalmazhatnak. Oszcilláló mozgásokat végeznek. A hőmérséklet növekedésével a rezgések amplitúdója nő, ami a testek hőtágulásában nyilvánul meg.

A részecskék típusától és a köztük lévő kapcsolat jellegétől függően négyféle kristályrácsot különböztetünk meg: ionos, atomi, molekuláris és fémes.

Az ionokból álló kristályrácsokat ionosnak nevezzük. Ionos kötésekkel rendelkező anyagok alkotják őket. Példa erre a nátrium-klorid kristály, amelyben, mint már említettük, minden nátriumiont hat kloridion vesz körül, és mindegyik kloridiont hat nátriumion vesz körül. Ez az elrendezés akkor felel meg a legsűrűbb tömítésnek, ha az ionokat a kristályban elhelyezkedő gömbökként ábrázoljuk. Nagyon gyakran a kristályrácsokat az ábrán látható módon ábrázolják, ahol csak a részecskék egymáshoz viszonyított helyzete van feltüntetve, méretük azonban nem.

Egy adott részecskével egy kristályban vagy egy egyedi molekulában a legközelebbi szomszédos részecskék számát ún. koordinációs szám.

A nátrium-klorid-rácsban mindkét ion koordinációs száma 6. Tehát egy nátrium-klorid kristályban nem lehet külön-külön sómolekulákat elkülöníteni. Egyik sem létezik. Az egész kristályt egy óriási makromolekulának kell tekinteni, amely egyenlő számú Na + és Cl - ionból áll, Na n Cl n, ahol n nagy szám. Az ilyen kristályokban az ionok közötti kötések nagyon erősek. Ezért az ionrácsos anyagok viszonylag nagy keménységgel rendelkeznek. Tűzállóak és alacsonyan repülnek.

Az ionos kristályok megolvadása az ionok egymáshoz viszonyított geometriailag helyes orientációjának megzavarásához és a köztük lévő kötés erősségének csökkenéséhez vezet. Ezért olvadékaik elektromos áramot vezetnek. Az ionos vegyületek általában könnyen oldódnak poláris molekulákból álló folyadékokban, például vízben.

A kristályrácsokat, amelyek csomópontjaiban egyedi atomok vannak, atomoknak nevezzük. Az ilyen rácsokban lévő atomok erős kovalens kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Példa erre a gyémánt, a szén egyik módosulata. A gyémánt szénatomokból áll, amelyek mindegyike négy szomszédos atomhoz kapcsolódik. A szén koordinációs száma a gyémántban 4 . A gyémántrácsban, akárcsak a nátrium-klorid-rácsban, nincsenek molekulák. Az egész kristályt óriási molekulának kell tekinteni. Az atomi kristályrács a szilárd bórra, szilíciumra, germániumra és egyes elemek szénnel és szilíciummal alkotott vegyületeire jellemző.

A (poláris és nem poláris) molekulákból álló kristályrácsokat molekulárisnak nevezzük.

Az ilyen rácsokban lévő molekulák viszonylag gyenge intermolekuláris erőkkel kapcsolódnak egymáshoz. Ezért a molekularácsos anyagok alacsony keménységűek és alacsony olvadáspontúak, vízben oldhatatlanok vagy gyengén oldódnak, és oldataik szinte nem vezetnek elektromos áramot. A molekuláris ráccsal rendelkező szervetlen anyagok száma kicsi.

Ilyenek például a jég, a szilárd szén-monoxid (IV) („szárazjég”), a szilárd hidrogén-halogenidek, a szilárd egyszerű anyagok, amelyeket egy- (nemesgázok), két- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2, O 2, N 2), három- (O 3), négy- (P 4), nyolc- (S 8) atomos molekulák. A jód molekuláris kristályrácsát az ábra mutatja. . A legtöbb kristályos szerves vegyületnek van molekularácsa.

Számos fizikai és kémiai reakció végrehajtásakor az anyag szilárd halmazállapotba kerül. Ebben az esetben a molekulák és az atomok hajlamosak olyan térbeli sorrendbe rendeződni, amelyben az anyagrészecskék közötti kölcsönhatási erők maximálisan kiegyensúlyozottak lennének. Így érhető el a szilárd anyag szilárdsága. Az atomok, miután elfoglaltak egy bizonyos pozíciót, kis oszcillációs mozgásokat hajtanak végre, amelyek amplitúdója a hőmérséklettől függ, de helyzetük a térben rögzített marad. A vonzás és a taszítás erői bizonyos távolságban kiegyensúlyozzák egymást.

Modern elképzelések az anyag szerkezetéről

A modern tudomány azt állítja, hogy az atom egy töltött magból, amely pozitív töltést hordoz, és elektronokból, amelyek negatív töltést hordoznak. Több ezer billió fordulat/másodperc sebességgel az elektronok keringenek pályájukon, és elektronfelhőt hoznak létre az atommag körül. Az atommag pozitív töltése számszerűen megegyezik az elektronok negatív töltésével. Így az anyag atomja elektromosan semleges marad. Lehetséges kölcsönhatások más atomokkal akkor lépnek fel, amikor az elektronok leválik az anyaatomról, és ezáltal megzavarják az elektromos egyensúlyt. Az egyik esetben az atomok egy bizonyos sorrendben vannak elrendezve, amit kristályrácsnak neveznek. Egy másikban az atommagok és elektronok összetett kölcsönhatása miatt különféle típusú és összetettségű molekulákká egyesülnek.

A kristályrács definíciója

Összességében az anyagok különféle típusú kristályrácsai különböző térbeli orientációjú hálózatok, amelyek csomópontjaiban ionok, molekulák vagy atomok helyezkednek el. Ezt a stabil geometriai térbeli helyzetet az anyag kristályrácsának nevezzük. Egy kristálycella csomópontjai közötti távolságot identitásperiódusnak nevezzük. A cella csomópontjainak térbeli szögeit paramétereknek nevezzük. A kötések felépítésének módszere szerint a kristályrácsok lehetnek egyszerűek, bázisközpontúak, arcközpontúak és testközpontúak. Ha az anyag részecskéi csak a paralelepipedon sarkaiban helyezkednek el, akkor egy ilyen rácsot egyszerűnek nevezünk. Az alábbiakban látható egy példa egy ilyen rácsra:

Ha a csomópontokon kívül az anyag részecskéi a térátlók közepén helyezkednek el, akkor az anyagban lévő részecskéknek ezt az elrendezését testközpontú kristályrácsnak nevezzük. Ez a típus jól látható az ábrán.

Ha a rács csúcsaiban lévő csomópontokon kívül van egy csomópont azon a helyen, ahol a paralelepipedon képzeletbeli átlói metszik egymást, akkor van egy arcközpontú rács.

A kristályrácsok fajtái

Az anyagot alkotó különböző mikrorészecskék határozzák meg a különböző típusú kristályrácsokat. Meg tudják határozni a kristályon belüli mikrorészecskék közötti kapcsolatok kialakításának elvét. A kristályrácsok fizikai típusai ionos, atomi és molekulárisak. Ide tartoznak a különböző típusú fémkristályrácsok is. A kémia az elemek belső szerkezetének alapelveit vizsgálja. A kristályrácsok típusait az alábbiakban mutatjuk be részletesebben.

Ionos kristályrácsok

Az ilyen típusú kristályrácsok ionos kötéssel rendelkező vegyületekben vannak jelen. Ebben az esetben a rácshelyek ellentétes elektromos töltésű ionokat tartalmaznak. Az elektromágneses térnek köszönhetően az interionos kölcsönhatás erői meglehetősen erősek, és ez határozza meg az anyag fizikai tulajdonságait. A közös jellemzők a tűzállóság, a sűrűség, a keménység és az elektromos áramvezetési képesség. Az ionos típusú kristályrácsok olyan anyagokban találhatók, mint az asztali só, a kálium-nitrát és mások.

Atom kristályrácsok

Az anyag ilyen típusú szerkezete olyan elemekben rejlik, amelyek szerkezetét kovalens kémiai kötések határozzák meg. Az ilyen típusú kristályrácsok a csomópontokban egyedi atomokat tartalmaznak, amelyek erős kovalens kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Ez a fajta kötés akkor jön létre, amikor két azonos atom „megosztja” az elektronokat, és ezáltal közös elektronpárt képez a szomszédos atomok számára. Ennek a kölcsönhatásnak köszönhetően a kovalens kötések egy bizonyos sorrendben egyenletesen és erősen kötik az atomokat. Az atom típusú kristályrácsokat tartalmazó kémiai elemek kemények, magas olvadáspontúak, rossz elektromos vezetők és kémiailag inaktívak. A hasonló belső szerkezetű elemek klasszikus példái közé tartozik a gyémánt, a szilícium, a germánium és a bór.

Molekuláris kristályrácsok

Azok az anyagok, amelyek molekuláris típusú kristályrácsot tartalmaznak, stabil, kölcsönhatásban lévő, szorosan egymásra épülő molekulák rendszerét alkotják, amelyek a kristályrács csomópontjain helyezkednek el. Az ilyen vegyületekben a molekulák megőrzik térbeli helyzetüket gáz-, folyékony és szilárd fázisban. A kristály csomópontjain a molekulákat gyenge van der Waals erők tartják össze, amelyek több tízszer gyengébbek, mint az ionos kölcsönhatási erők.

A kristályt alkotó molekulák polárisak vagy nem polárisak lehetnek. A molekulákban az elektronok spontán mozgása és az atommagok rezgései miatt az elektromos egyensúly elmozdulhat - így keletkezik egy pillanatnyi elektromos dipólusmomentum. A megfelelően orientált dipólusok vonzó erőket hoznak létre a rácsban. A szén-dioxid és a paraffin tipikus példái a molekuláris kristályrácsos elemeknek.

Fém kristályrácsok

A fémkötés rugalmasabb és képlékenyebb, mint az ionos kötés, bár úgy tűnhet, hogy mindkettő ugyanazon az elven alapul. A fémek kristályrácsainak típusai megmagyarázzák jellemző tulajdonságaikat - például a mechanikai szilárdságot, a hő- és elektromos vezetőképességet, valamint az olvaszthatóságot.

A fémkristályrács megkülönböztető jellemzője a pozitív töltésű fémionok (kationok) jelenléte a rács helyein. A csomópontok között elektronok vannak, amelyek közvetlenül részt vesznek a rács körüli elektromos mező létrehozásában. A kristályrácson belül mozgó elektronok számát elektrongáznak nevezzük.

Elektromos tér hiányában a szabad elektronok kaotikus mozgást végeznek, véletlenszerűen kölcsönhatásba lépve a rácsionokkal. Minden ilyen kölcsönhatás megváltoztatja a negatív töltésű részecske lendületét és mozgási irányát. Az elektronok elektromos mezőjükkel kationokat vonzanak magukhoz, kiegyenlítve kölcsönös taszításukat. Bár az elektronok szabadnak számítanak, energiájuk nem elegendő ahhoz, hogy elhagyják a kristályrácsot, így ezek a töltött részecskék folyamatosan a határain belül vannak.

Az elektromos tér jelenléte többletenergiát ad az elektrongáznak. A fémek kristályrácsában az ionokkal való kapcsolat nem erős, így az elektronok könnyen elhagyják a határait. Az elektronok erővonalak mentén mozognak, pozitív töltésű ionokat hagyva maguk után.

következtetéseket

A kémia nagy jelentőséget tulajdonít az anyag belső szerkezetének tanulmányozásának. A különféle elemek kristályrácsainak típusai meghatározzák tulajdonságaik szinte teljes körét. A kristályok befolyásolásával és belső szerkezetük megváltoztatásával lehetőség nyílik egy anyag kívánt tulajdonságainak fokozására és a nemkívánatosak eltávolítására és a kémiai elemek átalakítására. Így a környező világ belső szerkezetének tanulmányozása segíthet megérteni az univerzum szerkezetének lényegét és elveit.

Ami normál körülmények között gáz, -194 ° C hőmérsékleten kék folyadékká alakul, és -218,8 ° C hőmérsékleten kék kristályokból álló hószerű masszává keményedik.

Ebben a részben megvizsgáljuk, hogy a kémiai kötések jellemzői hogyan befolyásolják a szilárd anyagok tulajdonságait. Egy anyag szilárd halmazállapotú létezésének hőmérsékleti tartományát a forráspontja és az olvadáspontja határozza meg. A szilárd anyagokat kristályosra és amorfra osztják.
Az amorf anyagoknak nincs tiszta olvadáspontjuk - hevítéskor fokozatosan meglágyulnak és folyékony halmazállapotúvá válnak. Amorf állapotban van például gyurma vagy különféle gyanták.

A kristályos anyagokat az őket alkotó részecskék megfelelő elrendezése jellemzi: atomok, molekulák és ionok. - a tér szigorúan meghatározott pontjain. Ha ezeket a pontokat egyenes vonalak kötik össze, akkor egy térbeli keret jön létre, amelyet kristályrácsnak nevezünk. Azokat a pontokat, ahol a kristályrészecskék találhatók, rácsoknak nevezzük.

Egy képzeletbeli rács csomópontjai ionokat, atomokat és molekulákat tartalmazhatnak. Ezek a részecskék oszcilláló mozgásokat végeznek. A hőmérséklet növekedésével ezeknek a rezgéseknek a tartománya növekszik, ami általában a testek hőtágulásához vezet.

A kristályrács csomópontjain elhelyezkedő részecskék típusától és a köztük lévő kapcsolat jellegétől függően négyféle kristályrácsot különböztetünk meg: ionos, atomi, molekuláris és fémes (6. táblázat).

A fennmaradó, a 6. táblázatban nem szereplő elemek egyszerű anyagai fémrácsosak.

Az ionos kristályrácsok azok, amelyek csomópontjai ionokat tartalmaznak. Ionos kötéssel rendelkező anyagok alkotják őket, amelyek mind az egyszerű Na+, Cl- ionokat, mind pedig az összetett SO 2- 4, OH- ionokat képesek megkötni. Következésképpen az ionos kristályrácsok tartalmaznak sókat, fémek oxidjait és hidroxidjait, vagyis azokat az anyagokat, amelyekben ionos kémiai kötés létezik. Például egy nátrium-klorid kristály váltakozó pozitív Na+ és negatív Cl- ionokból épül fel, és egy kocka alakú rácsot alkot. Az ilyen kristályokban az ionok közötti kötések nagyon stabilak. Ezért az ionszűrős anyagok viszonylag nagy keménységgel és szilárdsággal rendelkeznek, tűzállóak és nem illékonyak.

Az atomi rácsokat kristályrácsokba öntik, amelyek csomópontjaiban egyedi atomok vannak. Az ilyen rácsokban az atomok nagyon erős kovalens kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Az ilyen típusú kristályrácsokkal rendelkező anyagokra példa a gyémánt, a szén egyik allotróp módosulata.

Az atomi kristályrácsos anyagok száma nem túl nagy. Ide tartozik a kristályos bór, szilícium és germánium, valamint összetett anyagok, például szilícium-oxid (IV) - SlO2 tartalmúak: szilícium-dioxid, kvarc, homok, hegyikristály.

A legtöbb atomi kristályrácsos anyag nagyon magas olvadásponttal rendelkezik (például a gyémántnál több mint 3500 ºС), erősek és kemények, gyakorlatilag oldhatatlanok.

A molekuláris kristályrácsok, amelyekben a molekulák a csomópontokban helyezkednek el. Ezekben a molekulákban a kémiai kötések lehetnek polárisak vagy nem polárisak. Annak ellenére, hogy a molekulák belsejében lévő atomokat nagyon erős kovalens kötések kötik össze, maguk a molekulák között gyenge molekuláris vonzási erők hatnak. Ezért a molekuláris kristályrácsokkal rendelkező anyagok alacsony keménységűek, alacsony olvadáspontúak és illékonyak.

A molekuláris kristályrácsos anyagok példái a szilárd víz - jég, szilárd szén-monoxid (IV) - „szárazjég”, szilárd hidrogén-klorid és hidrogén-szulfid, szilárd egyszerű anyagok, amelyeket egy- (nemesgázok), két-, három- ( O3), négy- (P4). nyolcatomos molekulák. A legtöbb szilárd szerves vegyület molekuláris kristályrácsokkal rendelkezik (naftalin, glükóz, cukor).
A fémes kötésekkel rendelkező anyagok fémes kristályrácsokkal rendelkeznek. Az ilyen rácsok helyén atomok és ionok találhatók (akár atomok, akár ionok, amelyekbe a fématomok könnyen átalakulnak, feladva külső elektronjaikat a közös használat érdekében). A fémeknek ez a belső szerkezete határozza meg jellemző fizikai tulajdonságaikat: alakíthatóság, hajlékonyság, elektromos és hővezető képesség, jellegzetes fémes csillogás.

A molekulaszerkezetű anyagokra a J. L. Proust (1799-1803) francia kémikus által felfedezett összetétel állandóság törvénye érvényes. Jelenleg ez a törvény a következőképpen fogalmazódik meg: „A molekuláris kémiai vegyületek, függetlenül az előállítás módjától, állandó összetételűek és tulajdonságokkal rendelkeznek. Proust törvénye a kémia egyik alaptörvénye. A nem molekuláris szerkezetű, például ionos anyagokra azonban ez a törvény nem mindig igaz.

1. Az anyagok szilárd, folyékony és gáz halmazállapota.

2. Szilárd anyagok: amorf és kristályos.

3. Kristályrácsok: atomi, ionos, fémes és molekuláris.

4. Az összetétel állandóságának törvénye.

Milyen tulajdonságai támasztják alá a naftalint a gyapjútermékek molyok elleni védelmére?
Az amorf testek milyen tulajdonságai alkalmazhatók az egyes emberek jellemvonásainak azonosítására?

Miért sorolták sokáig a nemesfémek közé az alumíniumot, amelyet K. H. Oersted dán tudós fedezett fel 1825-ben?

Emlékezzen A. Belyaev „A levegő eladó” című munkájára, és jellemezze a szilárd oxigén tulajdonságait a könyvben megadott leírása alapján.
Miért változik a fémek olvadáspontja nagyon széles tartományban? A kérdésre adott válasz elkészítéséhez használjon további szakirodalmat.

Miért törik darabokra a szilíciumtermék ütközéskor, míg az ólomtermék csak ellaposodik? Ezek közül melyik esetben bomlik fel a kémiai kötés, és melyikben nem? Miért?

Az óra tartalma leckejegyzetek keretóra prezentációgyorsítási módszerek támogatása interaktív technológiák Gyakorlat feladatok és gyakorlatok önellenőrző műhelyek, tréningek, esetek, küldetések házi feladat megbeszélés kérdések szónoki kérdések a tanulóktól Illusztrációk audio, videoklippek és multimédia fényképek, képek, grafikák, táblázatok, diagramok, humor, anekdoták, viccek, képregények, példázatok, mondások, keresztrejtvények, idézetek Kiegészítők absztraktokat cikkek trükkök a kíváncsi kiságyak tankönyvek alap- és kiegészítő szótár egyéb Tankönyvek és leckék javításaa tankönyv hibáinak javítása egy töredék frissítése a tankönyvben, innováció elemei a leckében, az elavult ismeretek újakkal való helyettesítése Csak tanároknak tökéletes leckékévre szóló naptári terv, módszertani ajánlások, vitaprogram Integrált leckék