Jakie pierwiastki chemiczne mają sieć krystaliczną? Sieć krystaliczna: koncepcja, rodzaje, główne cechy

Tworzenie cząsteczek z atomów prowadzi do przyrostu energii, ponieważ w normalnych warunkach stan molekularny jest bardziej stabilny niż stan atomowy.

Aby rozważyć ten temat, musisz wiedzieć:

Elektroujemność to zdolność atomu do przesuwania wspólnej pary elektronów w swoją stronę. (Najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem jest fluor.)

Sieć krystaliczna - trójwymiarowy uporządkowany układ cząstek.

Istnieją trzy główne typy wiązań chemicznych: kowalencyjne, jonowe i metaliczne.

Połączenie metalowe charakterystyczne dla metali zawierających niewielką liczbę elektronów na zewnętrznym poziomie energii (1 lub 2, rzadziej 3). Elektrony te łatwo tracą kontakt z jądrem i swobodnie przemieszczają się po kawałku metalu, tworząc „chmurę elektronów” i zapewniając komunikację z dodatnio naładowanymi jonami powstałymi po usunięciu elektronów. Sieć krystaliczna jest metalowa. Determinuje to właściwości fizyczne metali: wysoką przewodność cieplną i elektryczną, plastyczność i ciągliwość, metaliczny połysk.

Wiązanie kowalencyjne powstaje dzięki wspólnej parze elektronów atomów niemetalu, przy czym każdy z nich osiąga stabilną konfigurację atomu pierwiastka obojętnego.

Jeżeli wiązanie tworzą atomy o tej samej elektroujemności, to znaczy różnica elektroujemności dwóch atomów wynosi zero, para elektronów znajduje się symetrycznie między dwoma atomami i wiązanie nazywa się kowalencyjne niepolarne.

Jeżeli wiązanie tworzą atomy o różnej elektroujemności, a różnica elektroujemności obu atomów mieści się w przedziale od zera do około dwóch (najczęściej są to różne niemetale), wówczas wspólna para elektronów przesuwa się w stronę bardziej element elektroujemny. Powstaje na nim częściowo ujemny ładunek (biegun ujemny cząsteczki), a na drugim atomie powstaje częściowo dodatni ładunek (biegun dodatni cząsteczki). To połączenie nazywa się kowalencyjny polarny.

Jeśli wiązanie tworzą atomy o różnej elektroujemności, a różnica elektroujemności dwóch atomów jest większa niż dwa (najczęściej jest to niemetal i metal), wówczas uważa się, że elektron jest całkowicie przenoszony na nie -atom metalu. W rezultacie atom ten staje się jonem naładowanym ujemnie. Atom oddający elektron jest jonem naładowanym dodatnio. Wiązanie między jonami nazywa się wiązanie jonowe.

Związki posiadające wiązania kowalencyjne mają dwa rodzaje sieci krystalicznych: atomową i molekularną.

W atomowej sieci krystalicznej węzły zawierają atomy połączone silnymi wiązaniami kowalencyjnymi. Substancje o takiej sieci krystalicznej mają wysoką temperaturę topnienia, są mocne i twarde oraz są praktycznie nierozpuszczalne w cieczach. na przykład diament, stały bor, krzem, german i związki niektórych pierwiastków z węglem i krzemem.

W molekularnej sieci krystalicznej węzły zawierają cząsteczki połączone słabymi oddziaływaniami międzycząsteczkowymi. Substancje o takiej siatce mają niską twardość i niską temperaturę topnienia, są nierozpuszczalne lub słabo rozpuszczalne w wodzie, a roztwory praktycznie nie przewodzą prądu elektrycznego. Na przykład lód, stały tlenek węgla (IV), stałe halogenowodory, proste ciała stałe utworzone przez jeden-(gazy szlachetne), dwa- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2, O 2, N 2) , trzy (O 3), cztery (P 4), osiem (S 8) cząsteczki atomowe. Większość krystalicznych związków organicznych ma sieć molekularną.

Związki z wiązaniami jonowymi mają jonową sieć krystaliczną, w której węzłach naprzemiennie występują jony naładowane dodatnio i ujemnie. Substancje posiadające sieć jonową ogniotrwałe i niskolotne, Mają stosunkowo dużą twardość, ale są kruche. Stopy i wodne roztwory soli i zasad przewodzą prąd elektryczny.

Przykłady zadań

1. W której cząsteczce wiązanie kowalencyjne „pierwiastek – tlen” jest najbardziej polarne?

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

Rozwiązanie:

Polarność wiązania jest określona przez różnicę elektroujemności pomiędzy dwoma atomami (w tym przypadku pierwiastkiem i tlenem). Siarka, azot i chlor znajdują się obok tlenu, dlatego ich elektroujemność nieznacznie się różni. I tylko wodór znajduje się w pewnej odległości od tlenu, co oznacza, że ​​​​różnica elektroujemności będzie duża, a wiązanie będzie najbardziej polarne.

Odpowiedź: 4)

2. Pomiędzy cząsteczkami tworzą się wiązania wodorowe

1) metanol 2) metanal 3) acetylen 4) mrówczan metylu

Rozwiązanie:

Acetylen nie zawiera w ogóle pierwiastków wysoce elektroujemnych. Metanal H 2 CO i mrówczan metylu HCOOCH 3 nie zawierają wodoru związanego z pierwiastkiem silnie elektroujemnym. Zawarty w nich wodór łączy się z węglem. Ale w metanolu CH 3 OH wiązanie wodorowe może utworzyć się między atomem wodoru jednej grupy hydroksylowej a atomem tlenu innej cząsteczki.

Odpowiedź 1)

To nie pojedyncze atomy czy cząsteczki wchodzą w interakcje chemiczne, ale substancje.

Naszym zadaniem jest zapoznanie się ze strukturą materii.

W niskich temperaturach substancje znajdują się w stabilnym stanie stałym.

☼ Najtwardszą substancją w przyrodzie jest diament. Uważany jest za króla wszystkich klejnotów i kamieni szlachetnych. A sama jego nazwa oznacza po grecku „niezniszczalny”. Diamenty od dawna uważane są za cudowne kamienie. Wierzono, że osoba nosząca diamenty nie zna chorób żołądka, nie jest dotknięta trucizną, zachowuje pamięć i pogodny nastrój aż do bardzo późnej starości i cieszy się królewską łaską.

☼ Diament, który został poddany obróbce jubilerskiej – cięciu, polerowaniu – nazywany jest diamentem.

Podczas topienia w wyniku drgań termicznych następuje zaburzenie porządku cząstek, stają się one ruchliwe, nie zostaje natomiast zakłócony charakter wiązania chemicznego. Zatem nie ma zasadniczych różnic między stanem stałym i ciekłym.

Ciecz nabiera płynności (tj. zdolności do przyjęcia kształtu naczynia).

Ciekłe kryształy

Ciekłe kryształy odkryto pod koniec XIX wieku, ale badano je w ciągu ostatnich 20–25 lat. Wiele nowoczesnych urządzeń wyświetlających, na przykład niektóre zegarki elektroniczne i minikomputery, działa na ciekłych kryształach.

Ogólnie rzecz biorąc, słowa „ciekłe kryształy” brzmią nie mniej nietypowo niż „gorący lód”. Jednak w rzeczywistości lód może być również gorący, ponieważ... pod ciśnieniem większym niż 10 000 atm. lód wodny topi się w temperaturach powyżej 200 0 C. Niezwykłość kombinacji „ciekłych kryształów” polega na tym, że stan ciekły wskazuje na ruchliwość struktury, a kryształ implikuje ścisłe uporządkowanie.

Jeżeli substancja składa się z cząsteczek wieloatomowych o wydłużonym lub blaszkowatym kształcie i posiadających asymetryczną strukturę, to po stopieniu cząsteczki te są zorientowane w określony sposób względem siebie (ich długie osie są równoległe). W tym przypadku cząsteczki mogą poruszać się swobodnie równolegle do siebie, tj. układ nabywa właściwość płynności charakterystyczną dla cieczy. Jednocześnie układ zachowuje uporządkowaną strukturę, która determinuje właściwości charakterystyczne dla kryształów.

Wysoka mobilność takiej konstrukcji pozwala na sterowanie nią za pomocą bardzo słabych wpływów (termicznych, elektrycznych itp.), tj. celowo zmieniać właściwości substancji, w tym optyczne, przy bardzo niewielkim nakładzie energii, co wykorzystuje współczesna technologia.

Rodzaje sieci krystalicznych

Każda substancja chemiczna składa się z dużej liczby identycznych cząstek, które są ze sobą połączone.

W niskich temperaturach, gdy ruch termiczny jest utrudniony, cząstki są ściśle zorientowane w przestrzeni i formie sieci krystalicznej.

Komórka kryształowa - Ten strukturę z geometrycznie poprawnym rozmieszczeniem cząstek w przestrzeni.

W samej sieci krystalicznej wyróżnia się węzły i przestrzeń międzywęzłową.

Ta sama substancja w zależności od warunków (P, T,...)występuje w różnych postaciach krystalicznych (tj. mają różne sieci krystaliczne) - modyfikacje alotropowe różniące się właściwościami.

Na przykład znane są cztery modyfikacje węgla: grafit, diament, karbyn i lonsdaleit.

☼ Czwarta odmiana węgla krystalicznego, „lonsdaleit”, jest mało znana. Odkryto go w meteorytach i uzyskano sztucznie, a jego struktura wciąż jest badana.

☼ Sadzę, koks i węgiel drzewny sklasyfikowano jako amorficzne polimery węglowe. Jednak obecnie wiadomo, że są to również substancje krystaliczne.

☼ Nawiasem mówiąc, w sadzy znaleziono błyszczące czarne cząsteczki, które nazwano „węglem lustrzanym”. Węgiel lustrzany jest chemicznie obojętny, żaroodporny, nieprzepuszczalny dla gazów i cieczy, ma gładką powierzchnię i jest całkowicie kompatybilny z żywymi tkankami.

☼ Nazwa grafit pochodzi od włoskiego „graffito” – piszę, rysuję. Grafit to ciemnoszary kryształ o słabym metalicznym połysku i ma warstwową siatkę. Poszczególne warstwy atomów w krysztale grafitu, powiązane ze sobą stosunkowo słabo, można łatwo od siebie oddzielić.

RODZAJE KRATÓW KRYSZTAŁOWYCH

	joński			metal
Co znajduje się w węzłach sieci krystalicznej, jednostka strukturalna	jony	atomy	Cząsteczki	atomy i kationy
Rodzaj wiązania chemicznego pomiędzy cząstkami węzła	joński		kowalencyjne: polarne i niepolarne	metal
Siły oddziaływania pomiędzy cząsteczkami kryształu	elektrostatyczny logiczny	kowalencyjny	międzycząsteczkowy- nowy	elektrostatyczny logiczny
Właściwości fizyczne dzięki sieci krystalicznej	· siły przyciągania pomiędzy jonami są duże, · T pl. (oporny), · łatwo rozpuszcza się w wodzie, · stopiony i roztwór przewodzi prąd elektryczny, nielotny (bez zapachu)	· wiązania kowalencyjne pomiędzy atomami są duże, · T pl. i T kip jest bardzo, · nie rozpuszczać w wodzie, · stop nie przewodzi prądu elektrycznego	· siły przyciągania pomiędzy cząsteczkami są małe, · T pl. ↓, niektóre są rozpuszczalne w wodzie, · mają lotny zapach	· siły oddziaływania są duże, · T pl. , Wysoka przewodność cieplna i elektryczna
Skupiony stan substancji w normalnych warunkach	twardy	twardy	twardy, gazowy płyn	twardy, płyn (n G)
Przykłady	większość soli, zasady, typowe tlenki metali	C (diament, grafit), Si, Ge, B, SiO 2, CaC 2, SiC (karborund), BN, Fe 3 C, TaC (t pl. =3800 0 C) Fosfor czerwony i czarny. Tlenki niektórych metali.	wszystkie gazy, ciecze, większość niemetali: gazy obojętne, halogeny, H 2, N 2, O 2, O 3, P 4 (biały), S 8. Związki wodorowe niemetali, tlenki niemetali: H 2 O, CO2 „suchy lód”. Większość związków organicznych.	Metale, stopy

Jeśli szybkość wzrostu kryształów po ochłodzeniu jest niska, tworzy się stan szklisty (amorficzny).

1. Związek między pozycją pierwiastka w układzie okresowym a siecią krystaliczną jego prostej substancji.

Istnieje ścisły związek pomiędzy położeniem pierwiastka w układzie okresowym a siecią krystaliczną odpowiadającej mu substancji elementarnej.

		Grupa
				III				VII	VIII
P mi R I O D								H 2
						N 2	O2	F 2
	III					P 4	S 8	Cl2
								BR 2
								ja 2
Typ sieci krystalicznej		metal					atomowy	molekularny

Proste substancje pozostałych pierwiastków mają metaliczną sieć krystaliczną.

USTALENIE

Przestudiuj materiał wykładowy i odpowiedz pisemnie w zeszycie na następujące pytania:

1. Co to jest sieć krystaliczna?
2. Jakie rodzaje sieci krystalicznych istnieją?
3. Scharakteryzuj każdy typ sieci krystalicznej zgodnie z planem: Co znajduje się w węzłach sieci krystalicznej, jednostka strukturalna → Rodzaj wiązania chemicznego między cząstkami węzła → Siły oddziaływania między cząstkami kryształu → Właściwości fizyczne wynikające z kryształu sieć → Stan skupienia substancji w warunkach normalnych → Przykłady

Wykonaj zadania na ten temat:

1. Jaki rodzaj sieci krystalicznej mają substancje powszechnie stosowane w życiu codziennym: woda, kwas octowy (CH 3 COOH), cukier (C 12 H 22 O 11), nawóz potasowy (KCl), piasek rzeczny (SiO 2) - topienie pkt 1710 0 C , amoniak (NH 3), sól kuchenna? Wyciągnij ogólny wniosek: na podstawie jakich właściwości substancji można określić rodzaj jej sieci krystalicznej?
2. Korzystając ze wzorów podanych substancji: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - określ rodzaj sieci krystalicznej (jonowa, molekularna) każdego związku i na tej podstawie opisz właściwości fizyczne każdej z czterech substancji .
   
3. Trener nr 1. „Sieci kryształowe”
   
4. Trener nr 2. „Zadania testowe”
   
5. Próba (samokontrola):

1) Substancje posiadające molekularną sieć krystaliczną z reguły:

A). ogniotrwały i dobrze rozpuszczalny w wodzie
B). topliwy i lotny
V). Solidne i przewodzące prąd elektryczny
G). Termoprzewodzący i plastikowy

2) Pojęcie „cząsteczki” nie dotyczy w odniesieniu do jednostki strukturalnej substancji:

A). woda

B). tlen

V). diament

G). ozon

3) Atomowa sieć krystaliczna jest charakterystyczna dla:

A). aluminium i grafit

B). siarka i jod

V). tlenek krzemu i chlorek sodu

G). diament i bor

4) Jeżeli substancja jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, ma wysoką temperaturę topnienia i przewodzi prąd elektryczny, to jej sieć krystaliczna ma postać:

A). molekularny

B). atomowy

V). joński

G). metal

Substancje stałe mają zazwyczaj strukturę krystaliczną. Charakteryzuje się prawidłowym rozmieszczeniem cząstek w ściśle określonych punktach przestrzeni. Kiedy te punkty zostaną mentalnie połączone przecinającymi się liniami prostymi, powstaje rama przestrzenna, którą nazywa się sieci krystalicznej.

Punkty, w których znajdują się cząstki, nazywane są węzły sieci krystalicznej. Węzły wyimaginowanej sieci mogą zawierać jony, atomy lub cząsteczki. Wykonują ruchy oscylacyjne. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta amplituda oscylacji, co objawia się rozszerzalnością cieplną ciał.

W zależności od rodzaju cząstek i charakteru połączenia między nimi wyróżnia się cztery typy sieci krystalicznych: jonowe, atomowe, molekularne i metaliczne.

Sieci krystaliczne składające się z jonów nazywane są jonowymi. Tworzą je substancje posiadające wiązania jonowe. Przykładem jest kryształ chlorku sodu, w którym, jak już zauważono, każdy jon sodu jest otoczony przez sześć jonów chlorkowych, a każdy jon chlorkowy przez sześć jonów sodu. Układ ten odpowiada najgęstszemu upakowaniu, jeśli jony są reprezentowane jako kule umieszczone w krysztale. Bardzo często sieci krystaliczne są przedstawiane w sposób pokazany na ryc., gdzie wskazane jest jedynie względne położenie cząstek, ale nie ich rozmiary.

Liczba najbliższych sąsiadujących cząstek blisko danej cząstki w krysztale lub w pojedynczej cząsteczce nazywa się numer koordynacyjny.

W sieci chlorku sodu liczby koordynacyjne obu jonów wynoszą 6. Zatem w krysztale chlorku sodu nie jest możliwe wyizolowanie poszczególnych cząsteczek soli. Nie ma żadnego z nich. Cały kryształ należy uznać za gigantyczną makrocząsteczkę składającą się z równej liczby jonów Na + i Cl -, Na n Cl n, gdzie n jest dużą liczbą. Wiązania pomiędzy jonami w takim krysztale są bardzo silne. Dlatego substancje z siecią jonową mają stosunkowo wysoką twardość. Są ogniotrwałe i nisko latające.

Topienie kryształów jonowych prowadzi do zakłócenia geometrycznie prawidłowej orientacji jonów względem siebie i zmniejszenia siły wiązania między nimi. Dlatego ich stopy przewodzą prąd elektryczny. Związki jonowe na ogół łatwo rozpuszczają się w cieczach składających się z cząsteczek polarnych, takich jak woda.

Sieci krystaliczne, w których węzłach znajdują się pojedyncze atomy, nazywane są atomowymi. Atomy w takich sieciach są połączone ze sobą silnymi wiązaniami kowalencyjnymi. Przykładem jest diament, jedna z modyfikacji węgla. Diament składa się z atomów węgla, z których każdy jest związany z czterema sąsiednimi atomami. Liczba koordynacyjna węgla w diamencie wynosi 4 . W siatce diamentu, podobnie jak w siatce chlorku sodu, nie ma cząsteczek. Cały kryształ należy uważać za gigantyczną cząsteczkę. Sieć krystaliczna atomu jest charakterystyczna dla stałego boru, krzemu, germanu i związków niektórych pierwiastków z węglem i krzemem.

Sieci krystaliczne składające się z cząsteczek (polarnych i niepolarnych) nazywane są molekularnymi.

Cząsteczki w takich sieciach są połączone ze sobą stosunkowo słabymi siłami międzycząsteczkowymi. Dlatego substancje o siatce molekularnej mają niską twardość i niską temperaturę topnienia, są nierozpuszczalne lub słabo rozpuszczalne w wodzie, a ich roztwory prawie nie przewodzą prądu elektrycznego. Liczba substancji nieorganicznych o siatce molekularnej jest niewielka.

Przykładami są lód, stały tlenek węgla (IV) („suchy lód”), stałe halogenowodory, stałe proste substancje utworzone przez jeden- (gazy szlachetne), dwa- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2 , O 2 , N 2), trzy- (O 3), cztero- (P 4), ośmio- (S 8) cząsteczki atomowe. Molekularną sieć krystaliczną jodu pokazano na ryc. . Większość krystalicznych związków organicznych ma sieć molekularną.

Podczas przeprowadzania wielu reakcji fizycznych i chemicznych substancja przechodzi w stały stan skupienia. W tym przypadku cząsteczki i atomy mają tendencję do układania się w taki porządek przestrzenny, w którym siły oddziaływania pomiędzy cząsteczkami materii byłyby maksymalnie zrównoważone. W ten sposób uzyskuje się wytrzymałość substancji stałej. Atomy po zajęciu określonej pozycji wykonują niewielkie ruchy oscylacyjne, których amplituda zależy od temperatury, ale ich położenie w przestrzeni pozostaje stałe. Siły przyciągania i odpychania równoważą się w pewnej odległości.

Współczesne poglądy na temat budowy materii

Współczesna nauka twierdzi, że atom składa się z naładowanego jądra, które ma ładunek dodatni, i elektronów, które niosą ładunki ujemne. Z prędkością kilku tysięcy bilionów obrotów na sekundę elektrony wirują po swoich orbitach, tworząc chmurę elektronów wokół jądra. Dodatni ładunek jądra jest liczbowo równy ujemnemu ładunkowi elektronów. Zatem atom substancji pozostaje elektrycznie obojętny. Możliwe interakcje z innymi atomami mają miejsce, gdy elektrony odłączają się od atomu macierzystego, zakłócając w ten sposób równowagę elektryczną. W jednym przypadku atomy są ułożone w określonej kolejności, co nazywa się siecią krystaliczną. W innym, ze względu na złożone oddziaływanie jąder i elektronów, łączą się one w cząsteczki różnego typu i złożoności.

Definicja sieci krystalicznej

Podsumowując, różne typy sieci krystalicznych substancji to sieci o różnych orientacjach przestrzennych, w których węzłach znajdują się jony, cząsteczki lub atomy. To stabilne geometryczne położenie przestrzenne nazywane jest siecią krystaliczną substancji. Odległość między węzłami jednej komórki kryształowej nazywa się okresem tożsamości. Kąty przestrzenne, pod którymi znajdują się węzły komórkowe, nazywane są parametrami. Zgodnie z metodą konstruowania wiązań sieci krystaliczne mogą być proste, skupione na podstawie, skupione na twarzy i skupione na ciele. Jeśli cząstki materii znajdują się tylko w rogach równoległościanu, taką sieć nazywa się prostą. Przykład takiej kraty pokazano poniżej:

Jeżeli oprócz węzłów cząstki substancji znajdują się w środku przekątnych przestrzennych, wówczas taki układ cząstek w substancji nazywa się siecią krystaliczną skupioną na ciele. Ten typ jest wyraźnie pokazany na rysunku.

Jeżeli oprócz węzłów na wierzchołkach sieci znajduje się węzeł w miejscu przecięcia wyimaginowanych przekątnych równoległościanu, wówczas mamy sieć typu centrowanego na ścianie.

Rodzaje sieci krystalicznych

Różne mikrocząstki tworzące substancję determinują różne typy sieci krystalicznych. Potrafią określić zasadę budowania połączeń pomiędzy mikrocząstkami wewnątrz kryształu. Fizyczne typy sieci krystalicznych są jonowe, atomowe i molekularne. Obejmuje to również różne rodzaje metalowych sieci krystalicznych. Chemia bada zasady wewnętrznej struktury pierwiastków. Rodzaje sieci krystalicznych przedstawiono bardziej szczegółowo poniżej.

Jonowe sieci krystaliczne

Tego typu sieci krystaliczne występują w związkach z wiązaniem jonowym. W tym przypadku miejsca sieciowe zawierają jony o przeciwnych ładunkach elektrycznych. Dzięki polu elektromagnetycznemu siły oddziaływania międzyjonowego są dość silne, co determinuje właściwości fizyczne substancji. Wspólnymi cechami są ogniotrwałość, gęstość, twardość i zdolność przewodzenia prądu elektrycznego. Jonowe typy sieci krystalicznych występują w substancjach takich jak sól kuchenna, azotan potasu i inne.

Atomowe sieci krystaliczne

Ten typ struktury materii jest nieodłączny od pierwiastków, których strukturę wyznaczają kowalencyjne wiązania chemiczne. Tego typu sieci krystaliczne zawierają w węzłach pojedyncze atomy, połączone ze sobą silnymi wiązaniami kowalencyjnymi. Ten typ wiązania występuje, gdy dwa identyczne atomy „współdzielą” elektrony, tworząc w ten sposób wspólną parę elektronów dla sąsiednich atomów. Dzięki temu oddziaływaniu wiązania kowalencyjne wiążą atomy równomiernie i silnie w określonej kolejności. Pierwiastki chemiczne zawierające sieci krystaliczne typu atomowego są twarde, mają wysoką temperaturę topnienia, są słabymi przewodnikami prądu elektrycznego i są nieaktywne chemicznie. Klasycznymi przykładami pierwiastków o podobnej strukturze wewnętrznej są diament, krzem, german i bor.

Molekularne sieci krystaliczne

Substancje posiadające molekularny typ sieci krystalicznej to układ stabilnych, oddziałujących, ściśle upakowanych cząsteczek, które znajdują się w węzłach sieci krystalicznej. W takich związkach cząsteczki zachowują swoje położenie przestrzenne w fazie gazowej, ciekłej i stałej. W węzłach kryształu cząsteczki są utrzymywane razem przez słabe siły van der Waalsa, które są dziesiątki razy słabsze niż siły oddziaływania jonowego.

Cząsteczki tworzące kryształ mogą być polarne lub niepolarne. W wyniku spontanicznego ruchu elektronów i drgań jąder w cząsteczkach równowaga elektryczna może się przesunąć – w ten sposób powstaje chwilowy elektryczny moment dipolowy. Odpowiednio zorientowane dipole wytwarzają siły przyciągające w sieci. Dwutlenek węgla i parafina są typowymi przykładami pierwiastków z molekularną siecią krystaliczną.

Metalowe sieci krystaliczne

Wiązanie metaliczne jest bardziej elastyczne i ciągliwe niż wiązanie jonowe, chociaż może się wydawać, że oba opierają się na tej samej zasadzie. Rodzaje sieci krystalicznych metali wyjaśniają ich typowe właściwości - takie jak wytrzymałość mechaniczna, przewodność cieplna i elektryczna oraz topliwość.

Charakterystyczną cechą metalowej sieci krystalicznej jest obecność dodatnio naładowanych jonów metali (kationów) w miejscach tej sieci. Pomiędzy węzłami znajdują się elektrony, które bezpośrednio biorą udział w tworzeniu pola elektrycznego wokół sieci. Liczba elektronów poruszających się w tej sieci krystalicznej nazywana jest gazem elektronowym.

W przypadku braku pola elektrycznego swobodne elektrony wykonują ruch chaotyczny, losowo oddziałując z jonami sieci. Każde takie oddziaływanie zmienia pęd i kierunek ruchu ujemnie naładowanej cząstki. Elektrony swoim polem elektrycznym przyciągają do siebie kationy, równoważąc ich wzajemne odpychanie. Chociaż elektrony są uważane za wolne, ich energia nie jest wystarczająca, aby opuścić sieć krystaliczną, więc te naładowane cząstki stale znajdują się w jej granicach.

Obecność pola elektrycznego daje gazowi elektronowemu dodatkową energię. Połączenie z jonami w sieci krystalicznej metali nie jest silne, dlatego elektrony łatwo opuszczają jej granice. Elektrony poruszają się wzdłuż linii siły, pozostawiając dodatnio naładowane jony.

wnioski

Chemia przywiązuje dużą wagę do badania wewnętrznej struktury materii. Rodzaje sieci krystalicznych poszczególnych pierwiastków determinują niemal cały zakres ich właściwości. Oddziałując na kryształy i zmieniając ich strukturę wewnętrzną, można wzmocnić pożądane właściwości substancji i usunąć niepożądane oraz przekształcić pierwiastki chemiczne. Zatem badanie wewnętrznej struktury otaczającego świata może pomóc w zrozumieniu istoty i zasad struktury wszechświata.

Który w normalnych warunkach jest gazem, w temperaturze -194°C zamienia się w niebieską ciecz, a w temperaturze -218,8°C twardnieje, tworząc śnieżnobiałą masę składającą się z niebieskich kryształków.

W tej części przyjrzymy się, jak charakterystyka wiązań chemicznych wpływa na właściwości ciał stałych. Zakres temperatur istnienia substancji w stanie stałym zależy od jej temperatur wrzenia i topnienia. Ciała stałe dzielą się na krystaliczne i amorficzne.
Substancje amorficzne nie mają wyraźnej temperatury topnienia - po podgrzaniu stopniowo miękną i zmieniają się w stan płynny. W stanie amorficznym występuje na przykład plastelina lub różne żywice.

Substancje krystaliczne charakteryzują się prawidłowym ułożeniem cząstek, z których się składają: atomów, cząsteczek i jonów. - w ściśle określonych punktach przestrzeni. Gdy punkty te zostaną połączone liniami prostymi, powstaje przestrzenna struktura zwana siecią krystaliczną. Punkty, w których znajdują się cząstki kryształów, nazywane są sieciami.

Węzły wyimaginowanej sieci mogą zawierać jony, atomy i cząsteczki. Cząstki te wykonują ruchy oscylacyjne. Wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się zakres tych oscylacji, co z reguły prowadzi do rozszerzalności cieplnej ciał.

W zależności od rodzaju cząstek znajdujących się w węzłach sieci krystalicznej oraz charakteru połączenia między nimi wyróżnia się cztery typy sieci krystalicznych: jonowe, atomowe, molekularne i metaliczne (tab. 6).

Substancje proste pozostałych pierwiastków, nieprzedstawione w tabeli 6, mają metalową siatkę.

Jonowe sieci krystaliczne to takie, których węzły zawierają jony. Tworzą je substancje posiadające wiązania jonowe, które mogą wiązać zarówno proste jony Na+, Cl-, jak i złożone jony SO 2-4, OH-. W związku z tym jonowe sieci krystaliczne mają sole, niektóre tlenki i wodorotlenki metali, czyli te substancje, w których istnieje jonowe wiązanie chemiczne. Na przykład kryształ chlorku sodu zbudowany jest z naprzemiennych dodatnich jonów Na+ i ujemnych jonów Cl-, tworząc siatkę w kształcie sześcianu. Wiązania pomiędzy jonami w takim krysztale są bardzo trwałe. Dlatego substancje z sitem jonowym mają stosunkowo dużą twardość i wytrzymałość, są ogniotrwałe i nielotne.

Sieci atomowe wlewa się do sieci krystalicznych, w których węzłach znajdują się pojedyncze atomy. W takich sieciach atomy są połączone ze sobą bardzo silnymi wiązaniami kowalencyjnymi. Przykładem substancji o tego typu sieciach krystalicznych jest diament, jedna z alotropowych modyfikacji węgla.

Liczba substancji posiadających atomową sieć krystaliczną nie jest zbyt duża. Należą do nich bor krystaliczny, krzem i german, a także substancje złożone, np. zawierające tlenek krzemu (IV) - SlO2: krzemionka, kwarc, piasek, kryształ górski.

Większość substancji o atomowej sieci krystalicznej ma bardzo wysokie temperatury topnienia (na przykład dla diamentu ponad 3500 ºС), są mocne i twarde, praktycznie nierozpuszczalne.

Molekularne to sieci krystaliczne, w których cząsteczki znajdują się w węzłach. Wiązania chemiczne w tych cząsteczkach mogą być polarne lub niepolarne. Pomimo tego, że atomy wewnątrz cząsteczek są połączone bardzo silnymi wiązaniami kowalencyjnymi, pomiędzy samymi cząsteczkami działają słabe siły przyciągania molekularnego. Dlatego substancje z molekularnymi sieciami krystalicznymi mają niską twardość, niską temperaturę topnienia i są lotne.

Przykładami substancji o molekularnych sieciach krystalicznych są stała woda - lód, stały tlenek węgla (IV) - „suchy lód”, stały chlorowodór i siarkowodór, stałe proste substancje utworzone przez jeden- (gazy szlachetne), dwa-, trzy- ( O3), cztero- (P4). cząsteczki ośmioatomowe. Większość stałych związków organicznych ma molekularne sieci krystaliczne (naftalen, glukoza, cukier).
Substancje z wiązaniami metalicznymi mają metaliczne sieci krystaliczne. W miejscach takich sieci znajdują się atomy i jony (albo atomy, albo jony, w które atomy metali łatwo zamieniają się, oddając swoje zewnętrzne elektrony do powszechnego użytku). Ta wewnętrzna struktura metali determinuje ich charakterystyczne właściwości fizyczne: ciągliwość, ciągliwość, przewodność elektryczną i cieplną, charakterystyczny metaliczny połysk.

W przypadku substancji o budowie molekularnej obowiązuje prawo stałości składu odkryte przez francuskiego chemika J. L. Prousta (1799-1803). Obecnie prawo to sformułowane jest następująco: „Molekularne związki chemiczne, niezależnie od sposobu ich wytwarzania, mają stały skład i właściwości. Prawo Prousta jest jednym z podstawowych praw chemii. Jednak w przypadku substancji o strukturze niemolekularnej, na przykład jonowej, prawo to nie zawsze jest prawdziwe.

1. Stałe, ciekłe i gazowe stany materii.

2. Substancje stałe: amorficzne i krystaliczne.

3. Sieci krystaliczne: atomowe, jonowe, metaliczne i molekularne.

4. Prawo stałości kompozycji.

Jakie właściwości naftalenu leżą u podstaw jego zastosowania do ochrony wyrobów wełnianych przed molami?
Jakie cechy ciał amorficznych można zastosować do identyfikacji cech charakteru poszczególnych ludzi?

Dlaczego aluminium zostało odkryte przez duńskiego naukowca K. H. Oersteda w 1825 roku, przez długi czas nadal uważane było za metal szlachetny?

Przypomnij sobie pracę A. Belyaeva „Sprzedawca powietrza” i scharakteryzuj właściwości stałego tlenu, korzystając z jego opisu podanego w książce.
Dlaczego temperatura topnienia metali zmienia się w bardzo szerokim zakresie? Aby przygotować odpowiedź na to pytanie, skorzystaj z dodatkowej literatury.

Dlaczego produkt silikonowy rozpada się na kawałki pod wpływem uderzenia, podczas gdy produkt ołowiany jedynie się spłaszcza? W którym z tych przypadków wiązanie chemiczne ulega rozpadowi, a w którym nie? Dlaczego?

Treść lekcji notatki z lekcji ramka wspomagająca prezentację lekcji metody przyspieszania technologie interaktywne Ćwiczyć zadania i ćwiczenia autotest warsztaty, szkolenia, case'y, zadania prace domowe dyskusja pytania retoryczne pytania uczniów Ilustracje pliki audio, wideo i multimedia fotografie, obrazy, grafiki, tabele, diagramy, humor, anegdoty, dowcipy, komiksy, przypowieści, powiedzenia, krzyżówki, cytaty Dodatki streszczenia artykuły sztuczki dla ciekawskich szopki podręczniki podstawowy i dodatkowy słownik terminów inne Udoskonalanie podręczników i lekcjipoprawianie błędów w podręczniku aktualizacja fragmentu podręcznika, elementy innowacji na lekcji, wymiana przestarzałej wiedzy na nową Tylko dla nauczycieli doskonałe lekcje plan kalendarza na rok, zalecenia metodyczne, programy dyskusji Zintegrowane Lekcje