Ce elemente chimice au o rețea cristalină? Rețea cristalină: concept, tipuri, caracteristici principale

Formarea moleculelor din atomi duce la un câștig de energie, deoarece în condiții normale starea moleculară este mai stabilă decât starea atomică.

Pentru a lua în considerare acest subiect trebuie să știți:

Electronegativitatea este capacitatea unui atom de a muta o pereche de electroni comună spre sine. (Cel mai electronegativ element este fluorul.)

Rețea cristalină - un aranjament tridimensional ordonat de particule.

Există trei tipuri principale de legături chimice: covalente, ionice și metalice.

Conexiune metalica caracteristică metalelor care conțin un număr mic de electroni la nivelul energetic exterior (1 sau 2, mai rar 3). Acești electroni pierd ușor contactul cu nucleul și se mișcă liber în întreaga bucată de metal, formând un „nor de electroni” și furnizând comunicare cu ionii încărcați pozitiv formați după îndepărtarea electronilor. Rețeaua cristalină este metalică. Aceasta determină proprietățile fizice ale metalelor: conductivitate termică și electrică ridicată, maleabilitate și ductilitate, luciu metalic.

Legătură covalentă se formează datorită unei perechi de electroni comune de atomi nemetalici, fiecare dintre ei realizând o configurație stabilă a unui atom al unui element inert.

Dacă o legătură este formată din atomi cu aceeași electronegativitate, adică diferența de electronegativitate a doi atomi este zero, perechea de electroni este situată simetric între cei doi atomi și legătura se numește covalent nepolar.

Dacă o legătură este formată din atomi cu electronegativitate diferită, iar diferența de electronegativitate a celor doi atomi se află în intervalul de la zero la aproximativ doi (cel mai adesea acestea sunt nemetale diferite), atunci perechea de electroni partajată este deplasată la cel mai mult element electronegativ. Pe el apare o sarcină parțial negativă (polul negativ al moleculei), iar pe celălalt atom (polul pozitiv al moleculei) apare o sarcină parțial pozitivă. Această conexiune se numește polar covalent.

Dacă o legătură este formată din atomi cu electronegativitate diferită, iar diferența de electronegativitate a doi atomi este mai mare de doi (cel mai adesea este un nemetal și un metal), atunci se crede că electronul este complet transferat către - atom de metal. Ca rezultat, acest atom devine un ion încărcat negativ. Un atom care donează un electron este un ion încărcat pozitiv. Legătura dintre ioni se numește legătură ionică.

Compușii cu legături covalente au două tipuri de rețele cristaline: atomice și moleculare.

Într-o rețea cristalină atomică, nodurile conțin atomi legați prin legături covalente puternice. Substanțele cu o astfel de rețea cristalină au puncte de topire ridicate, sunt puternice și dure și sunt practic insolubile în lichide. de exemplu, diamant, bor solid, siliciu, germaniu și compuși ai anumitor elemente cu carbon și siliciu.

Într-o rețea cristalină moleculară, nodurile conțin molecule conectate prin interacțiuni intermoleculare slabe. Substanțele cu o astfel de rețea au duritate scăzută și puncte de topire scăzute, sunt insolubile sau ușor solubile în apă, iar soluțiile practic nu conduc curentul electric. De exemplu, gheață, monoxid de carbon solid (IV) halogenuri de hidrogen solide, solide simple formate din unul (gaze nobile), două (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2, O 2, N 2) , trei-(O3), patru-(P4), opt-(S8) molecule atomice. Majoritatea compușilor organici cristalini au o rețea moleculară.

Compușii cu legături ionice au o rețea cristalină ionică, în nodurile căreia alternează ioni încărcați pozitiv și negativ. Substanțe cu o rețea ionică refractar și slab volatil, Au duritate relativ mare, dar sunt fragile. Topiturile și soluțiile apoase de săruri și alcaline conduc curentul electric.

Exemple de sarcini

1. În ce moleculă este legătura covalentă „element - oxigen” cea mai polară?

1) SO22)NO3)CI2O4)H2O

Soluţie:

Polaritatea unei legături este determinată de diferența de electronegativitate dintre doi atomi (în acest caz, un element și oxigen). Sulful, azotul și clorul sunt situate lângă oxigen, prin urmare electronegativitatea lor diferă ușor. Și doar hidrogenul este situat la o distanță de oxigen, ceea ce înseamnă că diferența de electronegativitate va fi mare, iar legătura va fi cea mai polară.

Raspuns: 4)

2. Între molecule se formează legături de hidrogen

1) metanol 2) metanal 3) acetilenă 4) formiat de metil

Soluţie:

Acetilena nu conține deloc elemente extrem de electronegative. Metanal H 2 CO și formiatul de metil HCOOCH 3 nu conțin hidrogen conectat la un element puternic electronegativ. Hidrogenul din ele este combinat cu carbon. Dar în metanol CH3OH se poate forma o legătură de hidrogen între atomul de hidrogen al unei grupări hidroxo și atomul de oxigen al altei molecule.

Raspunsul 1)

Nu atomii sau moleculele individuali intră în interacțiuni chimice, ci substanțele.

Sarcina noastră este să ne familiarizăm cu structura materiei.

La temperaturi scăzute, substanțele sunt într-o stare solidă stabilă.

☼ Cea mai dură substanță din natură este diamantul. El este considerat regele tuturor pietrelor prețioase și prețioase. Și numele său în sine înseamnă „indestructibil” în greacă. Diamantele au fost privite de mult timp ca niște pietre miraculoase. Se credea că o persoană care poartă diamante nu cunoaște bolile de stomac, nu este afectată de otravă, își păstrează memoria și o dispoziție veselă până la bătrânețe și se bucură de favoarea regală.

☼ Un diamant care a fost supus prelucrarii de bijuterii - taiere, lustruire - se numeste diamant.

Când se topesc ca urmare a vibrațiilor termice, ordinea particulelor este perturbată, acestea devin mobile, în timp ce natura legăturii chimice nu este perturbată. Astfel, nu există diferențe fundamentale între starea solidă și cea lichidă.

Lichidul capătă fluiditate (adică capacitatea de a lua forma unui vas).

Cristale lichide

Cristalele lichide au fost descoperite la sfârșitul secolului al XIX-lea, dar au fost studiate în ultimii 20-25 de ani. Multe dispozitive de afișare de tehnologie modernă, de exemplu, unele ceasuri electronice și mini-calculatoare, funcționează pe cristale lichide.

În general, cuvintele „cristale lichide” nu sună mai puțin neobișnuit decât „gheață fierbinte”. Cu toate acestea, în realitate, gheața poate fi și fierbinte, deoarece... la o presiune mai mare de 10.000 atm. gheața de apă se topește la temperaturi de peste 200 0 C. Neobișnuit al combinației „cristale lichide” este că starea lichidă indică mobilitatea structurii, iar cristalul implică o ordonare strictă.

Dacă o substanță constă din molecule poliatomice de formă alungită sau lamelară și având o structură asimetrică, atunci când se topește, aceste molecule sunt orientate într-un anumit fel unele față de altele (axele lor lungi sunt paralele). În acest caz, moleculele se pot mișca liber paralel cu ele însele, adică. sistemul capătă proprietatea de fluiditate caracteristică unui lichid. În același timp, sistemul păstrează o structură ordonată, care determină proprietățile caracteristice cristalelor.

Mobilitatea ridicată a unei astfel de structuri face posibilă controlul acesteia prin influențe foarte slabe (termice, electrice etc.), adică. schimba intenționat proprietățile unei substanțe, inclusiv cele optice, cu o cheltuială foarte mică de energie, ceea ce este folosit în tehnologia modernă.

Tipuri de rețele cristaline

Orice substanță chimică este formată dintr-un număr mare de particule identice care sunt interconectate.

La temperaturi scăzute, când mișcarea termică este dificilă, particulele sunt strict orientate în spațiu și formă rețea cristalină.

Celula de cristal - Acest structură cu o aranjare geometrică corectă a particulelor în spațiu.

În rețeaua cristalină în sine se disting nodurile și spațiul internodal.

Aceeași substanță în funcție de condiții (p, t,...)există în diferite forme cristaline (adică au rețele cristaline diferite) - modificări alotropice care diferă în proprietăți.

De exemplu, sunt cunoscute patru modificări ale carbonului: grafit, diamant, carbyne și lonsdaleit.

☼ A patra varietate de carbon cristalin, „lonsdaleitul”, este puțin cunoscută. A fost descoperit în meteoriți și obținut artificial, iar structura sa este încă în studiu.

☼ Funinginea, cocs și cărbunele au fost clasificate ca polimeri de carbon amorfi. Cu toate acestea, acum a devenit cunoscut faptul că acestea sunt și substanțe cristaline.

☼ Apropo, în funingine s-au găsit particule negre strălucitoare, care au fost numite „carbon în oglindă”. Carbonul oglindă este inert chimic, rezistent la căldură, impermeabil la gaze și lichide, are o suprafață netedă și este absolut compatibil cu țesuturile vii.

☼ Numele grafit provine din italianul „graffito” - scriu, desenez. Grafitul este un cristal gri închis, cu un luciu metalic slab și are o rețea stratificată. Straturile individuale de atomi dintr-un cristal de grafit, conectate între ele relativ slab, sunt ușor separate unele de altele.

TIPURI DE REȚELE CRISTALICE

	ionic			metal
Ce este în nodurile rețelei cristaline, unitate structurală	ionii	atomi	molecule	atomi și cationi
Tipul de legătură chimică între particulele nodului	ionic		covalent: polar și nepolar	metal
Forțele de interacțiune între particulele de cristal	electrostatic logic	covalent	intermolecular- nou	electrostatic logic
Proprietăți fizice datorate rețelei cristaline	· forțele de atracție dintre ioni sunt puternice, · T pl. (refractar), · se dizolvă ușor în apă, · topirea și soluția conduce curentul electric, nevolatil (fără miros)	· legăturile covalente dintre atomi sunt mari, · T pl. și T kip este foarte, · nu se dizolvă în apă, · topitura nu conduce curentul electric	· forțele de atracție dintre molecule sunt mici, · T pl. ↓, unele sunt solubile în apă, · au un miros volatil	· forțele de interacțiune sunt mari, · T pl. , Caldura ridicata si conductivitate electrica
Starea agregată a unei substanțe în condiții normale	greu	greu	greu, gazos lichid	greu, lichid (N g)
Exemple	majoritatea sărurilor, alcaline, oxizi metalici tipici	C (diamant, grafit), Si, Ge, B, SiO 2, CaC 2, SiC (carborundum), BN, Fe3C, TaC (t pl. =3800 0 C) Fosfor roșu și negru. Oxizii unor metale.	toate gazele, lichidele, majoritatea nemetalelor: gaze inerte, halogeni, H 2, N 2, O 2, O 3, P 4 (alb), S 8. Compuși cu hidrogen ai nemetalelor, oxizi ai nemetalelor: H 2 O, CO 2 „gheață carbonică”. Majoritatea compușilor organici.	Metale, aliaje

Dacă rata de creștere a cristalelor este scăzută la răcire, se formează o stare sticloasă (amorfă).

1. Relația dintre poziția unui element în Tabelul Periodic și rețeaua cristalină a substanței sale simple.

Există o relație strânsă între poziția unui element în tabelul periodic și rețeaua cristalină a substanței sale elementare corespunzătoare.

		grup
				III				VII	VIII
P e R Și O d								H 2
						N 2	O2	F 2
	III					P 4	S 8	Cl2
								BR 2
								eu 2
Tip rețea cristalină		metal					atomic	molecular

Substanțele simple ale elementelor rămase au o rețea cristalină metalică.

FIXARE

Studiați materialul de curs și răspundeți în scris la următoarele întrebări în caiet:

1. Ce este o rețea cristalină?
2. Ce tipuri de rețele cristaline există?
3. Caracterizați fiecare tip de rețea cristalină conform planului: Ce se află în nodurile rețelei cristaline, unitate structurală → Tip de legătură chimică între particulele nodului → Forțe de interacțiune între particulele cristalului → Proprietăți fizice datorate cristalului zăbrele → Starea agregată a substanței în condiții normale → Exemple

Finalizați sarcini pe acest subiect:

1. Ce tip de rețea cristalină au următoarele substanțe utilizate pe scară largă în viața de zi cu zi: apă, acid acetic (CH 3 COOH), zahăr (C 12 H 22 O 11), îngrășământ cu potasiu (KCl), nisip de râu (SiO 2) - topire punctul 1710 0 C , amoniac (NH 3), sare de masă? Faceți o concluzie generală: prin ce proprietăți ale unei substanțe se poate determina tipul rețelei sale cristaline?
2. Folosind formulele substanțelor date: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - determinați tipul de rețea cristalină (ionică, moleculară) a fiecărui compus și, pe baza acestuia, descrieți proprietățile fizice ale fiecăreia dintre cele patru substanțe .
   
3. Antrenorul nr. 1. „Rețele de cristal”
   
4. Antrenorul nr. 2. „Sarcini de testare”
   
5. Test (autocontrol):

1) Substanțe care au o rețea cristalină moleculară, de regulă:

A). refractar și foarte solubil în apă
b). fuzibil și volatil
V). Solid și conductiv electric
G). Conductiv termic și plastic

2) Conceptul de „moleculă” nu se aplicăîn raport cu unitatea structurală a unei substanțe:

A). apă

b). oxigen

V). diamant

G). ozon

3) Rețeaua cristalină atomică este caracteristică pentru:

A). aluminiu și grafit

b). sulf și iod

V). oxid de siliciu și clorură de sodiu

G). diamant și bor

4) Dacă o substanță este foarte solubilă în apă, are un punct de topire ridicat și este conductivă electric, atunci rețeaua sa cristalină este:

A). molecular

b). atomic

V). ionic

G). metal

Solidele au de obicei o structură cristalină. Se caracterizează prin aranjarea corectă a particulelor în puncte strict definite din spațiu. Când aceste puncte sunt conectate mental prin linii drepte care se intersectează, se formează un cadru spațial, care se numește rețea cristalină.

Se numesc punctele în care sunt localizate particulele nodurile rețelei cristaline. Nodurile unei rețele imaginare pot conține ioni, atomi sau molecule. Ei fac mișcări oscilatorii. Odată cu creșterea temperaturii, amplitudinea oscilațiilor crește, ceea ce se manifestă prin dilatarea termică a corpurilor.

În funcție de tipul de particule și de natura conexiunii dintre ele, se disting patru tipuri de rețele cristaline: ionice, atomice, moleculare și metalice.

Rețelele cristaline formate din ioni se numesc ionice. Sunt formate din substanțe cu legături ionice. Un exemplu este un cristal de clorură de sodiu, în care, după cum sa menționat deja, fiecare ion de sodiu este înconjurat de șase ioni de clorură și fiecare ion de clorură de șase ioni de sodiu. Acest aranjament corespunde celei mai dense împachetare dacă ionii sunt reprezentați ca sfere situate în cristal. Foarte des, rețelele cristaline sunt descrise așa cum se arată în Fig., unde sunt indicate doar pozițiile relative ale particulelor, dar nu și dimensiunile acestora.

Numărul de particule învecinate cele mai apropiate apropiate unei anumite particule dintr-un cristal sau dintr-o moleculă individuală se numește număr de coordonare.

În rețeaua de clorură de sodiu, numerele de coordonare ale ambilor ioni sunt 6. Deci, într-un cristal de clorură de sodiu este imposibil să izolați molecule de sare individuale. Nu există niciunul dintre ei. Întregul cristal ar trebui considerat ca o macromoleculă gigantică constând dintr-un număr egal de ioni Na + și Cl -, Na n Cl n, unde n este un număr mare. Legăturile dintre ionii dintr-un astfel de cristal sunt foarte puternice. Prin urmare, substanțele cu o rețea ionică au o duritate relativ mare. Sunt refractare și zboară jos.

Topirea cristalelor ionice duce la perturbarea orientării corecte din punct de vedere geometric a ionilor unul față de celălalt și la o scădere a forței legăturii dintre ei. Prin urmare, topiturile lor conduc curentul electric. Compușii ionici se dizolvă în general ușor în lichide formate din molecule polare, cum ar fi apa.

Rețelele cristaline, în nodurile cărora există atomi individuali, se numesc atomice. Atomii din astfel de rețele sunt legați între ei prin legături covalente puternice. Un exemplu este diamantul, una dintre modificările carbonului. Diamantul este format din atomi de carbon, fiecare fiind legat de patru atomi vecini. Numărul de coordonare al carbonului din diamant este 4 . În rețeaua de diamant, ca și în rețeaua de clorură de sodiu, nu există molecule. Întregul cristal ar trebui considerat ca o moleculă gigantică. Rețeaua cristalină atomică este caracteristică borului solid, siliciului, germaniului și compușilor unor elemente cu carbon și siliciu.

Rețelele cristaline formate din molecule (polare și nepolare) se numesc moleculare.

Moleculele din astfel de rețele sunt conectate între ele prin forțe intermoleculare relativ slabe. Prin urmare, substanțele cu o rețea moleculară au duritate scăzută și puncte de topire scăzute, sunt insolubile sau ușor solubile în apă, iar soluțiile lor aproape că nu conduc curentul electric. Numărul de substanțe anorganice cu o rețea moleculară este mic.

Exemple dintre ele sunt gheața, monoxidul de carbon solid (IV) („gheață uscată”), halogenuri de hidrogen solide, substanțe simple simple formate din unu- (gaze nobile), doi- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H2, O2, N2), trei (O3), patru (P4), opt (S8) molecule atomice. Rețeaua cristalină moleculară a iodului este prezentată în Fig. . Majoritatea compușilor organici cristalini au o rețea moleculară.

Atunci când desfășoară multe reacții fizice și chimice, o substanță trece într-o stare solidă de agregare. În acest caz, moleculele și atomii tind să se aranjeze într-o astfel de ordine spațială în care forțele de interacțiune dintre particulele de materie ar fi echilibrate maxim. Astfel se obține rezistența substanței solide. Atomii, odată ce ocupă o anumită poziție, efectuează mici mișcări oscilatorii, a căror amplitudine depinde de temperatură, dar poziția lor în spațiu rămâne fixă. Forțele de atracție și repulsie se echilibrează reciproc la o anumită distanță.

Idei moderne despre structura materiei

Știința modernă afirmă că un atom este format dintr-un nucleu încărcat, care poartă o sarcină pozitivă, și electroni, care poartă sarcini negative. Cu o viteză de câteva mii de trilioane de rotații pe secundă, electronii se rotesc pe orbitele lor, creând un nor de electroni în jurul nucleului. Sarcina pozitivă a nucleului este numeric egală cu sarcina negativă a electronilor. Astfel, atomul substanței rămâne neutru din punct de vedere electric. Posibilele interacțiuni cu alți atomi apar atunci când electronii sunt desprinși de atomul lor părinte, perturbând astfel echilibrul electric. Într-un caz, atomii sunt aranjați într-o anumită ordine, care se numește rețea cristalină. În altul, datorită interacțiunii complexe a nucleelor ​​și electronilor, aceștia sunt combinați în molecule de diferite tipuri și complexitate.

Definiţia crystal lattice

Luate împreună, diferitele tipuri de rețele cristaline de substanțe sunt rețele cu orientări spațiale diferite, la nodurile cărora se află ioni, molecule sau atomi. Această poziție spațială geometrică stabilă se numește rețeaua cristalină a substanței. Distanța dintre nodurile unei celule de cristal se numește perioadă de identitate. Unghiurile spațiale la care se află nodurile celulei se numesc parametri. Conform metodei de construire a legăturilor, rețelele cristaline pot fi simple, centrate pe bază, centrate pe față și centrate pe corp. Dacă particulele de materie sunt situate numai în colțurile paralelipipedului, o astfel de rețea se numește simplă. Un exemplu de astfel de zăbrele este prezentat mai jos:

Dacă, pe lângă noduri, particulele substanței sunt situate în mijlocul diagonalelor spațiale, atunci acest aranjament de particule în substanță se numește rețea cristalină centrată pe corp. Acest tip este prezentat clar în figură.

Dacă, pe lângă nodurile de la vârfurile rețelei, există un nod în locul în care diagonalele imaginare ale paralelipipedului se intersectează, atunci aveți un tip de rețea centrată pe fețe.

Tipuri de rețele cristaline

Diferitele microparticule care alcătuiesc o substanță determină diferitele tipuri de rețele cristaline. Ei pot determina principiul construirii conexiunilor între microparticule din interiorul unui cristal. Tipurile fizice de rețele cristaline sunt ionice, atomice și moleculare. Aceasta include, de asemenea, diferite tipuri de rețele de cristal metalice. Chimia studiază principiile structurii interne a elementelor. Tipurile de rețele cristaline sunt prezentate mai detaliat mai jos.

Rețele cristaline ionice

Aceste tipuri de rețele cristaline sunt prezente în compușii cu o legătură de tip ionic. În acest caz, locurile de rețea conțin ioni cu sarcini electrice opuse. Datorită câmpului electromagnetic, forțele de interacțiune interionică sunt destul de puternice, iar acest lucru determină proprietățile fizice ale substanței. Caracteristicile comune sunt refractaritatea, densitatea, duritatea și capacitatea de a conduce curentul electric. Tipurile ionice de rețele cristaline se găsesc în substanțe precum sarea de masă, nitratul de potasiu și altele.

Rețele cristaline atomice

Acest tip de structură a materiei este inerent elementelor a căror structură este determinată de legături chimice covalente. Tipurile de rețele cristaline de acest fel conțin atomi individuali la noduri, legați unul de celălalt prin legături covalente puternice. Acest tip de legătură apare atunci când doi atomi identici „împart” electroni, formând astfel o pereche comună de electroni pentru atomii vecini. Datorită acestei interacțiuni, legăturile covalente leagă atomii uniform și puternic într-o anumită ordine. Elementele chimice care conțin tipuri atomice de rețele cristaline sunt dure, au un punct de topire ridicat, sunt slabe conductoare de electricitate și sunt inactive din punct de vedere chimic. Exemplele clasice de elemente cu o structură internă similară includ diamantul, siliciul, germaniul și borul.

Rețele cristaline moleculare

Substanțele care au un tip molecular de rețea cristalină sunt un sistem de molecule stabile, care interacționează, strâns împachetate, care sunt situate la nodurile rețelei cristaline. În astfel de compuși, moleculele își păstrează poziția spațială în fazele gazoase, lichide și solide. La nodurile cristalului, moleculele sunt ținute împreună de forțele van der Waals slabe, care sunt de zeci de ori mai slabe decât forțele de interacțiune ionică.

Moleculele care formează un cristal pot fi polare sau nepolare. Datorită mișcării spontane a electronilor și vibrațiilor nucleelor ​​din molecule, echilibrul electric se poate schimba - așa apare un moment de dipol electric instantaneu. Dipolii orientați corespunzător creează forțe atractive în rețea. Dioxidul de carbon și parafina sunt exemple tipice de elemente cu o rețea cristalină moleculară.

Rețele de cristal metalice

O legătură metalică este mai flexibilă și mai ductilă decât o legătură ionică, deși poate părea că ambele se bazează pe același principiu. Tipurile de rețele cristaline ale metalelor explică proprietățile lor tipice - cum ar fi rezistența mecanică, conductibilitatea termică și electrică și fuzibilitatea.

O trăsătură distinctivă a rețelei cristaline metalice este prezența ionilor metalici încărcați pozitiv (cationi) la locurile acestei rețele. Între noduri există electroni care sunt direct implicați în crearea unui câmp electric în jurul rețelei. Numărul de electroni care se mișcă în interiorul acestei rețele cristaline se numește gaz de electroni.

În absența unui câmp electric, electronii liberi efectuează mișcare haotică, interacționând aleatoriu cu ionii rețelei. Fiecare astfel de interacțiune schimbă impulsul și direcția de mișcare a particulei încărcate negativ. Cu câmpul lor electric, electronii atrag cationii către ei înșiși, echilibrând repulsia lor reciprocă. Deși electronii sunt considerați liberi, energia lor nu este suficientă pentru a părăsi rețeaua cristalină, astfel încât aceste particule încărcate se află în mod constant în limitele acesteia.

Prezența unui câmp electric oferă gazului electron energie suplimentară. Legătura cu ionii din rețeaua cristalină a metalelor nu este puternică, așa că electronii părăsesc cu ușurință granițele sale. Electronii se deplasează de-a lungul liniilor de forță, lăsând în urmă ioni încărcați pozitiv.

concluzii

Chimia acordă o mare importanță studiului structurii interne a materiei. Tipurile de rețele cristaline ale diferitelor elemente determină aproape întreaga gamă a proprietăților lor. Prin influențarea cristalelor și modificarea structurii lor interne, este posibilă îmbunătățirea proprietăților dorite ale unei substanțe și eliminarea celor nedorite și transformarea elementelor chimice. Astfel, studierea structurii interne a lumii înconjurătoare poate ajuta la înțelegerea esenței și principiilor structurii universului.

Care în condiții normale este un gaz, la o temperatură de -194 ° C se transformă într-un lichid albastru, iar la o temperatură de -218,8 ° C se întărește într-o masă asemănătoare zăpezii formată din cristale albastre.

În această secțiune ne vom uita la modul în care caracteristicile legăturilor chimice afectează proprietățile solidelor. Intervalul de temperatură pentru existența unei substanțe în stare solidă este determinat de punctele sale de fierbere și de topire. Solidele sunt împărțite în cristaline și amorfe.
Substanțele amorfe nu au un punct de topire clar - atunci când sunt încălzite, se înmoaie treptat și se transformă într-o stare fluidă. Într-o stare amorfă, de exemplu, există plastilină sau diverse rășini.

Substanțele cristaline se caracterizează prin aranjarea corectă a particulelor din care sunt compuse: atomi, molecule și ioni. - în puncte strict definite din spațiu. Când aceste puncte sunt conectate prin linii drepte, se formează un cadru spațial, care se numește rețea cristalină. Punctele în care se află particulele de cristal se numesc rețele.

Nodurile unei rețele imaginare pot conține ioni, atomi și molecule. Aceste particule efectuează mișcări oscilatorii. Odată cu creșterea temperaturii, intervalul acestor oscilații crește, ceea ce, de regulă, duce la expansiunea termică a corpurilor.

În funcție de tipul de particule situate la nodurile rețelei cristaline și de natura conexiunii dintre acestea, se disting patru tipuri de rețele cristaline: ionice, atomice, moleculare și metalice (Tabelul 6).

Substanțele simple ale elementelor rămase, neprezentate în Tabelul 6, au o rețea metalică.

Rețelele cristaline ionice sunt cele ale căror noduri conțin ioni. Sunt formați din substanțe cu legături ionice, care pot lega atât ioni simpli Na+, Cl- cât și ioni complexi SO 2- 4, OH-. În consecință, rețelele cristaline ionice au săruri, unii oxizi și hidroxizi ai metalelor, adică acele substanțe în care există o legătură chimică ionică. De exemplu, un cristal de clorură de sodiu este construit din ioni pozitivi alternanți de Na+ și negativi, formând o rețea în formă de cub. Legăturile dintre ionii dintr-un astfel de cristal sunt foarte stabile. Prin urmare, substanțele cu sită ionică au duritate și rezistență relativ ridicată, sunt refractare și nevolatile.

Rețelele atomice sunt turnate în rețele de cristal, în nodurile cărora se află atomi individuali. În astfel de rețele, atomii sunt legați între ei prin legături covalente foarte puternice. Un exemplu de substanțe cu acest tip de rețele cristaline este diamantul, una dintre modificările alotropice ale carbonului.

Numărul de substanțe cu o rețea cristalină atomică nu este foarte mare. Acestea includ bor cristalin, siliciu și germaniu, precum și substanțe complexe, de exemplu cele care conțin oxid de siliciu (IV) - SlO2: silice, cuarț, nisip, cristal de rocă.

Majoritatea substanțelor cu o rețea cristalină atomică au puncte de topire foarte mari (de exemplu, pentru diamant este peste 3500 ºС), sunt puternice și dure, practic insolubile.

Moleculare sunt rețele cristaline în care moleculele sunt situate la noduri. Legăturile chimice din aceste molecule pot fi polare sau nepolare. În ciuda faptului că atomii din interiorul moleculelor sunt legați prin legături covalente foarte puternice, forțele slabe de atracție moleculară acționează între molecule înseși. Prin urmare, substanțele cu rețele de cristal moleculare au duritate scăzută, puncte de topire scăzute și sunt volatile.

Exemple de substanțe cu rețele de cristal moleculare sunt apa solidă - gheață, monoxid de carbon solid (IV) - „gheață uscată”, acid clorhidric și hidrogen sulfurat, substanțe simple solide formate din unu- (gaze nobile), doi-, trei- ( O3), patru- (P4). molecule cu opt atomice. Majoritatea compușilor organici solizi au rețele moleculare cristaline (naftalină, glucoză, zahăr).
Substanțele cu legături metalice au rețele cristaline metalice. În locurile unor astfel de rețele există atomi și ioni (fie atomi, fie ioni, în care atomii de metal se transformă ușor, renunțând la electronii lor exteriori pentru uz comun). Această structură internă a metalelor determină proprietățile fizice caracteristice ale acestora: maleabilitate, ductilitate, conductivitate electrică și termică, luciu metalic caracteristic.

Pentru substanțele cu structură moleculară este valabilă legea constanței compoziției descoperită de chimistul francez J. L. Proust (1799-1803). În prezent, această lege este formulată astfel: „Compușii chimici moleculari, indiferent de metoda de preparare a acestora, au o compoziție și proprietăți constante. Legea lui Proust este una dintre legile de bază ale chimiei. Cu toate acestea, pentru substanțele cu o structură nemoleculară, de exemplu ionică, această lege nu este întotdeauna adevărată.

1. Starile solide, lichide si gazoase ale materiei.

2. Solide: amorfe și cristaline.

3. Rețele cristaline: atomice, ionice, metalice și moleculare.

4. Legea constanței compoziției.

Ce proprietăți ale naftalenei stau la baza utilizării sale pentru a proteja produsele din lână de molii?
Ce calități ale corpurilor amorfe sunt aplicabile pentru identificarea trăsăturilor de caracter ale persoanelor individuale?

De ce aluminiul a fost descoperit de omul de știință danez K. H. Oersted în 1825 încă considerat mult timp un metal prețios?

Amintiți-vă de lucrarea lui A. Belyaev „Vânzătorul de aer” și caracterizați proprietățile oxigenului solid folosind descrierea acestuia dată în carte.
De ce punctul de topire al metalelor variază într-un interval foarte larg? Pentru a pregăti un răspuns la această întrebare, folosiți literatură suplimentară.

De ce un produs din silicon se rupe în bucăți la impact, în timp ce un produs cu plumb doar se aplatizează? În care dintre aceste cazuri se rupe legătura chimică și în care nu? De ce?

Conținutul lecției notele de lecție sprijinirea metodelor de accelerare a prezentării lecției cadru tehnologii interactive Practică sarcini și exerciții ateliere de autotestare, instruiri, cazuri, întrebări teme pentru acasă întrebări de discuție întrebări retorice de la elevi Ilustrații audio, clipuri video și multimedia fotografii, imagini, grafice, tabele, diagrame, umor, anecdote, glume, benzi desenate, pilde, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente rezumate articole trucuri pentru pătuțurile curioși manuale dicționar de bază și suplimentar de termeni altele Îmbunătățirea manualelor și lecțiilorcorectarea erorilor din manual actualizarea unui fragment dintr-un manual, elemente de inovație în lecție, înlocuirea cunoștințelor învechite cu altele noi Doar pentru profesori lecții perfecte plan calendaristic pentru anul; recomandări metodologice; programe de discuții Lecții integrate