Кристаллические решетки. Какие типы кристаллических решеток вам известны?

Если частицы твердого тела расположены в пространстве, т.е. образуют повторяющуюся трехмерную геометрическую структуру, то такое вещество называется кристаллом, а сама структура — кристаллической решеткой. Большинство известных нам веществ являются кристаллами. Сами частицы расположены в узлах кристаллической решетки.

Атомная, молекулярная, ионная и металлическая кристаллическая решётка

Согласно атомной теории Бойля, все вещества состоят из молекул, которые находятся в постоянном движении. Но существует ли особая структура веществ? Или они просто состоят из молекул, которые хаотично движутся?

• Виды кристаллических решёток
• Атомная кристаллическая решётка
• Ионная кристаллическая решётка
• Молекулярная кристаллическая решётка
• Металлическая кристаллическая решётка
• Видео

Виды кристаллических решёток

На самом деле все вещества в твердом состоянии имеют определенную структуру. Атомы и молекулы находятся в движении, но притягивающие и отталкивающие силы между частицами уравновешены, поэтому атомы и молекулы находятся в определенной точке пространства (но они продолжают слегка колебаться в зависимости от температуры). Такие структуры называются кристаллическими решетками. Точки, в которых расположены сами молекулы, ионы или атомы, называются узлами. Расстояния между узлами называются периодами идентичности. Существуют различные типы в зависимости от положения частиц в пространстве:

1. атомная;
2. ионная;
3. молекулярная;
4. металлическая.

В жидком и газообразном состоянии вещества не имеют четкой решетки, их молекулы движутся хаотично, поэтому они не имеют формы. Например, кислород в газообразном состоянии представляет собой бесцветный газ без запаха, а в жидком состоянии (при температур е-194 градуса Цельсия) — голубоватый раствор. Когда температура опускается д о-219 градусов, кислород становится твердым и решетчатым, превращаясь в снежно-голубую массу.

Интересно, что аморфные вещества не имеют четкой структуры, поэтому у них нет фиксированной температуры плавления и кипения. Смола и пластилин размягчаются постепенно и становятся жидкими при нагревании, у них нет четкой переходной фазы.

Атомная кристаллическая решётка

Узлы, как следует из названия, содержат атомы. Эти вещества очень твердые и прочные, потому что между частицами образуется ковалентная связь. Атомы в связи образуют общую пару электронов (точнее, их электронные облака перекрываются) и поэтому очень хорошо связаны друг с другом. Самый очевидный пример — алмаз, который обладает самой высокой твердостью по шкале Мооса. Интересно, что алмаз, как и графит, состоит из углерода. Графит — очень хрупкое вещество (твердость по Моосу — 1), что является хорошим примером того, насколько важен тип.

Атомные корки редко распространены в природе и включают кварц, бор, песок, кремний, оксид кремния (IV), германий и минеральные кристаллы. Эти соединения характеризуются высокой температурой плавления и высокой прочностью, а также являются очень твердыми и нерастворимыми в воде. Из-за очень прочных связей между атомами эти химические соединения практически не взаимодействуют с другими соединениями, и их очень трудно проводить.

Кристаллические решетки

Кристаллическая решетка представляет собой грубую

Узлы молекулярной решетки содержат молекулы. В нормальных условиях большинство газов и жидкостей имеют молекулярную решетку. Связи обычно бывают ковалентными, полярными или неполярными.

Классическим примером вещества с молекулярной решеткой является вода, поэтому ассоциируйте свойства этих веществ с водой. Вещества с молекулярной решеткой хрупкие, имеют низкую твердость, летучие, легко плавятся, могут быть восстановлены и характеризуются низкой температурой кипения.

Примеры: NH

O, Cl

, CO

Br₃, H₂. Особого внимания заслуживают белый фосфор, ромбическая, пластическая и моноклинная сера и фуллерен. Мы подробно рассмотрели эти аллотропные модификации в статье о классификации веществ.₂Решетка ионного кристалла₂, N₂Узлы ионной решетки содержат атомы, соединенные ионными связями. Такой тип решетки характерен для веществ с ионной связью: Соли, оксиды и гидроксиды металлов.₂, H₂, I₂Ассоциируйте этот ряд веществ с поваренной солью — NaCl. Вещества с ионной решеткой имеют высокие температуры плавления и кипения, легко растворяются в воде, хрупкие и твердые, а их растворы и расплавы проводят электричество.

Металлическая кристаллическая решетка

Узлы металлической решетки содержат атомы металла. Такой тип решетки характерен для веществ, образованных при соединении металлов.

Соотнесите свойства этих веществ с медью. Они имеют характерный металлический блеск, ковкие и пластичные, проводящие и термостойкие, с высокими температурами плавления и кипения.

Примерами являются Cu, Fe, Zn, Al, Cr, Mn.

Узлы атомной решетки содержат атомы, которые соединены ковалентными полярными или неполярными связями.

Соедините эти вещества с песком. Они очень твердые, очень тугоплавкие (высокая температура плавления), нелетучие, твердые и нерастворимые в воде.

Примеры: SiO

B, Ge, SiC, SiC, Al

Хотелось бы отметить алмаз и графит (С), красный и черный фосфор (Р).

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022 гг.

Эта статья была написана Юрием Сергеевичем Беллевичем и является интеллектуальной собственностью Юрия Сергеевича Беллевича. Воспроизведение, распространение (включая копирование на другие сайты и интернет-ресурсы) или иное использование информации и объектов без предварительного разрешения правообладателя преследуется по закону. Для получения разрешения на использование данного материала и лицензии на его использование, пожалуйста, обращайтесь.₂Юрий Беллевич.₂O₃Как следует из названия, кристаллическая решетка — это структура, в которой атомы расположены в виде узлов. Они взаимодействуют друг с другом посредством ковалентных связей, т.е. один атом отдает свободный электрон другому, или электроны из разных атомов образуют общую пару. В кристаллах с атомной решеткой частицы плотно прилегают друг к другу, в результате чего образуется

Атомы внутри молекул имеют сильные ковалентные связи, но сами молекулы имеют слабые связи. Поэтому кристаллы этих веществ хрупкие и легко распадаются.

Молекулярная кристаллическая решетка характерна для воды. При комнатной температуре он жидкий, но при нагревании до (относительно низкой) температуры кипения он сразу же начинает испаряться, т.е. переходит в газообразное состояние.Некоторые молекулярные вещества — например, сухой лед CO.

B, Ge, SiC, SiC, Al

способны переходить из твердого состояния в газообразное без перехода в жидкое состояние (этот процесс называется сублимацией).

Свойства молекулярных веществ:

• прочность,
• твердость,
• неспособность к растворению в воде,
• высокая температура кипения и плавления.

Помимо воды, к веществам с молекулярной кристаллической решеткой относится аммиак N H

гелий He, радон Rn, йод I, азот N

и другие. Все благородные газы являются молекулярными веществами. Большинство органических соединений (например, сахар) также относятся к этой группе.

Примеры: NH

Занимайтесь 15 минут в день. Освоить английскую грамматику и лексику. Сделайте язык частью своей жизни.

Как вы знаете, в химической ионной связи один атом отдает ионы другому атому и становится положительно заряженным, а принимающий атом становится отрицательно заряженным. В результате образуются ионы с противоположными зарядами, формирующие структуру кристалла.

Ионная решетка — это кристаллическая структура, в узлах которой ионы связаны взаимным притяжением.

Почти все соли имеют ионную решетку, и поваренная соль NaCl является типичным примером. Стоит помнить об этом, если вы хотите перечислить физические характеристики этой группы. Щелочи и оксиды активных металлов также имеют ионную решетку.

Свойства веществ с ионной структурой:₂Примерами веществ с ионной кристаллической решеткой являются оксид кальция CaO, оксид магния MgO, хлорид аммония NH

Cl, хлорид магния Mg Cl

• небольшая твердость;
• низкая прочность;
• легкоплавкость;
• летучесть;
• у некоторых — наличие запаха.

оксид лития Li₃O и другие.₂В зависимости от частиц в кристаллической решетке существует четырнадцать типов, из которых мы представим наиболее распространенные:

Все типы кристаллических решеток более подробно описаны ниже.

Металлическая кристаллическая решетка

Как и предыдущая группа, эта группа включает вещества с ковалентными связями между атомами. Однако физические свойства этих веществ совершенно разные: они легко плавятся, становятся жидкими и растворяются в воде. Почему так происходит? Потому что кристаллы состоят не из атомов, а из молекул.

Молекулярная кристаллическая решетка — это структура, в узлах которой вместо атомов находятся молекулы.

Внутри молекул атомы имеют прочные ковалентные связи, но сами молекулы связаны лишь слабо. Поэтому кристаллы этих веществ хрупкие и легко распадаются.

Молекулярная кристаллическая решетка характерна для воды. При комнатной температуре он жидкий, но как только его нагревают до (относительно низкой) температуры кипения, он сразу же начинает испаряться, т.е. переходит в газообразное состояние.

• твердость;
• хрупкость;
• тугоплавкость;
• нелетучесть;
• электропроводность;
• способность растворяться в воде.

Некоторые молекулярные вещества, такие как CO2 в сухом льду, могут сразу переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое состояние (этот процесс называется парообразованием).₄Известно, что в химической ионной связи один атом отдает ион другому и заряжен положительно, а принимающий атом заряжен отрицательно. В результате образуются противоположно заряженные ионы, которые формируют кристаллическую структуру.₂Ионная решетка — это кристаллическая структура, в узлах которой ионы связаны взаимным притяжением.₂Почти все соли имеют ионную кристаллическую решетку — наиболее распространенным примером является обычная поваренная соль NaCl. Вы должны иметь это в виду, когда вам нужно будет перечислить физические характеристики этой группы. Щелочи и оксиды активных металлов также имеют ионную сеть.

Виды решеток

Свойства веществ с ионной структурой:

• Ионная кристаллическая решетка.
• Атомная кристаллическая решетка.
• Молекулярно-кристаллическая решетка.
• Металлическая кристаллическая решетка.

Примерами веществ с ионной кристаллической решеткой являются оксид кальция CaO, оксид магния MgO, хлорид аммония NH4Cl, хлорид магния MgCl2, оксид лития Li2O и другие.

Примеры: NH

Все молекулы состоят из крошечных частиц — атомов. Все открытые на сегодняшний день атомы перечислены в периодической таблице.

Атом — это наименьшая химически неделимая частица материи, которая сохраняет свои химические свойства. Атомы соединены друг с другом химическими связями. Ранее мы рассмотрели типы химических связей и их свойства. Обязательно изучите теорию предмета: Типы химических связей перед изучением этой статьи!

Теперь давайте посмотрим, как частицы могут объединяться, образуя материю.

В зависимости от положения частиц по отношению друг к другу, свойства образуемых ими веществ могут быть очень разными. Таким образом, если частицы находятся очень далеко друг от друга (расстояние между частицами намного больше, чем сами частицы), почти не взаимодействуют друг с другом и хаотично и непрерывно перемещаются в пространстве, то мы имеем дело с газом.

Если частицы расположены близко друг к другу, но хаотично, сильнее взаимодействуют друг с другом, сильно колеблются в одном положении, но могут перескочить в другое положение, то мы имеем дело с моделью флюидной структуры.

Cl, хлорид магния Mg Cl

• небольшая твердость;
• низкая сила;
• плавкость;
• волатильность;
• некоторые имеют запах.

Большинство известных химических веществ и смесей могут существовать в твердом, жидком и газообразном состояниях. Самый простой пример — вода. При нормальных условиях он находится в жидком состоянии, при 0°C он замерзает — переходит из жидкого состояния в твердое, а при 100°C он закипает — переходит в газообразную фазу — водяной пар. В то же время многие вещества при нормальных условиях являются газообразными, жидкими или твердыми. Воздух, например, смесь азота и кислорода, при нормальных условиях является газом. Однако при высоком давлении и низкой температуре азот и кислород конденсируются и переходят в жидкую фазу. Жидкий азот используется в промышленности

Металлическая кристаллическая решетка

Электропроводность — это способность вещества проводить электричество.

Электричество — это равномерное движение заряженных частиц. Поэтому только вещества с движущимися заряженными частицами могут проводить электричество. Вещества делятся на проводники и диэлектрики в зависимости от их способности проводить электричество. Проводники — это вещества, которые могут проводить электричество (т.е. содержат движущиеся заряженные частицы). Диэлектрики — это вещества, которые практически не проводят электричество.

Существует три агрегатных состояния: твердое, жидкое и газообразное. Каждое из этих состояний требует определенного расположения частиц. Ниже более подробно описано, как в химии связаны кристаллическая решетка и агрегатное состояние вещества.

Большинство веществ могут существовать в твердом, жидком и газообразном состояниях и легко переходить из одного состояния в другое в зависимости от давления и температуры. Типичным примером является вода, которая при нагревании превращается в пар, а при охлаждении — в твердый лед.

• твердость;
• хрупкость;
• неплавкость;
• отсутствие волатильности;
• электропроводность;
• способность растворяться в воде.

Молекулярно-кинетическая теория

Строение и агрегатное состояние веществ

• Если частицы движутся хаотично и расстояние между ними во много раз превышает их собственные размеры, то это газ. Из-за большого расстояния друг от друга молекулы и атомы такого вещества слабо взаимодействуют друг с другом.
• Если частицы все же расположены хаотично, но на небольшом расстоянии друг от друга, это жидкость. В жидком состоянии вещества его молекулы и атомы имеют более прочные связи, которые труднее разорвать.
• Если частицы сближаются близко друг к другу и в определенном порядке, то это твердое тело. В этом состоянии связи между ними самые крепкие. Частицы могут двигаться только в пределах своего местоположения и почти не перемещаются в пространстве.