کوارتز ماده ای با شبکه کریستالی اتمی است. شبکه کریستالی یونی

هنگام انجام بسیاری از واکنش های فیزیکی و شیمیایی، یک ماده به حالت جامد از تجمع می رسد. در این حالت، مولکول‌ها و اتم‌ها تمایل دارند خود را در چنین نظم مکانی قرار دهند که در آن نیروهای برهمکنش بین ذرات ماده حداکثر متعادل باشد. به این ترتیب استحکام ماده جامد به دست می آید. اتم ها هنگامی که موقعیت خاصی را اشغال می کنند، حرکات نوسانی کوچکی انجام می دهند که دامنه آن به دما بستگی دارد، اما موقعیت آنها در فضا ثابت می ماند. نیروهای جاذبه و دافعه در فاصله معینی یکدیگر را متعادل می کنند.

ایده های مدرن در مورد ساختار ماده

علم مدرن بیان می کند که یک اتم از یک هسته باردار که حامل بار مثبت است و الکترون ها که بارهای منفی را حمل می کنند تشکیل شده است. با سرعت چند هزار تریلیون دور در ثانیه، الکترون ها در مدار خود می چرخند و یک ابر الکترونی در اطراف هسته ایجاد می کنند. بار مثبت هسته از نظر عددی برابر با بار منفی الکترون ها است. بنابراین، اتم ماده از نظر الکتریکی خنثی می ماند. برهمکنش‌های احتمالی با اتم‌های دیگر زمانی اتفاق می‌افتد که الکترون‌ها از اتم اصلی خود جدا می‌شوند و در نتیجه تعادل الکتریکی را مختل می‌کنند. در یک مورد، اتم ها به ترتیب خاصی قرار گرفته اند که به آن شبکه کریستالی می گویند. در دیگری، به دلیل برهم کنش پیچیده هسته و الکترون، آنها به مولکول هایی با انواع مختلف و پیچیدگی ترکیب می شوند.

تعریف شبکه کریستالی

در مجموع، انواع مختلف شبکه های کریستالی مواد، شبکه هایی با جهت گیری های فضایی مختلف هستند که در گره های آن یون ها، مولکول ها یا اتم ها قرار دارند. این موقعیت مکانی هندسی پایدار، شبکه کریستالی ماده نامیده می شود. فاصله بین گره های یک سلول بلوری را دوره هویت می گویند. زوایای فضایی که گره های سلولی در آن قرار دارند پارامتر نامیده می شوند. با توجه به روش ساخت پیوندها، شبکه های کریستالی می توانند ساده، پایه محور، صورت محور و بدنه باشند. اگر ذرات ماده فقط در گوشه های متوازی الاضلاع قرار گیرند، چنین شبکه ای ساده نامیده می شود. نمونه ای از چنین شبکه ای در زیر نشان داده شده است:

اگر علاوه بر گره ها، ذرات ماده در وسط قطرهای فضایی قرار گیرند، به این ترتیب ذرات موجود در ماده، شبکه کریستالی جسم محور می گویند. این نوع به وضوح در شکل نشان داده شده است.

اگر علاوه بر گره‌های رئوس شبکه، گره‌ای در محل تلاقی مورب‌های فرضی متوازی الاضلاع وجود داشته باشد، در این صورت شما یک نوع شبکه صورت محور دارید.

انواع شبکه های کریستالی

ریزذرات مختلفی که یک ماده را تشکیل می دهند، انواع مختلف شبکه های کریستالی را تعیین می کنند. آنها می توانند اصل ایجاد اتصالات بین ریزذرات داخل یک کریستال را تعیین کنند. انواع فیزیکی شبکه های کریستالی یونی، اتمی و مولکولی هستند. این همچنین شامل انواع مختلفی از شبکه های کریستالی فلزی است. شیمی اصول ساختار داخلی عناصر را مطالعه می کند. انواع شبکه های کریستالی با جزئیات بیشتر در زیر ارائه شده است.

شبکه های کریستالی یونی

این نوع شبکه های کریستالی در ترکیباتی با نوع پیوند یونی وجود دارند. در این مورد، سایت های شبکه حاوی یون هایی با بارهای الکتریکی مخالف هستند. به لطف میدان الکترومغناطیسی، نیروهای برهمکنش بین یونی بسیار قوی هستند و این ویژگی های فیزیکی ماده را تعیین می کند. ویژگی های رایج عبارتند از نسوز، چگالی، سختی و توانایی هدایت جریان الکتریکی. انواع یونی شبکه های کریستالی در موادی مانند نمک خوراکی، نیترات پتاسیم و غیره یافت می شود.

شبکه های کریستالی اتمی

این نوع ساختار ماده ذاتی عناصری است که ساختار آنها توسط پیوندهای شیمیایی کووالانسی تعیین می شود. انواع شبکه های کریستالی از این نوع حاوی اتم های جداگانه در گره ها هستند که توسط پیوندهای کووالانسی قوی به یکدیگر متصل می شوند. این نوع پیوند زمانی اتفاق می‌افتد که دو اتم یکسان، الکترون‌هایی را به اشتراک بگذارند و در نتیجه یک جفت الکترون مشترک برای اتم‌های همسایه تشکیل دهند. به لطف این فعل و انفعال، پیوندهای کووالانسی اتم ها را به طور یکنواخت و قوی به ترتیب خاصی به هم متصل می کنند. عناصر شیمیایی که حاوی انواع اتمی شبکه های کریستالی هستند سخت هستند، نقطه ذوب بالایی دارند، رسانای ضعیف الکتریسیته هستند و از نظر شیمیایی غیر فعال هستند. نمونه های کلاسیک عناصر با ساختار داخلی مشابه عبارتند از الماس، سیلیکون، ژرمانیوم و بور.

شبکه های کریستالی مولکولی

موادی که دارای یک نوع مولکولی شبکه کریستالی هستند، سیستمی از مولکول های پایدار، متقابل و بسته بندی نزدیک هستند که در گره های شبکه کریستالی قرار دارند. در چنین ترکیباتی، مولکول ها موقعیت مکانی خود را در فازهای گازی، مایع و جامد حفظ می کنند. در گره‌های کریستال، مولکول‌ها توسط نیروهای ضعیف واندروالس که ده‌ها برابر ضعیف‌تر از نیروهای برهمکنش یونی هستند، کنار هم نگه داشته می‌شوند.

مولکول هایی که یک کریستال را تشکیل می دهند می توانند قطبی یا غیرقطبی باشند. به دلیل حرکت خود به خودی الکترون ها و ارتعاشات هسته ها در مولکول ها، تعادل الکتریکی می تواند تغییر کند - این چنین است که یک لحظه دوقطبی الکتریکی لحظه ای ایجاد می شود. دوقطبی های با جهت گیری مناسب نیروهای جذابی را در شبکه ایجاد می کنند. دی اکسید کربن و پارافین نمونه های معمولی از عناصر با شبکه کریستالی مولکولی هستند.

شبکه های کریستالی فلزی

یک پیوند فلزی انعطاف پذیرتر و انعطاف پذیرتر از پیوند یونی است، اگرچه ممکن است به نظر برسد که هر دو بر اساس یک اصل هستند. انواع شبکه‌های کریستالی فلزات ویژگی‌های معمولی آن‌ها را توضیح می‌دهند - مانند استحکام مکانیکی، هدایت حرارتی و الکتریکی، و قابلیت گداختگی.

یکی از ویژگی های متمایز شبکه کریستالی فلزی وجود یون های فلزی با بار مثبت (کاتیون ها) در محل های این شبکه است. بین گره ها الکترون هایی وجود دارد که مستقیماً در ایجاد میدان الکتریکی در اطراف شبکه نقش دارند. به تعداد الکترون هایی که در داخل این شبکه کریستالی حرکت می کنند، گاز الکترونی می گویند.

در غیاب میدان الکتریکی، الکترون های آزاد حرکت آشفته ای را انجام می دهند و به طور تصادفی با یون های شبکه برهم کنش می کنند. هر یک از این فعل و انفعالات، تکانه و جهت حرکت ذره با بار منفی را تغییر می دهد. الکترون ها با میدان الکتریکی خود کاتیون ها را به سمت خود جذب می کنند و دافعه متقابل آنها را متعادل می کنند. اگرچه الکترون ها آزاد در نظر گرفته می شوند، اما انرژی آنها برای خروج از شبکه کریستالی کافی نیست، بنابراین این ذرات باردار دائماً در محدوده آن قرار دارند.

وجود میدان الکتریکی به گاز الکترون انرژی اضافی می دهد. اتصال با یون ها در شبکه کریستالی فلزات قوی نیست، بنابراین الکترون ها به راحتی از مرزهای آن خارج می شوند. الکترون ها در امتداد خطوط نیرو حرکت می کنند و یون هایی با بار مثبت از خود به جای می گذارند.

نتیجه گیری

شیمی به مطالعه ساختار درونی ماده اهمیت زیادی می دهد. انواع شبکه های کریستالی عناصر مختلف تقریباً کل طیف خواص آنها را تعیین می کند. با تأثیر بر کریستال ها و تغییر ساختار درونی آنها، می توان خواص مطلوب یک ماده را افزایش داد و خواص نامطلوب را حذف کرد و عناصر شیمیایی را تغییر داد. بنابراین مطالعه ساختار درونی جهان پیرامون می تواند به درک ماهیت و اصول ساختار جهان کمک کند.

جامدات معمولاً ساختار کریستالی دارند. با آرایش صحیح ذرات در نقاط کاملاً مشخص در فضا مشخص می شود. هنگامی که این نقاط از نظر ذهنی با خطوط مستقیم متقاطع به هم متصل شوند، یک قاب فضایی تشکیل می شود که به آن می گویند. شبکه کریستالی.

نقاطی که ذرات در آنها قرار دارند نامیده می شوند گره های شبکه کریستالی. گره های یک شبکه خیالی می توانند حاوی یون، اتم یا مولکول باشند. آنها حرکات نوسانی انجام می دهند. با افزایش دما، دامنه نوسانات افزایش می یابد که خود را در انبساط حرارتی اجسام نشان می دهد.

بسته به نوع ذرات و ماهیت اتصال بین آنها، چهار نوع شبکه کریستالی متمایز می شود: یونی، اتمی، مولکولی و فلزی.

شبکه های کریستالی متشکل از یون ها را یونی می گویند. آنها توسط موادی با پیوندهای یونی تشکیل می شوند. به عنوان مثال، یک کریستال کلرید سدیم، که در آن، همانطور که قبلا ذکر شد، هر یون سدیم توسط شش یون کلرید و هر یون کلرید توسط شش یون سدیم احاطه شده است. اگر یون ها به صورت کره های واقع در کریستال نشان داده شوند، این آرایش با متراکم ترین بسته بندی مطابقت دارد. اغلب، شبکه‌های کریستالی همانطور که در شکل نشان داده شده است، نشان داده می‌شوند، جایی که فقط موقعیت نسبی ذرات نشان داده شده است، اما اندازه آنها نشان داده نمی‌شود.

تعداد نزدیکترین ذرات مجاور نزدیک به یک ذره معین در یک کریستال یا در یک مولکول منفرد نامیده می شود. شماره هماهنگی.

در شبکه کلرید سدیم، اعداد هماهنگی هر دو یون 6 است. بنابراین، در یک کریستال کلرید سدیم، جداسازی تک تک مولکول‌های نمک غیرممکن است. هیچ کدام از آنها وجود ندارد. کل کریستال را باید به عنوان یک ماکرومولکول غول پیکر متشکل از تعداد مساوی یون های Na + و Cl- در نظر گرفت، Na n Cl n، که در آن n یک عدد بزرگ است. پیوند بین یون ها در چنین کریستالی بسیار قوی است. بنابراین، مواد با شبکه یونی سختی نسبتا بالایی دارند. نسوز و کم پرواز هستند.

ذوب کریستال های یونی منجر به اختلال در جهت گیری هندسی صحیح یون ها نسبت به یکدیگر و کاهش استحکام پیوند بین آنها می شود. بنابراین، مذاب آنها جریان الکتریکی را هدایت می کند. ترکیبات یونی معمولاً به راحتی در مایعاتی که از مولکول های قطبی تشکیل شده اند مانند آب حل می شوند.

شبکه های کریستالی که در گره های آنها اتم های جداگانه وجود دارد، اتمی نامیده می شوند. اتم ها در چنین شبکه هایی با پیوندهای کووالانسی قوی به یکدیگر متصل هستند. به عنوان مثال الماس، یکی از اصلاحات کربن است. الماس از اتم های کربن تشکیل شده است که هر کدام به چهار اتم همسایه پیوند دارند. عدد هماهنگی کربن در الماس 4 است . در شبکه الماس، مانند شبکه کلرید سدیم، هیچ مولکولی وجود ندارد. کل کریستال را باید به عنوان یک مولکول غول پیکر در نظر گرفت. شبکه کریستالی اتمی مشخصه بور جامد، سیلیکون، ژرمانیوم و ترکیبات برخی عناصر با کربن و سیلیکون است.

شبکه های کریستالی متشکل از مولکول های (قطبی و غیر قطبی) مولکولی نامیده می شوند.

مولکول ها در چنین شبکه هایی توسط نیروهای بین مولکولی نسبتا ضعیف به یکدیگر متصل می شوند. بنابراین، موادی که دارای شبکه مولکولی هستند، سختی و نقطه ذوب پایینی دارند، در آب نامحلول یا کمی محلول هستند و محلول‌های آنها تقریباً جریان الکتریکی را هدایت نمی‌کنند. تعداد مواد معدنی با شبکه مولکولی کم است.

نمونه هایی از آنها عبارتند از یخ، مونوکسید کربن جامد (IV) ("یخ خشک")، هالیدهای هیدروژن جامد، مواد جامد ساده تشکیل شده توسط یک (گازهای نجیب)، دو- (F 2، Cl 2، Br 2، I 2، مولکول های اتمی H 2، O 2، N 2، سه- (O 3)، چهار- (P 4)، هشت- (S 8). شبکه کریستالی مولکولی ید در شکل 1 نشان داده شده است. . اکثر ترکیبات آلی کریستالی دارای یک شبکه مولکولی هستند.

بر اساس نظریه اتمی-مولکولی بویل، همه مواد از مولکول هایی تشکیل شده اند که در حرکت ثابت هستند. اما آیا ساختار خاصی در مواد وجود دارد؟ یا اینکه آنها به سادگی از مولکول های متحرک تصادفی تشکیل شده اند؟

در واقع همه مواد در حالت جامد ساختار شفافی دارند. اتم‌ها و مولکول‌ها حرکت می‌کنند، اما نیروهای جاذبه و دافعه بین ذرات متعادل هستند، بنابراین اتم‌ها و مولکول‌ها در نقطه خاصی از فضا قرار می‌گیرند (اما همچنان بسته به دما، نوسانات کوچکی ایجاد می‌کنند). چنین ساختارهایی نامیده می شوند شبکه های کریستالی. به مکان هایی که مولکول ها، یون ها یا اتم ها در آن قرار دارند گفته می شود گره ها. و فاصله بین گره ها نامیده می شود - دوره های هویت. بسته به موقعیت ذرات در فضا، انواع مختلفی وجود دارد:

1. اتمی;
2. یونی
3. مولکولی؛
4. فلز.

در حالت مایع و گاز، مواد شبکه شفافی ندارند، مولکول های آنها به طور آشفته حرکت می کنند، به همین دلیل است که شکل ندارند. به عنوان مثال، اکسیژن هنگامی که در حالت گاز است، گازی بی رنگ و بی بو است، در حالت مایع (در دمای 194- درجه) محلولی مایل به آبی است. هنگامی که دما به 219- درجه کاهش می یابد، اکسیژن به حالت جامد تبدیل می شود و قرمز می شود. شبکه، در حالی که به یک توده برف مانند رنگ آبی تبدیل می شود.

جالب اینجاست که مواد بی شکل ساختار شفافی ندارند و به همین دلیل نقطه ذوب و جوش دقیقی ندارند. رزین و پلاستین با حرارت دادن به تدریج نرم می شوند و به مایع تبدیل می شوند و فاز انتقال شفافی ندارند.

شبکه کریستالی اتمی

همانطور که از نام آن پیداست گره ها حاوی اتم هستند. این مواد بسیار قوی و بادوام هستند، از آنجایی که یک پیوند کووالانسی بین ذرات تشکیل می شود. اتم های همسایه یک جفت الکترون را با یکدیگر به اشتراک می گذارند (یا بهتر است بگوییم ابرهای الکترونی آنها بر روی هم قرار گرفته اند) و بنابراین به خوبی به یکدیگر متصل هستند. بارزترین مثال الماس است که بیشترین سختی را در مقیاس Mohs دارد. جالب اینجاست که الماس مانند گرافیت از کربوهیدرات تشکیل شده است. گرافیت یک ماده بسیار شکننده است (سختی Mohs 1) که نمونه بارز این است که چقدر بستگی به نوع آن دارد.

منطقه اتمی شبکهدر طبیعت توزیع ضعیفی دارد، شامل: کوارتز، بور، ماسه، سیلیکون، اکسید سیلیکون (IV)، ژرمانیوم، کریستال سنگ. این مواد با نقطه ذوب بالا، استحکام مشخص می شوند و این ترکیبات بسیار سخت و نامحلول در آب هستند. به دلیل پیوندهای بسیار قوی بین اتم ها، این ترکیبات شیمیایی به سختی با سایرین برهمکنش می کنند و جریان را بسیار ضعیف هدایت می کنند.

شبکه کریستالی یونی

در این نوع یون ها در هر گره قرار دارند. بر این اساس، این نوع مشخصه مواد با پیوند یونی است، به عنوان مثال: کلرید پتاسیم، سولفات کلسیم، کلرید مس، فسفات نقره، هیدروکسید مس و غیره. مواد با چنین طرح اتصال ذرات شامل;

• نمک؛
• هیدروکسیدهای فلزی؛
• اکسیدهای فلزی

کلرید سدیم دارای یون های متناوب مثبت (Na +) و منفی (Cl -) است. یک یون کلر که در یک گره قرار دارد، دو یون سدیم (به دلیل میدان الکترومغناطیسی) که در گره های مجاور قرار دارند را جذب می کند. بنابراین، یک مکعب تشکیل می شود که در آن ذرات به هم متصل هستند.

شبکه یونی با استحکام، نسوز، پایداری، سختی و عدم فرار مشخص می شود. برخی از مواد می توانند الکتریسیته را هدایت کنند.

شبکه کریستالی مولکولی

گره های این ساختار حاوی مولکول هایی هستند که به شدت در کنار هم قرار گرفته اند. چنین موادی با پیوندهای کووالانسی قطبی و غیرقطبی مشخص می شوند. جالب است که صرف نظر از پیوند کووالانسی، جاذبه بسیار ضعیفی بین ذرات وجود دارد (به دلیل نیروهای ضعیف واندروالس). به همین دلیل است که چنین موادی بسیار شکننده هستند، نقطه جوش و ذوب پایینی دارند و همچنین فرار هستند. این مواد عبارتند از: آب، مواد آلی (قند، نفتالین)، مونوکسید کربن (IV)، سولفید هیدروژن، گازهای نجیب، دو (هیدروژن، اکسیژن، کلر، نیتروژن، ید)، سه (ازون)، چهار (فسفر). مواد هشت اتمی (گوگردی) و غیره.

یکی از ویژگی های متمایز این استاین است که مدل ساختاری و فضایی در تمام فازها (اعم از جامد، مایع و گاز) حفظ می شود.

شبکه کریستالی فلزی

به دلیل وجود یون ها در گره ها، شبکه فلزی ممکن است شبیه به یک شبکه یونی به نظر برسد. در واقع این دو مدل کاملا متفاوت و با خواص متفاوت هستند.

فلز بسیار انعطاف پذیرتر و انعطاف پذیرتر از یونی است، با استحکام، هدایت الکتریکی و حرارتی بالا مشخص می شود، این مواد به خوبی ذوب می شوند و جریان الکتریکی را به خوبی هدایت می کنند. این با این واقعیت توضیح داده می شود که گره ها حاوی یون های فلزی با بار مثبت (کاتیون ها) هستند که می توانند در سراسر ساختار حرکت کنند و در نتیجه جریان الکترون ها را تضمین کنند. ذرات به طور آشفته ای در اطراف گره خود حرکت می کنند (انرژی کافی برای فراتر رفتن ندارند)، اما به محض ظاهر شدن یک میدان الکتریکی، الکترون ها جریانی را تشکیل می دهند و از ناحیه مثبت به سمت منفی هجوم می آورند.

شبکه کریستالی فلزی مشخصه فلزات است، به عنوان مثال: سرب، سدیم، پتاسیم، کلسیم، نقره، آهن، روی، پلاتین و غیره. از جمله، به چند نوع بسته بندی تقسیم می شود: شش ضلعی، بدن محور (کمترین متراکم) و صورت محور. بسته اول برای روی، کبالت، منیزیم، دوم برای باریم، آهن، سدیم، سوم برای مس، آلومینیوم و کلسیم است.

بدین ترتیب، بسته به نوع رندهبسیاری از خواص و همچنین ساختار ماده بستگی دارد. با دانستن نوع، می توانید پیش بینی کنید که مثلاً نسوز یا استحکام یک جسم چقدر خواهد بود.

اکثر جامدات ساختار کریستالی دارند. سلول کریستالیساخته شده از تکرار واحدهای ساختاری یکسان، جداگانه برای هر کریستال. این واحد ساختاری "سلول واحد" نامیده می شود. به عبارت دیگر، شبکه کریستالی به عنوان بازتابی از ساختار فضایی یک جامد عمل می کند.

شبکه های کریستالی را می توان به روش های مختلفی طبقه بندی کرد.

من. با توجه به تقارن بلورهاشبکه ها به مکعب، چهارضلعی، لوزی، شش ضلعی طبقه بندی می شوند.

این طبقه بندی برای ارزیابی خواص نوری کریستال ها و همچنین فعالیت کاتالیزوری آنها مناسب است.

II. با توجه به ماهیت ذرات، واقع در گره های شبکه و بر اساس نوع پیوند شیمیاییبین آنها تمایز وجود دارد شبکه های کریستالی اتمی، مولکولی، یونی و فلزی. نوع پیوند در کریستال تفاوت در سختی، حلالیت در آب، گرمای محلول و گرمای همجوشی و هدایت الکتریکی را تعیین می کند.

یکی از ویژگی های مهم کریستال این است انرژی شبکه کریستالی، kJ/mol – انرژی ای که باید برای از بین بردن یک کریستال معین صرف شود.

شبکه مولکولی

کریستال های مولکولیمتشکل از مولکول هایی است که در موقعیت های خاصی از شبکه کریستالی توسط پیوندهای بین مولکولی ضعیف (نیروهای واندروالس) یا پیوندهای هیدروژنی نگه داشته می شوند. این شبکه ها مشخصه مواد با پیوند کووالانسی هستند.

مواد زیادی با شبکه مولکولی وجود دارد. اینها تعداد زیادی از ترکیبات آلی (شکر، نفتالین، و غیره)، آب کریستالی (یخ)، دی اکسید کربن جامد ("یخ خشک")، هالیدهای هیدروژن جامد، ید، گازهای جامد، از جمله گازهای نجیب،

انرژی شبکه کریستالی برای موادی با مولکول های غیر قطبی و کم قطبی (CH 4، CO 2 و غیره) حداقل است.

شبکه های تشکیل شده توسط مولکول های قطبی بیشتر نیز انرژی شبکه کریستالی بالاتری دارند. شبکه های دارای مواد تشکیل دهنده پیوند هیدروژنی (H 2 O ، NH 3 ) بیشترین انرژی را دارند.

به دلیل برهمکنش ضعیف بین مولکول ها، این مواد فرار، گداخت پذیر، سختی کم، رسانای جریان الکتریکی (دی الکتریک) و هدایت حرارتی پایینی هستند.

شبکه اتمی

در گره ها شبکه کریستال اتمیاتم های یک یا عناصر مختلف با پیوندهای کووالانسی در امتداد هر سه محور به یکدیگر متصل هستند. چنین کریستال هاکه به آنها نیز گفته می شود کووالانسی، تعداد نسبتا کمی هستند.

نمونه هایی از این نوع کریستال ها عبارتند از الماس، سیلیکون، ژرمانیوم، قلع و همچنین کریستال های مواد پیچیده مانند نیترید بور، نیترید آلومینیوم، کوارتز و کاربید سیلیکون. همه این مواد دارای یک شبکه الماس مانند هستند.

انرژی شبکه کریستالی در چنین موادی عملاً با انرژی پیوند شیمیایی (200-500 کیلوژول بر مول) منطبق است. این ویژگی های فیزیکی آنها را تعیین می کند: سختی بالا، نقطه ذوب و نقطه جوش.

خواص رسانای الکتریکی این کریستال ها متفاوت است: الماس، کوارتز، نیترید بور دی الکتریک هستند. سیلیکون، ژرمانیوم - نیمه هادی ها؛ قلع خاکستری فلزی الکتریسیته را به خوبی هدایت می کند.

در کریستال هایی با شبکه کریستالی اتمی، تشخیص یک واحد ساختاری جداگانه غیرممکن است. کل تک کریستال است یک مولکول غول پیکر.

شبکه یونی

در گره ها شبکه یونییون های مثبت و منفی متناوب هستند که بین آنها نیروهای الکترواستاتیکی عمل می کنند. بلورهای یونی ترکیباتی را با پیوندهای یونی تشکیل می دهند، به عنوان مثال، سدیم کلرید NaCl، فلوراید پتاسیم و KF، و غیره.

کریستال های یونی نیز مولکول های غول پیکری هستند که هر یون به طور قابل توجهی تحت تأثیر سایر یون ها قرار می گیرد.

انرژی شبکه کریستالی یونی می تواند به مقادیر قابل توجهی برسد. بنابراین، E (NaCl) = 770 کیلوژول بر مول، و E (BeO) = 4530 کیلوژول بر مول.

بلورهای یونی دارای نقطه ذوب و جوش بالا و استحکام بالایی هستند، اما شکننده هستند. بسیاری از آنها جریان الکتریکی را در دمای اتاق ضعیف هدایت می کنند (حدود بیست مرتبه قدر کمتر از فلزات)، اما با افزایش دما، هدایت الکتریکی افزایش می یابد.

رنده فلزی

کریستال های فلزینمونه هایی از ساده ترین ساختارهای کریستالی را بیاورید.

یون های فلزی در شبکه یک کریستال فلزی را می توان تقریباً به صورت کره در نظر گرفت. در فلزات جامد، این گلوله ها با حداکثر چگالی بسته بندی می شوند، همانطور که چگالی قابل توجه بیشتر فلزات نشان می دهد (از 0.97 گرم در سانتی متر مکعب برای سدیم، 8.92 گرم بر سانتی متر مکعب برای مس تا 19.30 گرم بر سانتی متر مکعب برای تنگستن و طلا). متراکم ترین بسته بندی توپ ها در یک لایه، بسته بندی شش ضلعی است که در آن هر توپ توسط شش توپ دیگر (در همان صفحه) احاطه شده است. مرکز هر سه توپ مجاور یک مثلث متساوی الاضلاع را تشکیل می دهد.

ویژگی‌های فلزات مانند شکل‌پذیری بالا و چکش‌خواری نشان‌دهنده عدم استحکام در توری‌های فلزی است: صفحات آنها به راحتی نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند.

الکترون های ظرفیتی در تشکیل پیوند با همه اتم ها شرکت می کنند و آزادانه در کل حجم یک قطعه فلز حرکت می کنند. این با مقادیر بالای هدایت الکتریکی و هدایت حرارتی نشان داده می شود.

از نظر انرژی شبکه کریستالی، فلزات یک موقعیت میانی بین بلورهای مولکولی و کووالانسی را اشغال می کنند. انرژی شبکه کریستالی:

بنابراین، خواص فیزیکی جامدات به طور قابل توجهی به نوع پیوند شیمیایی و ساختار بستگی دارد.

ساختار و خواص جامدات

مشخصات	کریستال ها
فلز	یونی	مولکولی	اتمی
مثال ها	K، Al، Cr، Fe	NaCl، KNO3	I 2، نفتالین	الماس، کوارتز
ذرات ساختاری	یون های مثبت و الکترون های متحرک	کاتیون ها و آنیون ها	مولکول ها	اتم ها
نوع پیوند شیمیایی	فلز	یونی	در مولکول ها - کووالانسی؛ بین مولکول ها - نیروهای واندروالس و پیوندهای هیدروژنی	بین اتم ها - کووالانسی
ذوب شدن	بالا	بالا	کم	خیلی بالا
نقطه جوش	بالا	بالا	کم	خیلی بالا
ویژگی های مکانیکی	سخت، چکش خوار، چسبناک	سخت، شکننده	نرم	خیلی سخت
رسانایی الکتریکی	راهنماهای خوب	به شکل جامد - دی الکتریک؛ در مذاب یا محلول - هادی ها	دی الکتریک ها	دی الکتریک (به جز گرافیت)
انحلال پذیری
در آب	نامحلول	محلول	نامحلول	نامحلول
در حلال های غیر قطبی	نامحلول	نامحلول	محلول	نامحلول

(همه تعاریف، فرمول ها، نمودارها و معادلات واکنش ها در پرونده ارائه شده است.)

این اتم ها یا مولکول های منفرد نیستند که وارد فعل و انفعالات شیمیایی می شوند، بلکه مواد هستند. مواد بر اساس نوع پیوند طبقه بندی می شوند مولکولی و غیر مولکولی ساختمان ها

اینها موادی هستند که از مولکول ها ساخته شده اند. پیوندهای بین مولکول ها در چنین موادی بسیار ضعیف است، بسیار ضعیف تر از بین اتم های داخل مولکول، و حتی در دمای نسبتاً پایین شکسته می شوند - این ماده به مایع و سپس به گاز تبدیل می شود (تععید ید). نقطه ذوب و جوش مواد متشکل از مولکول ها با افزایش وزن مولکولی افزایش می یابد. مواد مولکولی شامل موادی با ساختار اتمی (C، Si، Li، Na، K، Cu، Fe، W) است که در میان آنها فلزات و غیر فلزات وجود دارد.

ساختار غیر مولکولی مواد

به مواد غیر مولکولیساختارها شامل ترکیبات یونی هستند. اکثر ترکیبات فلزات با غیر فلزات دارای این ساختار هستند: تمام نمک ها (NaCl، K 2 S0 4)، برخی از هیدریدها (LiH) و اکسیدها (CaO، MgO، FeO)، بازها (NaOH، KOH). مواد یونی (غیر مولکولی) دارای نقطه ذوب و جوش بالایی هستند.

جامدات: کریستالی و بی شکل

مواد آمورفآنها نقطه ذوب واضحی ندارند - وقتی گرم می شوند به تدریج نرم می شوند و به حالت مایع تبدیل می شوند. به عنوان مثال، پلاستیکین و رزین های مختلف در حالت آمورف هستند.

مواد کریستالیبا آرایش صحیح ذراتی که از آنها تشکیل شده اند مشخص می شود: اتم ها، مولکول ها و یون ها - در نقاط کاملاً مشخص در فضا. هنگامی که این نقاط توسط خطوط مستقیم به هم متصل می شوند، یک قاب فضایی تشکیل می شود که به آن می گویند شبکه کریستالی. به نقاطی که ذرات کریستال در آن قرار دارند گفته می شود گره های شبکه.

بسته به نوع ذرات واقع در گره های شبکه کریستالی و ماهیت اتصال بین آنها، چهار نوع شبکه کریستالی متمایز می شود: یونی، اتمی، مولکولی و فلزی .

شبکه های کریستالی یونی

یونیشبکه های کریستالی نامیده می شوند که در گره های آن یون ها وجود دارد. آنها توسط موادی با پیوندهای یونی تشکیل می شوند که می توانند یون های ساده Na +، Cl - و S0 4 2-، OH - را به هم متصل کنند. در نتیجه نمک ها و برخی از اکسیدها و هیدروکسیدهای فلزات دارای شبکه بلوری یونی هستند. به عنوان مثال، یک کریستال کلرید سدیم از یون های متناوب مثبت Na + و کلر منفی ساخته شده است و یک شبکه مکعبی شکل را تشکیل می دهد.

شبکه کریستالی یونی نمک خوراکی

پیوندهای بین یون ها در چنین کریستالی بسیار پایدار است. بنابراین، مواد با شبکه یونی با سختی و استحکام نسبتاً بالا مشخص می شوند، آنها نسوز و غیر فرار هستند.

شبکه های کریستالی اتمی

اتمیشبکه های کریستالی نامیده می شوند که در گره های آنها اتم های جداگانه وجود دارد. در چنین شبکه هایی، اتم ها توسط پیوندهای کووالانسی بسیار قوی به یکدیگر متصل می شوند. نمونه ای از مواد با این نوع شبکه های کریستالی الماس است که یکی از تغییرات آلوتروپیک کربن است.

شبکه کریستالی اتمی از الماس

اکثر مواد با شبکه کریستالی اتمی دارای نقطه ذوب بسیار بالایی هستند (مثلاً برای الماس بیش از 3500 درجه سانتیگراد است)، آنها قوی و سخت هستند و عملاً نامحلول هستند.

شبکه های کریستالی مولکولی

مولکولیشبکه های کریستالی نامیده می شوند که در گره های آن مولکول ها قرار دارند.

شبکه کریستالی مولکولی ید

پیوندهای شیمیایی در این مولکول ها می تواند هم قطبی (HCl, H 2 O) و هم غیر قطبی (N 2, O 2) باشد. علیرغم این واقعیت که اتم های درون مولکول ها با پیوندهای کووالانسی بسیار قوی به هم متصل هستند، نیروهای جاذبه بین مولکولی ضعیف بین خود مولکول ها عمل می کنند. بنابراین، مواد با شبکه کریستالی مولکولی سختی پایین، نقطه ذوب پایین و فرار هستند. اکثر ترکیبات آلی جامد دارای شبکه های کریستالی مولکولی (نفتالین، گلوکز، قند) هستند.

شبکه های کریستالی فلزی

مواد با پیوندهای فلزی دارند فلزشبکه های کریستالی

در محل چنین شبکه‌هایی اتم‌ها و یون‌ها وجود دارند (اعم از اتم‌ها یا یون‌ها، که اتم‌های فلزی به راحتی به آن تبدیل می‌شوند و الکترون‌های بیرونی خود را «برای استفاده مشترک» از دست می‌دهند). این ساختار داخلی فلزات خواص فیزیکی مشخصه آنها را تعیین می کند: چکش خواری، انعطاف پذیری، هدایت الکتریکی و حرارتی، درخشش فلزی مشخص.