Le quartz est une substance possédant un réseau cristallin atomique. Réseau cristallin ionique

Lors de nombreuses réactions physiques et chimiques, une substance passe à un état d'agrégation solide. Dans ce cas, les molécules et les atomes ont tendance à s’organiser dans un ordre spatial dans lequel les forces d’interaction entre les particules de matière seraient équilibrées au maximum. C'est ainsi que l'on obtient la résistance de la substance solide. Les atomes, une fois occupant une certaine position, effectuent de petits mouvements oscillatoires dont l'amplitude dépend de la température, mais leur position dans l'espace reste fixe. Les forces d’attraction et de répulsion s’équilibrent à une certaine distance.

Idées modernes sur la structure de la matière

La science moderne affirme qu’un atome est constitué d’un noyau chargé, qui porte une charge positive, et d’électrons, qui portent des charges négatives. À une vitesse de plusieurs milliers de milliards de tours par seconde, les électrons tournent sur leurs orbites, créant un nuage d'électrons autour du noyau. La charge positive du noyau est numériquement égale à la charge négative des électrons. Ainsi, l’atome de la substance reste électriquement neutre. Des interactions possibles avec d'autres atomes se produisent lorsque des électrons se détachent de leur atome parent, perturbant ainsi l'équilibre électrique. Dans un cas, les atomes sont disposés dans un certain ordre, appelé réseau cristallin. Dans un autre, en raison de l'interaction complexe des noyaux et des électrons, ils sont combinés en molécules de différents types et complexités.

Définition du réseau cristallin

Pris ensemble, différents types de réseaux cristallins de substances sont des réseaux avec des orientations spatiales différentes, aux nœuds desquels se trouvent des ions, des molécules ou des atomes. Cette position spatiale géométrique stable est appelée réseau cristallin de la substance. La distance entre les nœuds d’une cellule cristalline est appelée période d’identité. Les angles spatiaux auxquels se trouvent les nœuds cellulaires sont appelés paramètres. Selon la méthode de construction des liaisons, les réseaux cristallins peuvent être simples, centrés sur la base, centrés sur la face et centrés sur le corps. Si les particules de matière ne sont situées que dans les coins du parallélépipède, un tel réseau est dit simple. Un exemple d'un tel réseau est présenté ci-dessous :

Si, en plus des nœuds, les particules de la substance sont situées au milieu des diagonales spatiales, alors cet arrangement de particules dans la substance est appelé réseau cristallin centré sur le corps. Ce type est clairement représenté sur la figure.

Si, en plus des nœuds aux sommets du réseau, il y a un nœud à l'endroit où les diagonales imaginaires du parallélépipède se croisent, alors vous avez un type de réseau à faces centrées.

Types de réseaux cristallins

Les différentes microparticules qui composent une substance déterminent les différents types de réseaux cristallins. Ils peuvent déterminer le principe de création de connexions entre microparticules à l’intérieur d’un cristal. Les types physiques de réseaux cristallins sont ioniques, atomiques et moléculaires. Cela inclut également divers types de réseaux cristallins métalliques. La chimie étudie les principes de la structure interne des éléments. Les types de réseaux cristallins sont présentés plus en détail ci-dessous.

Réseaux cristallins ioniques

Ces types de réseaux cristallins sont présents dans des composés avec une liaison de type ionique. Dans ce cas, les sites du réseau contiennent des ions avec des charges électriques opposées. Grâce au champ électromagnétique, les forces d'interaction interionique sont assez fortes, ce qui détermine les propriétés physiques de la substance. Les caractéristiques communes sont le caractère réfractaire, la densité, la dureté et la capacité à conduire le courant électrique. Les types ioniques de réseaux cristallins se trouvent dans des substances telles que le sel de table, le nitrate de potassium et autres.

Réseaux cristallins atomiques

Ce type de structure de la matière est inhérent aux éléments dont la structure est déterminée par des liaisons chimiques covalentes. Les types de réseaux cristallins de ce type contiennent des atomes individuels aux nœuds, reliés les uns aux autres par de fortes liaisons covalentes. Ce type de liaison se produit lorsque deux atomes identiques « partagent » des électrons, formant ainsi une paire d’électrons commune aux atomes voisins. Grâce à cette interaction, les liaisons covalentes lient les atomes de manière uniforme et forte dans un certain ordre. Les éléments chimiques qui contiennent des types atomiques de réseaux cristallins sont durs, ont un point de fusion élevé, sont de mauvais conducteurs d’électricité et sont chimiquement inactifs. Des exemples classiques d’éléments ayant une structure interne similaire incluent le diamant, le silicium, le germanium et le bore.

Réseaux cristallins moléculaires

Les substances qui ont un réseau cristallin de type moléculaire sont un système de molécules stables, en interaction et étroitement emballées, situées aux nœuds du réseau cristallin. Dans de tels composés, les molécules conservent leur position spatiale dans les phases gazeuse, liquide et solide. Aux nœuds du cristal, les molécules sont maintenues ensemble par de faibles forces de Van der Waals, dix fois plus faibles que les forces d'interaction ionique.

Les molécules qui forment un cristal peuvent être polaires ou non polaires. En raison du mouvement spontané des électrons et des vibrations des noyaux dans les molécules, l'équilibre électrique peut se déplacer - c'est ainsi qu'apparaît un moment dipolaire électrique instantané. Des dipôles correctement orientés créent des forces attractives dans le réseau. Le dioxyde de carbone et la paraffine sont des exemples typiques d’éléments dotés d’un réseau cristallin moléculaire.

Treillis cristallins métalliques

Une liaison métallique est plus flexible et ductile qu’une liaison ionique, même s’il peut sembler que les deux reposent sur le même principe. Les types de réseaux cristallins des métaux expliquent leurs propriétés typiques, telles que la résistance mécanique, la conductivité thermique et électrique et la fusibilité.

Une caractéristique distinctive d'un réseau cristallin métallique est la présence d'ions métalliques chargés positivement (cations) sur les sites de ce réseau. Entre les nœuds se trouvent des électrons qui participent directement à la création d’un champ électrique autour du réseau. Le nombre d’électrons se déplaçant dans ce réseau cristallin est appelé gaz électronique.

En l’absence de champ électrique, les électrons libres effectuent un mouvement chaotique, interagissant de manière aléatoire avec les ions du réseau. Chacune de ces interactions modifie l’élan et la direction du mouvement de la particule chargée négativement. Grâce à leur champ électrique, les électrons attirent les cations vers eux, équilibrant leur répulsion mutuelle. Bien que les électrons soient considérés comme libres, leur énergie n’est pas suffisante pour quitter le réseau cristallin, ces particules chargées se trouvent donc constamment à l’intérieur de ses limites.

La présence d’un champ électrique donne au gaz électronique une énergie supplémentaire. La connexion avec les ions dans le réseau cristallin des métaux n'est pas forte, de sorte que les électrons quittent facilement ses limites. Les électrons se déplacent le long de lignes de force, laissant derrière eux des ions chargés positivement.

conclusions

La chimie attache une grande importance à l'étude de la structure interne de la matière. Les types de réseaux cristallins de divers éléments déterminent presque toute la gamme de leurs propriétés. En influençant les cristaux et en modifiant leur structure interne, il est possible d'améliorer les propriétés souhaitées d'une substance, d'éliminer celles indésirables et de transformer les éléments chimiques. Ainsi, étudier la structure interne du monde environnant peut aider à comprendre l'essence et les principes de la structure de l'univers.

Les solides ont généralement une structure cristalline. Il se caractérise par la disposition correcte des particules en des points strictement définis de l'espace. Lorsque ces points sont mentalement reliés par des lignes droites qui se croisent, un cadre spatial se forme, appelé réseau cristallin.

Les points où se trouvent les particules sont appelés nœuds du réseau cristallin. Les nœuds d'un réseau imaginaire peuvent contenir des ions, des atomes ou des molécules. Ils effectuent des mouvements oscillatoires. Avec l'augmentation de la température, l'amplitude des oscillations augmente, ce qui se manifeste par la dilatation thermique des corps.

Selon le type de particules et la nature de la connexion entre elles, on distingue quatre types de réseaux cristallins : ionique, atomique, moléculaire et métallique.

Les réseaux cristallins constitués d'ions sont appelés ioniques. Ils sont formés de substances possédant des liaisons ioniques. Un exemple est un cristal de chlorure de sodium dans lequel, comme déjà indiqué, chaque ion sodium est entouré de six ions chlorure et chaque ion chlorure de six ions sodium. Cet arrangement correspond au tassement le plus dense si les ions sont représentés comme des sphères situées dans le cristal. Très souvent, les réseaux cristallins sont représentés comme le montre la figure, où seules les positions relatives des particules sont indiquées, mais pas leurs tailles.

Le nombre de particules voisines les plus proches et étroitement adjacentes à une particule donnée dans un cristal ou dans une molécule individuelle est appelé numéro de coordination.

Dans le réseau de chlorure de sodium, les numéros de coordination des deux ions sont 6. Ainsi, dans un cristal de chlorure de sodium, il est impossible d'isoler des molécules de sel individuelles. Il n’y en a aucun. Le cristal entier doit être considéré comme une macromolécule géante constituée d'un nombre égal d'ions Na + et Cl -, Na n Cl n, où n est un grand nombre. Les liaisons entre les ions dans un tel cristal sont très fortes. Par conséquent, les substances possédant un réseau ionique ont une dureté relativement élevée. Ils sont réfractaires et volent à basse altitude.

La fusion des cristaux ioniques entraîne une perturbation de l'orientation géométriquement correcte des ions les uns par rapport aux autres et une diminution de la force de la liaison entre eux. Par conséquent, leurs masses fondues conduisent le courant électrique. Les composés ioniques se dissolvent généralement facilement dans les liquides constitués de molécules polaires, comme l'eau.

Les réseaux cristallins, dans les nœuds desquels se trouvent des atomes individuels, sont appelés atomiques. Les atomes de ces réseaux sont reliés les uns aux autres par de fortes liaisons covalentes. Un exemple est le diamant, une des modifications du carbone. Le diamant est constitué d’atomes de carbone dont chacun est lié à quatre atomes voisins. Le nombre de coordination du carbone dans le diamant est 4 . Dans le réseau de diamant, comme dans le réseau de chlorure de sodium, il n'y a pas de molécules. Le cristal entier doit être considéré comme une molécule géante. Le réseau cristallin atomique est caractéristique du bore solide, du silicium, du germanium et des composés de certains éléments avec le carbone et le silicium.

Les réseaux cristallins constitués de molécules (polaires et non polaires) sont appelés moléculaires.

Les molécules de ces réseaux sont reliées les unes aux autres par des forces intermoléculaires relativement faibles. Par conséquent, les substances ayant un réseau moléculaire ont une faible dureté et un point de fusion bas, sont insolubles ou légèrement solubles dans l'eau et leurs solutions ne conduisent presque pas le courant électrique. Le nombre de substances inorganiques possédant un réseau moléculaire est faible.

Des exemples en sont la glace, le monoxyde de carbone solide (IV) (« glace carbonique »), les halogénures d'hydrogène solides, les substances simples solides formées par un- (gaz rares), deux- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2 , O 2 , N 2), trois (O 3), quatre (P 4), huit (S 8) molécules atomiques. Le réseau cristallin moléculaire de l'iode est représenté sur la figure. . La plupart des composés organiques cristallins possèdent un réseau moléculaire.

Selon la théorie atomique-moléculaire de Boyle, toutes les substances sont constituées de molécules en mouvement constant. Mais existe-t-il une structure spécifique dans les substances ? Ou sont-ils simplement constitués de molécules se déplaçant de manière aléatoire ?

En fait, toutes les substances à l’état solide ont une structure claire. Les atomes et les molécules se déplacent, mais les forces d'attraction et de répulsion entre les particules sont équilibrées, de sorte que les atomes et les molécules sont situés à un certain point de l'espace (mais continuent de faire de petites fluctuations en fonction de la température). De telles structures sont appelées réseaux cristallins. Les endroits où se trouvent les molécules, les ions ou les atomes eux-mêmes sont appelés nœuds. Et les distances entre les nœuds sont appelées - périodes d'identité. Selon la position des particules dans l'espace, il en existe plusieurs types :

1. atomique;
2. ionique;
3. moléculaire;
4. métal.

Dans les états liquides et gazeux, les substances n'ont pas de réseau clair ; leurs molécules se déplacent de manière chaotique, c'est pourquoi elles n'ont pas de forme. Par exemple, l’oxygène, à l’état gazeux, est un gaz incolore et inodore ; à l’état liquide (à -194 degrés), c’est une solution bleutée. Lorsque la température descend à -219 degrés, l’oxygène se transforme en état solide et devient rouge. treillis, tandis qu'il se transforme en une masse neigeuse de couleur bleue.

Fait intéressant, les substances amorphes n'ont pas de structure claire, c'est pourquoi elles n'ont pas de points de fusion et d'ébullition stricts. Lorsqu'elles sont chauffées, la résine et la pâte à modeler ramollissent progressivement et deviennent liquides ; elles n'ont pas de phase de transition claire.

Réseau cristallin atomique

Les nœuds contiennent des atomes, comme leur nom l'indique. Ces substances sont très solides et durables, puisqu'une liaison covalente se forme entre les particules. Les atomes voisins partagent une paire d’électrons (ou plutôt, leurs nuages ​​d’électrons sont superposés) et sont donc très bien connectés les uns aux autres. L’exemple le plus évident est le diamant, qui possède la plus grande dureté sur l’échelle de Mohs. Fait intéressant, le diamant, comme le graphite, est constitué de glucides. Le graphite est une substance très fragile (dureté Mohs 1), ce qui montre clairement à quel point cela dépend du type.

Région atomique treillis mal réparti dans la nature, il comprend : le quartz, le bore, le sable, le silicium, l'oxyde de silicium (IV), le germanium, le cristal de roche. Ces substances se caractérisent par un point de fusion élevé, une résistance élevée et ces composés sont très durs et insolubles dans l'eau. En raison des liaisons très fortes entre les atomes, ces composés chimiques interagissent peu avec les autres et conduisent très mal le courant.

Réseau cristallin ionique

Dans ce type, les ions sont situés à chaque nœud. En conséquence, ce type est caractéristique des substances ayant une liaison ionique, par exemple : chlorure de potassium, sulfate de calcium, chlorure de cuivre, phosphate d'argent, hydroxyde de cuivre, etc. Les substances avec un tel schéma de connexion de particules comprennent;

• sel;
• les hydroxydes métalliques;
• oxydes métalliques.

Le chlorure de sodium contient en alternance des ions positifs (Na +) et négatifs (Cl -). Un ion chlore situé dans un nœud attire deux ions sodium (en raison du champ électromagnétique) situés dans les nœuds voisins. Ainsi, un cube se forme dans lequel les particules sont interconnectées.

Le réseau ionique se caractérise par sa résistance, son caractère réfractaire, sa stabilité, sa dureté et sa non-volatilité. Certaines substances peuvent conduire l’électricité.

Réseau cristallin moléculaire

Les nœuds de cette structure contiennent des molécules étroitement regroupées. Ces substances sont caractérisées par des liaisons covalentes polaires et non polaires. Il est intéressant de noter que, quelle que soit la liaison covalente, il existe une très faible attraction entre les particules (en raison des faibles forces de Van der Waals). C'est pourquoi ces substances sont très fragiles, ont des points d'ébullition et de fusion bas et sont également volatiles. Ces substances comprennent : l'eau, les substances organiques (sucre, naphtalène), le monoxyde de carbone (IV), le sulfure d'hydrogène, les gaz rares, les deux (hydrogène, oxygène, chlore, azote, iode), les trois (ozone), les quatre (phosphore). ), substances à huit atomes (soufre), etc.

L’une des caractéristiques distinctives est c'est-à-dire que le modèle structurel et spatial est préservé dans toutes les phases (solide, liquide et gazeuse).

Treillis cristallin en métal

En raison de la présence d’ions au niveau des nœuds, le réseau métallique peut ressembler à un réseau ionique. En fait, ce sont deux modèles complètement différents, avec des propriétés différentes.

Le métal est beaucoup plus flexible et ductile que l'ionique, il se caractérise par une résistance, une conductivité électrique et thermique élevée, ces substances fondent bien et conduisent bien le courant électrique. Cela s'explique par le fait que les nœuds contiennent des ions métalliques chargés positivement (cations), qui peuvent se déplacer dans toute la structure, assurant ainsi la circulation des électrons. Les particules se déplacent de manière chaotique autour de leur nœud (elles n'ont pas assez d'énergie pour aller au-delà), mais dès qu'un champ électrique apparaît, les électrons forment un flux et se précipitent du positif vers le négatif.

Le réseau cristallin métallique est caractéristique des métaux, par exemple : le plomb, le sodium, le potassium, le calcium, l'argent, le fer, le zinc, le platine, etc. Il se divise entre autres en plusieurs types de packaging : hexagonal, centré corps (le moins dense) et centré visage. Le premier paquet est typique pour le zinc, le cobalt, le magnésium, le deuxième pour le baryum, le fer, le sodium, le troisième pour le cuivre, l'aluminium et le calcium.

Ainsi, selon le type de grille de nombreuses propriétés en dépendent, ainsi que la structure de la substance. Connaissant le type, vous pouvez prédire, par exemple, quel sera le caractère réfractaire ou la résistance d'un objet.

La plupart des solides ont une structure cristalline. Cellule de cristal construit à partir d’unités structurelles identiques et répétées, individuelles pour chaque cristal. Cette unité structurelle est appelée « cellule unitaire ». En d’autres termes, le réseau cristallin reflète la structure spatiale d’un solide.

Les réseaux cristallins peuvent être classés de différentes manières.

JE. Selon la symétrie des cristaux les réseaux sont classés en cubiques, tétragonaux, rhombiques, hexagonaux.

Cette classification est pratique pour évaluer les propriétés optiques des cristaux, ainsi que leur activité catalytique.

II. Par la nature des particules, situé aux nœuds du réseau et par type de liaison chimique il y a une distinction entre eux réseaux cristallins atomiques, moléculaires, ioniques et métalliques. Le type de liaison dans un cristal détermine la différence de dureté, de solubilité dans l’eau, de chaleur de solution et de fusion, ainsi que de conductivité électrique.

Une caractéristique importante d'un cristal est l'énergie du réseau cristallin, kJ/mole – l'énergie qui doit être dépensée pour détruire un cristal donné.

Réseau moléculaire

Cristaux moléculaires sont constitués de molécules maintenues à certaines positions du réseau cristallin par des liaisons intermoléculaires faibles (forces de Van der Waals) ou des liaisons hydrogène. Ces réseaux sont caractéristiques des substances possédant des liaisons covalentes.

Il existe de nombreuses substances possédant un réseau moléculaire. Il s'agit d'un grand nombre de composés organiques (sucre, naphtalène...), d'eau cristalline (glace), de dioxyde de carbone solide (« neige carbonique »), d'halogénures d'hydrogène solides, d'iode, de gaz solides, y compris nobles,

L'énergie du réseau cristallin est minime pour les substances contenant des molécules apolaires et faiblement polaires (CH 4, CO 2, etc.).

Les réseaux formés par des molécules plus polaires ont également une énergie de réseau cristallin plus élevée. Les réseaux avec des substances qui forment des liaisons hydrogène (H 2 O, NH 3) ont l'énergie la plus élevée.

En raison de la faible interaction entre les molécules, ces substances sont volatiles, fusibles, ont une faible dureté, ne conduisent pas le courant électrique (diélectriques) et ont une faible conductivité thermique.

Réseau atomique

Dans les nœuds réseau cristallin atomique il y a des atomes d'un ou de différents éléments reliés les uns aux autres par des liaisons covalentes le long des trois axes. Tel cristaux qui sont aussi appelés covalent, sont relativement peu nombreux.

Des exemples de cristaux de ce type comprennent le diamant, le silicium, le germanium, l'étain, ainsi que des cristaux de substances complexes telles que le nitrure de bore, le nitrure d'aluminium, le quartz et le carbure de silicium. Toutes ces substances ont un réseau semblable à un diamant.

L’énergie du réseau cristallin de ces substances coïncide pratiquement avec l’énergie de la liaison chimique (200 à 500 kJ/mol). Cela détermine leurs propriétés physiques : dureté élevée, point de fusion et point d’ébullition.

Les propriétés électriquement conductrices de ces cristaux sont variées : le diamant, le quartz, le nitrure de bore sont des diélectriques ; silicium, germanium – semi-conducteurs ; L'étain gris métallisé conduit bien l'électricité.

Dans les cristaux dotés d'un réseau cristallin atomique, il est impossible de distinguer une unité structurelle distincte. L'ensemble du monocristal est une molécule géante.

Réseau ionique

Dans les nœuds réseau ionique les ions positifs et négatifs alternent, entre lesquels agissent des forces électrostatiques. Les cristaux ioniques forment des composés avec des liaisons ioniques, par exemple le chlorure de sodium NaCl, le fluorure de potassium et le KF, etc. Les composés ioniques peuvent également inclure des ions complexes, par exemple NO 3 -, SO 4 2 -.

Les cristaux ioniques sont également des molécules géantes dans lesquelles chaque ion est influencé de manière significative par tous les autres ions.

L'énergie du réseau cristallin ionique peut atteindre des valeurs significatives. Ainsi, E (NaCl) = 770 kJ/mol et E (BeO) = 4 530 kJ/mol.

Les cristaux ioniques ont des points de fusion et d’ébullition élevés et une résistance élevée, mais sont fragiles. Beaucoup d'entre eux conduisent mal l'électricité à température ambiante (environ vingt ordres de grandeur inférieurs à ceux des métaux), mais avec l'augmentation de la température, on observe une augmentation de la conductivité électrique.

Grille métallique

Cristaux métalliques donner des exemples des structures cristallines les plus simples.

Les ions métalliques dans le réseau d'un cristal métallique peuvent être considérés approximativement sous la forme de sphères. Dans les métaux solides, ces billes sont remplies d'une densité maximale, comme l'indique la densité importante de la plupart des métaux (de 0,97 g/cm 3 pour le sodium, 8,92 g/cm 3 pour le cuivre à 19,30 g/cm 3 pour le tungstène et l'or). L'emballage le plus dense de billes dans une couche est un emballage hexagonal, dans lequel chaque bille est entourée de six autres billes (dans le même plan). Les centres de trois boules adjacentes forment un triangle équilatéral.

Les propriétés des métaux telles qu'une ductilité et une malléabilité élevées indiquent un manque de rigidité des caillebotis métalliques : leurs plans se déplacent assez facilement les uns par rapport aux autres.

Les électrons de Valence participent à la formation de liaisons avec tous les atomes et se déplacent librement dans tout le volume d'un morceau de métal. Ceci est indiqué par des valeurs élevées de conductivité électrique et de conductivité thermique.

En termes d'énergie du réseau cristallin, les métaux occupent une position intermédiaire entre les cristaux moléculaires et covalents. L’énergie du réseau cristallin est :

Ainsi, les propriétés physiques des solides dépendent largement du type de liaison chimique et de la structure.

Structure et propriétés des solides

Caractéristiques	Cristaux
Métal	Ionique	Moléculaire	Atomique
Exemples	K, Al, Cr, Fe	NaCl, KNO3	I 2, naphtalène	diamant, quartz
Particules structurelles	Ions positifs et électrons mobiles	Cations et anions	Molécules	Atomes
Type de liaison chimique	Métal	Ionique	Dans les molécules – covalentes ; entre molécules - forces de Van der Waals et liaisons hydrogène	Entre atomes - covalent
fondre	Haut	Haut	Faible	Très haut
point d'ébullition	Haut	Haut	Faible	Très haut
Propriétés mécaniques	Dur, malléable, visqueux	Dur, cassant	Doux	Très dur
Conductivité électrique	Bons guides	Sous forme solide - diélectriques ; dans une masse fondue ou une solution - conducteurs	Diélectriques	Diélectriques (sauf graphite)
Solubilité
dans l'eau	Insoluble	Soluble	Insoluble	Insoluble
dans des solvants apolaires	Insoluble	Insoluble	Soluble	Insoluble

(Toutes les définitions, formules, graphiques et équations de réactions sont consignés dans le dossier.)

Ce ne sont pas des atomes ou des molécules individuels qui entrent dans des interactions chimiques, mais des substances. Les substances sont classées selon le type de liaison moléculaire et non moléculaire bâtiments.

Ce sont des substances constituées de molécules. Les liaisons entre les molécules de ces substances sont très faibles, beaucoup plus faibles qu'entre les atomes à l'intérieur de la molécule, et même à des températures relativement basses, elles se brisent - la substance se transforme en liquide puis en gaz (sublimation de l'iode). Les points de fusion et d'ébullition des substances constituées de molécules augmentent avec l'augmentation du poids moléculaire. Les substances moléculaires comprennent les substances à structure atomique (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W), parmi lesquelles se trouvent des métaux et des non-métaux.

Structure non moléculaire des substances

Aux substances non moléculaire les structures comprennent des composés ioniques. La plupart des composés de métaux avec des non-métaux ont cette structure : tous les sels (NaCl, K 2 S0 4), certains hydrures (LiH) et oxydes (CaO, MgO, FeO), des bases (NaOH, KOH). Les substances ioniques (non moléculaires) ont des points de fusion et d'ébullition élevés.

Solides : cristallins et amorphes

Substances amorphes ils n'ont pas de point de fusion clair - lorsqu'ils sont chauffés, ils se ramollissent progressivement et se transforment en un état fluide. Par exemple, la pâte à modeler et diverses résines sont à l'état amorphe.

Substances cristallines caractérisé par la disposition correcte des particules qui les composent : atomes, molécules et ions - en des points strictement définis de l'espace. Lorsque ces points sont reliés par des lignes droites, un cadre spatial se forme, appelé réseau cristallin. Les points où se trouvent les particules cristallines sont appelés nœuds de treillis.

Selon le type de particules situées aux nœuds du réseau cristallin et la nature de la connexion entre elles, on distingue quatre types de réseaux cristallins : ionique, atomique, moléculaire et métallique .

Réseaux cristallins ioniques

Ionique sont appelés réseaux cristallins, dans les nœuds desquels se trouvent des ions. Ils sont formés de substances avec des liaisons ioniques, qui peuvent lier à la fois les ions simples Na +, Cl - et le complexe S0 4 2-, OH -. Par conséquent, les sels et certains oxydes et hydroxydes de métaux ont des réseaux cristallins ioniques. Par exemple, un cristal de chlorure de sodium est construit à partir d'une alternance d'ions Na + et négatifs Cl -, formant un réseau en forme de cube.

Réseau cristallin ionique de sel de table

Les liaisons entre les ions dans un tel cristal sont très stables. Par conséquent, les substances dotées d'un réseau ionique se caractérisent par une dureté et une résistance relativement élevées, elles sont réfractaires et non volatiles.

Réseaux cristallins atomiques

Atomique sont appelés réseaux cristallins, dans les nœuds desquels se trouvent des atomes individuels. Dans de tels réseaux, les atomes sont reliés les uns aux autres par des liaisons covalentes très fortes. Un exemple de substances présentant ce type de réseaux cristallins est le diamant, l’une des modifications allotropiques du carbone.

Réseau cristallin atomique de diamant

La plupart des substances ayant un réseau cristallin atomique ont des points de fusion très élevés (par exemple, pour le diamant, il est supérieur à 3 500°C), elles sont solides et dures, et pratiquement insolubles.

Réseaux cristallins moléculaires

Moléculaire appelés réseaux cristallins, dans les nœuds desquels se trouvent des molécules.

Réseau cristallin moléculaire de l'iode

Les liaisons chimiques dans ces molécules peuvent être à la fois polaires (HCl, H 2 O) et non polaires (N 2, O 2). Malgré le fait que les atomes à l'intérieur des molécules soient reliés par des liaisons covalentes très fortes, de faibles forces d'attraction intermoléculaires agissent entre les molécules elles-mêmes. Par conséquent, les substances dotées de réseaux cristallins moléculaires ont une faible dureté, de faibles points de fusion et sont volatiles. La plupart des composés organiques solides possèdent des réseaux cristallins moléculaires (naphtalène, glucose, sucre).

Treillis cristallins métalliques

Les substances ayant des liaisons métalliques ont métal réseaux cristallins.

Sur les sites de ces réseaux se trouvent des atomes et des ions (soit des atomes, soit des ions, en lesquels les atomes métalliques se transforment facilement, abandonnant leurs électrons externes « pour un usage commun »). Cette structure interne des métaux détermine leurs propriétés physiques caractéristiques : malléabilité, plasticité, conductivité électrique et thermique, éclat métallique caractéristique.