Внешне твердые тела могут находиться в существенно разных состояниях, отличающихся своему внутреннему строению, – это кристаллический и аморфный состояния.

Для кристаллических тел характерны:

Правильное расположение атомов молекул, ионов, которые колеблются около положения равновесия, то есть создание кристаллической решетки;

Постоянство углов между гранями любого кристалла данного вещества и существование дальнего порядка в размещении частиц.

В аморфных веществ нет кристаллической структуры (стекло). Внутреннее строение аморфных тел приближается к внутренней строения жидкостей, поэтому их называют переохлажденными жидкостями.

Некоторые вещества могут находиться в кристаллическом и аморфном состоянии.

2. Зависимость физических свойств (механических, оптических, электрических, тепловых) от направления внутри монокристаллов, называют анизотропией.

(Монокристалл – это один кристалл).

Поликристаллов является изотропными. Идеально дальнего порядка в расположении твердого вещества нет.

Отклонения от идеального порядка называют дефектами пространственной (кристаллической) решетки.

Виды кристаллических структур.

Есть четыре вида:

Ионная – в узлах решетки находятся положительные и отрицательные ионы, которые содержатся электрическими силами притяжения и отталкивания.

Например Na + Cl-

Атомная – в узлах находятся нейтральные атомы, между которыми устанавливается ковалентная связь.

Молекулярная – в узлах находятся нейтральные молекулы, которые содержатся молекулярными силами (очень слабый связь), нафталин.

Металлическая – в узлах занаходяться положительно заряженные ионы металла, между которыми хаотично двигаются свободные электроны.

3. Плавления – это переход веществ из твердого состояния в жидкое.

Твердення – это переход вещества из жидкого состояния в твердое состояние.

В кристаллических тел является температура плавления. В аморфных тел нет температуры плавления, они постепенно нагреваются, размягчаются и плавятся.

Кристалические решетки

Твердые вещества, как правило, имеют кристаллическое строение. Оно характеризуется правильным расположением частиц в строго определенных точках пространства. При мысленном соединении этих точек пересекающимися прямыми линиями образуется пространственный каркас, который называют кристаллической решеткой.

Точки, в которых размещены частицы, называются узлами кристаллической решетки. В узлах воображаемой решетки могут находиться ионы, атомы или молекулы. Они совершают колебательные движения. С повышением температуры амплитуда колебаний возрастает, что проявляется в тепловом расширении тел.

В зависимости от вида частиц и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, атомные, молекулярные и металлические.

Кристаллические решетки, состоящие из ионов, называются ионными. Их образуют вещества с ионной связью. Примером может служит кристалл хлорида натрия, в котором, как уже отмечалось, каждый ион натрия окружен шестью хлорид-ионами, а каждый хлорид-ион - шестью ионами натрия. Такому расположению соответствует наиболее плотная упаковка, если ионы представить в виде шаров, размещенных в кристалле . Очень часто кристаллические решетки изображают, как показано на рис , где указывается только взаимное расположение частиц, но не их размеры.

Число ближайших соседних частиц, вплотную примыкающих к данной частице в кристалле или в отдельной молекуле, называется координационным числом.

В решетке хлорида натрия координационные числа обоих ионов равны 6. Итак, в кристалле хлорида натрия нельзя выделить отдельные молекулы соли. Их нет. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую макромолекулу, состоящую из равного числа ионов Na⁺ и Cl^-, Na_nCl_n, где n - большое число . Связи между ионами в таком кристалле весьма прочны. Поэтому вещества с ионной решеткой обладают сравнительно высокой твердостью. Они тугоплавки и малолетучи.

Плавление ионных кристаллов приводит к нарушению геометрически правильной ориентации ионов относительно друг друга и уменьшению прочности связи между ними. Поэтому расплавы их проводят электрический ток. Ионные соединения, как правило, легко растворяются в жидкостях, состоящих из полярных молекул, например в воде.

Кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы, называются атомными. Атомы в таких решетках соединены между собой прочными ковалентными связями. Примером может служить алмаз - одна из модификаций углерода. Алмаз состоит из атомов углерода, каждый из которых связан с четырьмя соседними атомами. Координационное число углерода в алмазе 4 . В решетке алмаза, как и в решетке хлорида натрия, молекулы отсутствуют. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую молекулу. Атомная кристаллическая решетка характерна для твердого бора, кремния, германия и соединений некоторых элементов с углеродом и кремнием.

Кристаллические решетки, состоящие из молекул (полярных и неполярных), называются молекулярными.

Молекулы в таких решетках соединены между собой сравнительно слабыми межмолекулярными силами. Поэтому вещества с молекулярной решеткой имеют малую твердость и низкие температуры плавления, нерастворимы или малорастворимы в воде, их растворы почти не проводят электрический ток. Число неорганических веществ с молекулярной решеткой невелико.

Примерами их являются лед, твердый оксид углерода (IV) ("сухой лед"), твердые галогеноводороды, твердые простые вещества, образованные одно- (благородные газы), двух- (F₂, Сl₂, Br₂, I₂, Н₂, О₂, N₂), трех- (О₃), четырех- (Р₄), восьми- (S₈) атомными молекулами. Молекулярная кристаллическая решетка йода показана на рис . Большинство кристаллических органических соединений имеют молекулярную решетку.

Информация о работе Шпаргалка по "Химии"