Атомная молекулярная ионная металлическая. Типы кристаллических решеток
Молекулярное и немолекулярное строение веществ. Строение вещества
В химические взаимодействия вступают не отдельные атомы или молекулы, а вещества. По типу связи различают вещества молекулярного и немолекулярного строения . Вещества, состоящие из молекул, называются молекулярными веществами . Связи между молекулами в таких веществах очень слабые, намного слабее, чем между атомами внутри молекулы, и уже при сравнительно низких температурах они разрываются - вещество превращается в жидкость и далее в газ (возгонка йода). Температуры плавления и кипения веществ, состоящих из молекул, повышаются с увеличением молекулярной массы. К молекулярным веществам относятся вещества с атомной структурой (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W), среди них есть металлы и неметаллы. К веществам немолекулярного строения относятся ионные соединения. Таким строением обладает большинство соединений металлов с неметаллами: все соли (NaCl, K 2 SO 4), некоторые гидриды (LiH) и оксиды (CaO, MgO, FeO), основания (NaOH, KOH). Ионные (немолекулярные) вещества имеют высокие температуры плавления и кипения.
Твердые вещества: аморфные и кристаллические
Твердые вещества делятся на кристаллические и аморфные .
Аморфные вещества не имеют четкой температуры плавления - при нагревании они постепенно размягчаются и переходят в текучее состояние. В аморфном состоянии, например, находятся пластилин и различные смолы.
Кристаллические вещества характеризуются правильным расположением тех частиц, из которых они состоят: атомов, молекул и ионов - в строго определенных точках пространства. При соединении этих точек прямыми линиями образуется пространственный каркас, называемый кристаллической решеткой. Точки, в которых размещены частицы кристалла, называют узлами решетки. В зависимости от типа частиц, расположенных в узлах кристаллической решетки, и характера связи между ними, различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, атомные, молекулярные и металлические.
Ионными называют кристаллические решетки , в узлах которых находятся ионы. Их образуют вещества с ионной связью, которой могут быть связаны как простые ионы Na+, Cl — , так и сложные SO 4 2- , OH — . Следовательно, ионными кристаллическими решетками обладают соли, некоторые оксиды и гидроксиды металлов. Например, кристалл хлорида натрия построен из чередующихся положительных ионов Na + и отрицательных Cl — , образующих решетку в форме куба. Связи между ионами в таком кристалле очень устойчивы. Поэтому вещества с ионной решеткой отличаются сравнительно высокой твердостью и прочностью, они тугоплавки и нелетучи.
Кристаллическая решетка — а) и аморфная решетка — б).
Кристаллическая решетка — а) и аморфная решетка — б).
Атомные кристаллические решетки
Атомными называют кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы. В таких решетках атомы соединены между собой очень прочными ковалентными связями . Примером веществ с таким типом кристаллических решеток может служить алмаз - одно из аллотропных видоизменений углерода. Большинство веществ с атомной кристаллической решеткой имеют очень высокие температуры плавления (например, у алмаза она свыше 3500 °С), они прочны и тверды, практически нерастворимы.
Молекулярные кристаллические решетки
Молекулярными называют кристаллические решетки, в узлах которых располагаются молекулы. Химические связи в этих молекулах могут быть и полярными (HCl, H 2 O), и неполярными (N 2 , O 2). Несмотря на то, что атомы внутри молекул связаны очень прочными ковалентными связями, между самими молекулами действуют слабые силы межмолекулярного притяжения . Поэтому вещества с молекулярными кристаллическими решетками имеют малую твердость, низкие температуры плавления, летучи. Большинство твердых органических соединений имеют молекулярные кристаллические решетки (нафталин, глюкоза, сахар).
Молекулярная кристаллическая решетка(углекислый газ)
Металлические кристаллические решетки
Вещества с металлической связью имеют металлические кристаллические решетки. В узлах таких решеток находятся атомы и ионы (то атомы, то ионы, в которые легко превращаются атомы металла, отдавая свои внешние электроны «в общее пользование»). Такое внутреннее строение металлов определяет их характерные физические свойства: ковкость, пластичность, электро- и теплопроводность, характерный металлический блеск.
Шпаргалки
Как мы знаем, все материальные вещества могут пребывать в трех базовых состояниях: жидком, твердом, и газообразном. Правда есть еще состояние плазмы, которое ученые считают ни много ни мало четвертым состоянием вещества, но наша статья не о плазме. Твердое состояние вещества потому твердое, так как имеет особую кристаллическую структуру, частицы которой находятся в определенном и четко заданном порядке, создавая, таким образом, кристаллическую решетку. Строение кристаллической решетки состоит из повторяющихся одинаковых элементарных ячеек: атомов, молекул, ионов, других элементарных частиц, связанных между собой различными узлами.
Виды кристаллических решеток
В зависимости от частиц кристаллической решетки существует четырнадцать типов оной, приведем наиболее популярные из них:
- Ионная кристаллическая решетка.
- Атомная кристаллическая решетка.
- Молекулярная кристаллическая решетка.
- кристаллическая решетка.
Ионная кристаллическая решетка
Главной особенностью строения кристаллической решетки ионов являются противоположные электрические заряды, собственно, ионов, вследствие чего образуется электромагнитное поле, определяющее свойства веществ, имеющих ионную кристаллическую решетку. А это тугоплавкость, твердость, плотность и возможность проводить электрический ток. Характерным примером ионной кристаллической решетки может быть поваренная соль.
Атомная кристаллическая решетка
Вещества с атомной кристаллической решеткой, как правило, имеют в своих узлах, состоящих собственно из атомов сильные . Ковалентная связь происходит, когда два одинаковых атома делятся друг с другом по-братски электронами, образуя, таким образом, общую пару электронов для соседних атомов. Из-за этого ковалентные связи сильно и равномерно связывают атомы в строгом порядке – пожалуй, это самая характерная черта строения атомной кристаллической решетки. Химические элементы с подобными связями могут похвастаться своей твердостью, высокой температурой плавления. Атомную кристаллическую решетку имеют такие химические элементы как алмаз, кремний, германий, бор.
Молекулярная кристаллическая решетка
Молекулярный тип кристаллической решетки характеризуется наличием устойчивых и плотноупакованных молекул. Они располагаются в узлах кристаллической решетки. В этих узлах они удерживаются такими себе вандервальсовыми силами, которые в десять раз слабее сил ионного взаимодействия. Ярким примером молекулярной кристаллической решетки является лед – твердое вещество, имеющее однако свойство переходить в жидкое – связи между молекулами кристаллической решетки совсем слабенькие.
Металлическая кристаллическая решетка
Тип связи металлической кристаллической решетки гибче и пластичнее ионной, хотя внешне они весьма похожи. Отличительной особенностью ее является наличие положительно заряженных катионов (ионов метала) в узлах решетки. Между узлами живут электроны, участвующие в создании электрического поля, эти электроны еще называются электрическим газом. Наличие такой структуры металлической кристаллической решетки объясняет ее свойства: механическую прочность, тепло и электропроводность, плавкость.
Кристаллические решетки, видео
И в завершение подробное видео пояснения о свойствах кристаллических решеток.
Молекулярное строение имеет
1) оксид кремния(IV)
2) нитрат бария
3) хлорид натрия
4) оксид углерода(II)
Пояснение.
Под строением вещества понимают, из каких частиц молекул, ионов, атомов построена его кристаллическая решетка. Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO 2 , SiC (карборунд), BN, Fe 3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Оксид кремния (IV) — связи ковалентные, вещество твердое, тугоплавкое, кристаллическая решетка атомная. Нитрат бария и хлорид натрия вещества с ионными связями — кристаллическая решетка ионная. Оксид углерода (II) это газ в молекуле ковалентные связи, значит, это правильный ответ, кристаллическая решетка молекулярная.
Ответ: 4
Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ-2012 по химии.
В твердом виде молекулярное строение имеет
1) оксид кремния(IV)
2) хлорид кальция
3) сульфат меди (II)
Пояснение.
Под строением вещества понимают, из каких частиц молекул, ионов, атомов построена его кристаллическая решетка. Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями, могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO 2 , SiC (карборунд), BN, Fe 3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки. Оксид кремния (IV) — связи ковалентные, вещество твердое, тугоплавкое, кристаллическая решетка атомная. Хлорид кальция и сульфат меди - вещества с ионными связями — кристаллическая решетка ионная. В молекуле йода ковалентные связи, и он легко возгоняется, значит это правильный ответ, кристаллическая решетка молекулярная.
Ответ: 4
Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ-2013 по химии.
1) оксид углерода(II)
3) бромид магния
Пояснение.
Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2, SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Ответ: 3
Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 1.
Ионную кристаллическую решётку имеет
2) оксид углерода(II)
4) бромид магния
Пояснение.
Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.
Ионную кристаллическую решетку имеет бромид магния.
Ответ: 4
Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 2.
Сульфат натрия имеет кристаллическую решётку
1) металлическую
3) молекулярную
4) атомную
Пояснение.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.
Сульфат натрия - это соль, имеющая ионную кристаллическую решетку.
Ответ: 2
Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 3.
Немолекулярное строение имеет каждое из двух веществ:
1) азот и алмаз
2) калий и медь
3) вода и гидроксид натрия
4) хлор и бром
Пояснение.
Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2, SiC (карборунд), BN, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.
Из приведенных веществ только алмаз, калий, медь и гидроксид натрия имеют немолекулярное строение.
Ответ: 2
Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 4.
Веществом с ионным типом кристаллической решётки является
3) уксусная кислота
4) сульфат натрия
Пояснение.
Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.
Ионную кристаллическую решетку имеет сульфат натрия.
Ответ: 4
Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 1.
Металлическая кристаллическая решётка характерна для
2) белого фосфора
3) оксида алюминия
4) кальция
Пояснение.
Металлическая кристаллическая решетка характерна для металлов, например, кальция.
Ответ: 4
Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Урал. Вариант 1.
Максим Аврамчук
22.04.2015 16:53
Все металлы кроме ртути имеют металлическую кристаллическую решетку. Не подскажите какая кристаллическая решетка у ртути и амальгамы?
Александр Иванов
Ртуть в твердом состоянии тоже имеет металлическую кристаллическую решетку
·2) оксид кальция
4) алюминий
Пояснение.
Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.
Ионную кристаллическую решетку имеет оксид кальция.
Ответ: 2
Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 2.
Молекулярную кристаллическую решётку в твёрдом состоянии имеет
1) иодид натрия
2) оксид серы(IV)
3) оксид натрия
4) хлорид железа(III)
Пояснение.
Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.
Среди приведенных веществ все кроме оксида серы(IV) имеют ионную кристаллическую решетку, а он - молекулярную.
Ответ: 2
Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 4.
Ионную кристаллическую решётку имеет
3) гидрид натрия
4) оксид азота(II)
Пояснение.
Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.
Гидрид натрия имеет ионную кристаллическую решетку.
Ответ: 3
Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Урал. Вариант 5.
Для веществ с молекулярной кристаллической решёткой характерным свойством является
1) тугоплавкость
2) низкая температура кипения
3) высокая температура плавления
4) электропроводность
Пояснение.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. Ответ: 2
Ответ: 2
Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Центр. Вариант 1.
Для веществ с молекулярной кристаллической решёткой характерным свойством является
1) тугоплавкость
2) высокая температура кипения
3) низкая температура плавления
4) электропроводность
Пояснение.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры плавления и кипения, чем все остальные вещества.
Ответ: 3
Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Центр. Вариант 2.
Молекулярное строение имеет
1) хлороводород
2) сульфид калия
3) оксид бария
4) оксид кальция
Пояснение.
Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.
Из приведенных веществ все имеют ионную кристаллическую решетку кроме хлороводорода.
Ответ: 1
Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Центр. Вариант 5.
Mолекулярное строение имеет
1) оксид кремния(IV)
2) нитрат бария
3) хлорид натрия
4) оксид углерода(II)
Пояснение.
Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.
Среди приведенных веществ молекулярное строение имеет угарный газ.
Ответ: 4
Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ-2014 по химии.
Веществом молекулярного строения является
1) хлорид аммония
2) хлорид цезия
3) хлорид железа(III)
4) хлороводород
Пояснение.
Под строением вещества понимают, из каких частиц молекул, ионов, атомов построена его кристаллическая решетка. Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2, SiC (карборунд), BN, Fe3C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.
1) хлорид аммония - ионное строение
2) хлорид цезия - ионное строение
3) хлорид железа(III) - ионное строение
4) хлороводород - молекулярное строение
Ответ: 4
Какое из соединений хлора имеет наибольшую температуру плавления?
1) | 2) | 3) | 4) |
Ответ: 3
Какое из соединений кислорода имеет наибольшую температуру плавления?
Ответ: 3
Александр Иванов
Нет. Это атомная кристаллическая решётка
Игорь Сраго
22.05.2016 14:37
Поскольку в рамках ЕГЭ учат, что связь между атомами металлов и неметаллов является ионной, постольку оксид алюминия должен образовывать ионный кристалл. А вещества ионного строения тоже (как и атомного) имеют температуру плавления выше, чем вещества молекулярного.
Антон Голышев
Вещества с атомной кристаллической решеткой лучше просто выучить.
·Для веществ с металлической кристаллической решёткой нехарактерна
1) хрупкость
2) пластичность
3) высокая электропроводность
4) высокая теплопроводность
Пояснение.
Для металлов характерна пластичность, высокая электро- и теплопроводность, а вот хрупкость для них нехарактерна.
Ответ: 1
Источник: ЕГЭ 05.05.2015. Досрочная волна.
Пояснение.
Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2, SiC (карборунд), BN, Fe3C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.
Ответ: 1
Молекулярную кристаллическую решётку имеет
Пояснение.
Вещества с ионными (BaSO 4) и металлическими связями имеют немолекулярное строение.
Вещества, атомы которых соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки.
Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO 2 , SiC (карборунд), B 2 O 3 , Al 2 O 3 .
Вещества, газообразные при обычных условиях (O 2 , H 2 , NH 3 , H 2 S, CO 2), а также жидкие (H 2 O, H 2 SO 4) и твердые, но легкоплавкие (S, глюкоза), имеют молекулярное строение
Поэтому молекулярную кристаллическую решётку имеет - углекислый газ.
Ответ: 2
Атомную кристаллическую решётку имеет
1) хлорид аммония
2) оксид цезия
3) оксид кремния(IV)
4) сера кристаллическая
Пояснение.
Вещества с ионными и металлическими связями имеют немолекулярное строение.
Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2, SiC (карборунд), BN, Fe3C, TaC, красный и чёрный фосфор. Остальные относятся к веществам с молекулярной кристаллической решеткой.
Поэтому атомную кристаллическую решётку имеет оксид кремния(IV).
Ответ: 3
Твёрдое хрупкое вещество с высокой температурой плавления, раствор которого проводит электрический ток, имеет кристаллическую решётку
2) металлическую
3) атомную
4) молекулярную
Пояснение.
Такие свойства характерны для веществ с ионной кристаллической решеткой.
Ответ: 1
Какое соединение кремния имеет в твёрдом состоянии молекулярную кристаллическую решётку?
1) | 2) | 3) | 4) |
Большинство твердых веществ имеет кристаллическое строение. Кристаллическая решетка построена из повторяющихся одинаковых структурных единиц, индивидуальных для каждого кристалла. Эта структурная единица носит название “элементарная ячейка”. Другими словами, кристаллическая решетка служит отображением пространственной структуры твердого вещества.
Классифицировать кристаллические решетки можно различным образом.
I. По симметрии кристаллов решетки классифицируются на кубические, тетрагональные, ромбические, гексагональные.
Эта классификация удобна при оценке оптических свойств кристаллов, а также их каталитической активности.
II. По природе частиц , находящихся в узлах решетки и по типу химической связи между ними различают атомные, молекулярные, ионные и металлические кристаллические решетки . Тип связи в кристалле определяет различие в твердости, растворимости в воде, величине теплоты растворения и теплоты плавления, электрической проводимости.
Важной характеристикой кристалла является энергия кристаллической решетки, кДж/моль – энергия, которую необходимо затратить на разрушение данного кристалла.
Молекулярная решетка
Молекулярные кристаллы состоят из молекул, удерживаемых в определенных положениях кристаллической решетки слабыми межмолекулярными связями (вандерваальсовыми силами) или водородными связями. Эти решетки характерны для веществ с ковалентными связями.
Веществ с молекулярной решеткой очень много. Это большое число органических соединений (сахар, нафталин и др.), кристаллическая вода (лед), твердый углекислый газ (“сухой лед”), твердые галогеноводороды, иод, твердые газы, в том числе и благородные,
Минимальна энергия кристаллической решетки у веществ с неполярными и малополярными молекулами (СН 4 , СО 2 и т.п.).
Решетки, образованные более полярными молекулами, имеют и более высокую энергию кристаллической решетки. Наибольшей энергией обладают решетки с веществами, образующими водородные связи (Н 2 О, NН 3).
Из-за слабого взаимодействия между молекулами эти вещества летучи, легкоплавки, имеют небольшую твердость, не проводят электрический ток (диэлектрики) и обладают низкой теплопроводностью.
В узлах атомной кристаллической решетки находятся атомы одного или различных элементов, связанных между собой ковалентными связями по всем трем осям. Такие кристаллы , которые называют также ковалентными , сравнительно немногочисленны.
Примерами кристаллов этого типа могут служить алмаз, кремний, германий, олово, а также кристаллы сложных веществ, таких как нитрид бора, нитрид алюминия, кварц, карбид кремния. Все эти вещества имеют алмазоподобную решетку.
Энергия кристаллической решетки в таких веществах практически совпадает с энергией химической связи (200 – 500 кДж/моль). Это определяет и их физические свойства: высокие твердость, температура плавления и температура кипения.
Разнообразны электропроводящие свойства этих кристаллов: алмаз, кварц, нитрид бора – диэлектрики; кремний, германий – полупроводники; металлическое серое олово хорошо проводит электрический ток.
В кристаллах с атомной кристаллической решеткой нельзя выделить отдельную структурную единицу. Весь монокристалл представляет собой одну гигантскую молекулу .
В узлах ионной решетки чередуются положительные и отрицательные ионы, между которыми действуют электростатические силы. Ионные кристаллы образуют соединения с ионной связью, например, хлорид натрия NaCl, фторид калия и KF и др. В состав ионных соединений могут входить и сложные ионы, например, NO 3 - , SO 4 2 - .
Ионные кристаллы также представляют собой гигантскую молекулу, в которой каждый ион испытывает значительной воздействие со стороны всех остальных ионов.
Энергия ионной кристаллической решетки может достигать значительных величин. Так, Е (NaCl) = 770 кДж/моль, а Е (ВеО) = 4530 кДж/моль.
Ионные кристаллы имеют высокие температуры плавления и кипения и высокую прочность, но хрупки. Многие из них плохо проводят электрический ток при комнатной температуре (примерно на двадцать порядков ниже, чем у металлов), но с ростом температуры наблюдается увеличение электрической проводимости.
Металлическая решетка
Кристаллы металлов дают примеры простейших кристаллических структур.
Ионы металла в решетке металлического кристалла можно приближенно рассматривать в виде шаров. В твердых металлах эти шары упакованы с максимальной плотностью, на что указывает значительная плотность большинства металлов (от 0,97 г/см 3 у натрия, 8,92 г/см 3 у меди до 19,30 г/см 3 у вольфрама и золота). Наиболее плотная упаковка шаров в одном слое – это гексагональная упаковка, в которой каждый шар окружен шестью другими шарами (в той же плоскости). Центры любых трех соседних шаров образуют равносторонний треугольник.
Такие свойства металлов, как высокие тягучесть и ковкость, указывают на отсутствие жесткости в металлических решетках: их плоскости довольно легко сдвигаются одна относительно другой.
Валентные электроны участвуют в образовании связи со всеми атомами, свободно перемещаются по всему объему куска металла. На это указывают высокие значения электропроводимости и теплопроводности.
По энергии кристаллической решетки металлы занимают промежуточное положение между молекулярными и ковалентными кристаллами. Энергия кристаллической решетки составляет:
Таким образом, физические свойства твердых веществ существенно зависят от типа химической связи и структуры.
Структура и свойства твердых веществ
Характеристики | Кристаллы | |||
Металлические | Ионные | Молекулярные | Атомные | |
Примеры | K, Al, Cr, Fe | NaCl, KNO 3 | I 2 , нафталин | алмаз, кварц |
Структурные частицы | Положительные ионы и подвижные электроны | Катионы и анионы | Mолекулы | Атомы |
Тип химической связи | Металлическая | Ионная | В молекулах – ковалентная; между молекулами – вандерваальсовы силы и водородные связи | Между атомами – ковалентная |
t плавления | Высокая | Высокая | Невысокая | Очень высокая |
t кипения | Высокая | Высокая | Невысокая | Очень высокая |
Механические свойства | Твердые, ковкие, тягучие | Твердые, хрупкие | Мягкие | Очень твердые |
Электропроводность | Хорошие проводники | В твердом виде – диэлектрики; в расплаве или растворе – проводники | Диэлектрики | Диэлектрики (кроме графита) |
Растворимость | ||||
в воде | Нерастворимы | Растворимы | Нерастворимы | Нерастворимы |
в неполяр- ных раство- рителях | Нерастворимы | Нерастворимы | Растворимы | Нерастворимы |
(Все определения, формулы, графики и уравнения реакций даются под запись.)