Pevné látky jsou obvykle krystalické. Vyznačuje se správným uspořádáním částic v přesně definovaných bodech prostoru. Když se tyto body mentálně propojí protínajícími se přímkami, vznikne prostorový rámec, který se nazývá krystalová mřížka.
Body, ve kterých jsou částice umístěny, se nazývají mřížkové uzly... Místa pomyslné mřížky mohou obsahovat ionty, atomy nebo molekuly. Dělají oscilační pohyby. S nárůstem teploty se zvyšuje amplituda kmitů, což se projevuje tepelnou roztažností těles.
Podle typu částic a charakteru vazby mezi nimi se rozlišují čtyři typy krystalových mřížek: iontové, atomové, molekulární a kovové.
Krystalické mřížky sestávající z iontů se nazývají iontové. Jsou tvořeny látkami s iontovými vazbami. Příkladem je krystal chloridu sodného, ve kterém, jak již bylo uvedeno, je každý sodíkový iont obklopen šesti chloridovými ionty a každý chloridový iont je obklopen šesti sodíkovými ionty. Toto uspořádání odpovídá nejhustšímu balení, pokud jsou ionty zastoupeny ve formě kuliček umístěných v krystalu. Velmi často jsou krystalové mřížky znázorněny tak, jak je znázorněno na obr., kde je uvedena pouze relativní poloha částic, nikoli však jejich velikosti.
Počet nejbližších sousedních částic těsně sousedících s danou částicí v krystalu nebo v samostatné molekule se nazývá koordinační číslo.
V mřížce chloridu sodného jsou koordinační čísla obou iontů rovna 6. V krystalu chloridu sodného tedy není možné izolovat jednotlivé molekuly soli. Tady nejsou. Celý krystal by měl být považován za obří makromolekulu sestávající ze stejného počtu iontů Na + a Cl -, Na n Cl n, kde n je velké číslo. Vazby mezi ionty v takovém krystalu jsou velmi silné. Proto mají látky s iontovou mřížkou poměrně vysokou tvrdost. Jsou žáruvzdorné a málo těkavé.
Tavení iontových krystalů vede k porušení geometricky správné orientace iontů vůči sobě a snížení pevnosti vazby mezi nimi. Proto jejich taveniny vedou elektrický proud. Iontové sloučeniny mají tendenci se snadno rozpouštět v kapalinách složených z polárních molekul, jako je voda.
Krystalické mřížky, v jejichž uzlech jsou jednotlivé atomy, se nazývají atomové. Atomy v takových mřížkách jsou propojeny silnými kovalentními vazbami. Příkladem je diamant – jedna z modifikací uhlíku. Diamant se skládá z atomů uhlíku, z nichž každý je vázán na čtyři sousední atomy. Koordinační číslo uhlíku v diamantu 4 
... V diamantové mřížce, stejně jako v mřížce chloridu sodného, nejsou žádné molekuly. Na celý krystal by se mělo pohlížet jako na obří molekulu. Atomární krystalová mřížka je charakteristická pro pevný bor, křemík, germanium a sloučeniny některých prvků s uhlíkem a křemíkem.
Krystalické mřížky tvořené molekulami (polárními a nepolárními) se nazývají molekulární.
Molekuly v takových mřížkách jsou propojeny relativně slabými mezimolekulárními silami. Proto látky s molekulární mřížkou mají nízkou tvrdost a nízké teploty tání, nerozpustné nebo málo rozpustné ve vodě, jejich roztoky téměř nevedou elektrický proud. Počet anorganických látek s molekulární mřížkou je malý.
Příkladem je led, pevný oxid uhelnatý (IV) („suchý led“), pevné halogenovodíky, pevné jednoduché látky tvořené jedno- (vzácné plyny), dvou- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2, O 2, N 2), tří- (O 3), čtyř- (P 4), osmi- (S 8) atomové molekuly. Molekulární krystalová mřížka jódu je znázorněna na Obr. 
... Nejkrystaličtější organické sloučeniny mají molekulární mřížku.
Pevné látky jsou obvykle krystalické. Vyznačuje se správným uspořádáním částic v přesně definovaných bodech prostoru. Když se tyto body mentálně propojí protínajícími se přímkami, vznikne prostorový rámec, který se nazývá krystalová mřížka... Body, ve kterých jsou částice umístěny, se nazývají mřížkové uzly... Místa pomyslné mřížky mohou obsahovat ionty, atomy nebo molekuly. Dělají oscilační pohyby. S nárůstem teploty se zvyšuje amplituda kmitů, což se projevuje tepelnou roztažností těles.
Podle typu částic a charakteru vazby mezi nimi se rozlišují 4 typy krystalových mřížek: iontové (NaCl, KCl), atomové, molekulární a kovové.
Krystalické mřížky sestávající z iontů se nazývají iontový... Jsou tvořeny látkami s iontovými vazbami. Příkladem je krystal chloridu sodného, ve kterém je každý sodný iont obklopen 6 chloridovými ionty a každý chloridový iont je obklopen 6 sodnými ionty.
Krystalová mřížka NaCl
Nazývá se počet nejbližších sousedních částic těsně sousedících s danou částicí v krystalu nebo jednotlivé molekule koordinační číslo.
V mřížce NaCl jsou koordinační čísla obou iontů 6. V krystalu NaCl tak nelze oddělit jednotlivé molekuly soli. Tady nejsou. Celý krystal by měl být považován za obří makromolekulu sestávající ze stejného počtu iontů Na + a Cl -, Na n Cl n -, kde n je velké číslo. Vazby mezi ionty v takovém krystalu jsou velmi silné. Proto mají látky s iontovou mřížkou poměrně vysokou tvrdost. Jsou žáruvzdorné a málo těkavé.
Tavení iontových krystalů vede k porušení geometricky správné orientace iontů vůči sobě a snížení pevnosti vazby mezi nimi. Proto jejich taveniny vedou elektrický proud. Iontové sloučeniny mají tendenci se snadno rozpouštět v kapalinách složených z polárních molekul, jako je voda.
Nazývají se krystalové mřížky, v jejichž uzlech jsou jednotlivé atomy atomový... Atomy v takových mřížkách jsou propojeny silnými kovalentními vazbami. Příkladem je diamant – jedna z modifikací uhlíku. Diamant se skládá z atomů uhlíku, z nichž každý je vázán na 4 sousední atomy. Koordinační číslo uhlíku v diamantu je 4. Látky s atomovou krystalovou mřížkou mají vysokou teplotu tání (u diamantu nad 3500 o C), jsou pevné a pevné, ve vodě prakticky nerozpustné.
Nazývají se krystalické mřížky tvořené molekulami (polárními a nepolárními). molekulární... Molekuly v takových mřížkách jsou propojeny relativně slabými mezimolekulárními silami. Proto látky s molekulární mřížkou mají nízkou tvrdost a nízký bod tání, nerozpustné nebo málo rozpustné ve vodě, jejich roztoky téměř nevedou elektrický proud. Jsou to například led, pevný CO2 ("suchý led"), halogeny, krystaly vodíku, kyslíku, dusíku, vzácné plyny atd.
Mocenství
Důležitou kvantitativní charakteristikou ukazující počet interagujících atomů ve vzniklé molekule je mocenství- vlastnost atomů jednoho prvku vázat určitý počet atomů jiných prvků.
Kvantitativně je valence určena počtem atomů vodíku, které může daný prvek přidat nebo nahradit. Takže například v kyselině fluorovodíkové (HF) je fluor jednomocný, v amoniaku (NH 3) je dusík trojmocný, v silanu (SiH 4 - silan) je křemík čtyřmocný atd.
Později, s rozvojem představ o struktuře atomů, se valence prvků začala spojovat s číslem nepárové elektrony(valence), díky kterému se uskutečňuje vazba mezi atomy. Valence je tedy určena počtem nepárových elektronů v atomu podílejících se na tvorbě chemické vazby (v základním nebo excitovaném stavu). V obecném případě je valence rovna počtu elektronových párů, které spojují daný atom s atomy jiných prvků.
Jakákoli látka v přírodě, jak víte, se skládá z menších částic. Ty jsou zase propojeny a tvoří specifickou strukturu, která určuje vlastnosti konkrétní látky.
Atom je vlastní a vyskytuje se při nízkých teplotách a vysokých tlacích. Vlastně právě díky tomu získávají kovy a řada dalších materiálů svou charakteristickou pevnost.
Struktura takových látek na molekulární úrovni vypadá jako krystalová mřížka, kde je každý atom vázán se svým sousedem nejsilnější sloučeninou, která v přírodě existuje – kovalentní vazbou. Všechny nejmenší prvky, které tvoří strukturu, jsou uspořádány uspořádaným způsobem as určitou frekvencí. Jako mřížka, v jejíchž rozích se nacházejí atomy, obklopená vždy stejným počtem satelitů, atomová krystalová mřížka prakticky nemění svou strukturu. Je dobře známo, že je možné změnit strukturu čistého kovu nebo slitiny pouze zahřátím. V tomto případě platí, že čím vyšší je teplota, tím pevnější jsou vazby v mřížce.
Jinými slovy, atomová krystalová mřížka je klíčem k pevnosti a tvrdosti materiálů. V tomto případě je však třeba mít na paměti, že se může lišit i uspořádání atomů v různých látkách, což zase ovlivňuje míru pevnosti. Takže například diamant a grafit, které obsahují stejný atom uhlíku, se od sebe velmi liší, pokud jde o sílu: diamant je na Zemi, zatímco grafit se může odlupovat a lámat. Jde o to, že atomy v krystalové mřížce grafitu jsou uspořádány ve vrstvách. Každá vrstva připomíná plástev, ve kterém jsou atomy uhlíku slabě artikulovány. Taková struktura způsobuje vrstvené drobení tuhy tužky: když se zlomí, části grafitu se jednoduše odlupují. Další věcí je diamant, jehož krystalovou mřížku tvoří excitované atomy uhlíku, tedy takové, které jsou schopny vytvořit 4 silné vazby. Zničit takový kloub je prostě nemožné.
Krystalové mřížky kovů mají navíc určité vlastnosti:
1. Mřížkové období je veličina, která určuje vzdálenost mezi středy dvou sousedních atomů, měřeno podél okraje mřížky. Obecně přijímané označení se neliší od toho v matematice: a, b, c - délka, šířka, výška mřížky, resp. Je zřejmé, že rozměry obrazce jsou tak malé, že vzdálenost je měřena v nejmenších měrných jednotkách – desetině nanometru resp. angstromy.
2.K - koordinační číslo... Index, který určuje hustotu shlukování atomů v jedné mřížce. V souladu s tím je jeho hustota tím větší, čím vyšší je číslo K. Ve skutečnosti je toto číslo počtem atomů umístěných co nejblíže a ve stejné vzdálenosti od studovaného atomu.
3. Mřížový základ... Také hodnota charakterizující hustotu mřížky. Je to celkový počet atomů, které patří ke konkrétní buňce zájmu.
4. Součinitel kompaktnosti se měří výpočtem celkového objemu mřížky děleného objemem, který zabírají všechny atomy v ní. Stejně jako předchozí dvě tato hodnota odráží hustotu studované mřížky.
Uvažovali jsme pouze o několika látkách, které se vyznačují atomovou krystalovou mřížkou. Mezitím je jich velké množství. Přes velkou rozmanitost krystalová atomová mřížka zahrnuje jednotky, které jsou vždy spojeny prostředky (polárními nebo nepolárními). Kromě toho jsou takové látky prakticky nerozpustné ve vodě a vyznačují se nízkou tepelnou vodivostí.
V přírodě existují tři typy krystalových mřížek: kubické tělo-centrované, kubické plošně centrované, těsně zabalené hexagonální.
Katalog práce.
Úkoly ke zkoušce
Udělejte si test na tyto úkoly
Vraťte se do katalogu úkolů
Verze pro tisk a kopírování v MS Word
Molekulární struktura má
1) oxid křemičitý (IV)
2) dusičnan barnatý
3) chlorid sodný
4) oxid uhlí-le-ro-da (II)
Řešení.
Strukturou látky se rozumí, ze které částice molekul, iontů, atomů je postavena její krystalová mřížka. Látky s iontovými a kovovými vazbami mají nemolekulární strukturu. Látky v molekulách, jejichž atomy jsou spojeny kovalentními vazbami, mohou mít molekulární a atomové krystalové mřížky. Atomární krystalové mřížky: C (diamant, grafit), Si, Ge, B, SiO 2, SiC (karborundum), BN, Fe 3 C, TaC, červený a černý fosfor. Tato skupina zahrnuje látky zpravidla pevné a žáruvzdorné látky.
Látky s molekulární krystalovou mřížkou mají nižší body varu než všechny ostatní látky. Podle vzorce je nutné určit typ vazby v látce a následně určit typ krystalové mřížky. Oxid křemičitý (IV) - kovalentní vazby, látka je pevná, žáruvzdorná, krystalová mřížka je atomární. Dusičnan barnatý a chlorid sodný látky s iontovými vazbami - krystalová mřížka je iontová. Oxid uhelnatý (II) je plyn v molekule kovalentních vazeb, což znamená, že toto je správná odpověď, krystalová mřížka je molekulární.
Odpověď: 4
Zdroj: Demo verze USE-2012 v chemii.
V pevné formě má molekulární struktura
1) oxid křemičitý (IV)
2) chlorid vápenatý
3) síran měďnatý (II).
Řešení.
Pod strukturou-e-no-hmota-látka, in-no-ma-yut, z níž částice molekul, iontů, atomů v-e-na jeho krystal-li-sheye mřížce. Non-young-le-culary struktury mají látky s iontovými a kovovými vazbami. Látky v mol-le-ku-lah, atomech co-one-not-are-co-va-lent-mi-ties, mohou mít mol-le-kular a atomovou krystalovou mřížku. Mřížky atomových krystalů: C (diamant, grafit), Si, Ge, B, SiO2, SiC (carb-orend), BN, Fe 3 C, TaC, červený a černý fosfor. Tato skupina-po zahrnuje látky, jako je základní pravidlo, pevné a tající látky.
Látky s molekulární krystalovou mřížkou mají nižší teploty než všechny ostatní látky. Podle formy-mu-le ne-o-ho-di-mo určete typ spojení v látce a poté určete typ krystalu Ki. Oxid křemíku (IV) - vazby jsou co-va-páska, látka je pevná, tající, krystal-mřížka-mřížka atom-naya. Chlorid vápenatý a síran měďnatý jsou látky s iontovými vazbami - krystalická iontová mřížka. V mo-le-ku-le jódu jsou co-va-tape-kravaty a on může-go-nya-si-sya, so-chit, to je správná odpověď, cry-st-li- che -skaya reshet-ka mo-le-ku-lyar-naya.
Odpověď: 4
Zdroj: Demoverze Unified State Exam-2013 in Chemistry.
Iontová krystalová mřížka má
1) oxid uhlí-le-ro-da (II)
3) bromid hořečnatý
Řešení.
Látky s iontovými a kovovými vazbami mají nemolekulární strukturu. Látky, v jejichž molekulách jsou atomy spojeny kovalentními vazbami, mohou mít molekulární a atomové krystalové mřížky. Mřížky atomových krystalů: C (diamant, grafit), Si, Ge, B, SiO2, SiC (carb-orend), BN, Fe3 C, TaC, červený a černý fosfor. Tato skupina zahrnuje látky zpravidla pevné a žáruvzdorné látky.
Látky s molekulární krystalovou mřížkou mají nižší teploty než všechny ostatní látky. Pomocí vzorce ne-o-ho-di-mo určete typ vazby v látce a poté určete typ krystalové mřížky.
Bromid hořečnatý má iontovou krystalovou mřížku.
Při cvičení mnoha fyzických a chemické reakce látka přechází do pevného skupenství agregace. V tomto případě mají molekuly a atomy tendenci se uspořádat do takového prostorového uspořádání, ve kterém by byly síly interakce mezi částicemi látky maximálně vyvážené. Takto je dosaženo pevnosti pevné látky. Atomy, jakmile zaujmou určitou polohu, provádějí malé oscilační pohyby, jejichž amplituda závisí na teplotě, ale jejich poloha v prostoru zůstává pevná. Síly přitažlivosti a odpuzování se v určité vzdálenosti vzájemně ruší.
Moderní představy o struktuře hmoty
Moderní věda tvrdí, že atom se skládá z nabitého jádra nesoucího kladný náboj a elektronů nesoucích záporné náboje. Rychlostí několika tisíc bilionů otáček za sekundu se elektrony otáčejí na svých drahách a vytvářejí kolem jádra elektronový mrak. Kladný náboj jádra se číselně rovná zápornému náboji elektronů. Atom látky tedy zůstává elektricky neutrální. K možným interakcím s jinými atomy dochází, když se elektrony oddělí od přirozeného atomu, čímž se naruší elektrická rovnováha. V jednom případě jsou atomy uspořádány v určitém pořadí, které se nazývá krystalová mřížka. V druhém se v důsledku složité interakce jader a elektronů spojují do molekul různého typu a složitosti.
Stanovení krystalové mřížky
Dohromady jsou různé typy krystalových mřížek látek sítěmi s různou prostorovou orientací, v jejichž uzlech se nacházejí ionty, molekuly nebo atomy. Tato stabilní geometrická prostorová poloha se nazývá krystalová mřížka látky. Vzdálenost mezi uzly jedné krystalové buňky se nazývá perioda identity. Prostorové úhly, pod kterými se nacházejí uzly buňky, se nazývají parametry. Podle způsobu budování vazeb mohou být krystalové mřížky jednoduché, centrované na bázi, centrované na obličej a centrované na tělo. Pokud jsou částice hmoty umístěny pouze v rozích rovnoběžnostěnu, nazývá se taková mřížka jednoduchá. Příklad takové mřížky je uveden níže:
Pokud se částice látky kromě uzlů nacházejí i uprostřed prostorových úhlopříček, pak se takové struktuře částic v látce říká tělesně centrovaná krystalová mřížka. Obrázek jasně ukazuje tento typ.
Pokud je kromě uzlů ve vrcholech mřížky uzel a v místě, kde se protínají pomyslné úhlopříčky kvádru, pak máte typ mřížky centrovaný na plochu.
Typy krystalových mřížek
Různé mikročástice, které tvoří látku, definují různé typy krystalových mřížek. Dokážou určit princip budování vazby mezi mikročásticemi uvnitř krystalu. Fyzikální typy krystalových mřížek jsou iontové, atomové a molekulární. Patří sem také různé typy krystalových mřížek kovů. Chemie se zabývá studiem principů vnitřní stavby prvků. Typy krystalových mřížek jsou podrobněji uvedeny níže.
Iontové krystalové mřížky
Tyto typy krystalových mřížek jsou přítomny ve sloučeninách s iontovým typem vazby. V tomto případě místa mřížky obsahují ionty s opačnými elektrickými náboji. Vlivem elektromagnetického pole jsou síly interiontové interakce dostatečně silné, a to způsobuje fyzikální vlastnosti látek. Typickými vlastnostmi jsou žáruvzdornost, hustota, tvrdost a schopnost vést elektrický proud. Iontové typy krystalových mřížek se nacházejí v látkách, jako je kuchyňská sůl, dusičnan draselný a další.
Atomové krystalové mřížky
Tento typ struktury hmoty je vlastní prvkům, jejichž struktura je určena kovalentní chemickou vazbou. Typy krystalových mřížek tohoto druhu obsahují jednotlivé atomy v místech, spojené silnými kovalentními vazbami. Tento typ vazby nastává, když dva stejné atomy "sdílejí" elektrony, čímž tvoří společný elektronový pár pro sousední atomy. Díky této interakci kovalentní vazby rovnoměrně a silně vážou atomy v určitém pořadí. Chemické prvky, které obsahují atomové typy krystalových mřížek, mají tvrdost, vysoké teploty tání, špatně vedou elektrický proud a jsou chemicky neaktivní. Mezi klasické příklady prvků s podobnou vnitřní strukturou patří diamant, křemík, germanium, bor.
Molekulární krystalová mřížka
Látky s molekulárním typem krystalové mřížky jsou soustavou stabilních, vzájemně se ovlivňujících, těsně sbalených molekul, které se nacházejí v místech krystalové mřížky. V takových sloučeninách si molekuly zachovávají svou prostorovou polohu v plynné, kapalné a pevné fázi. V místech krystalu jsou molekuly drženy slabými van der Waalsovými silami, které jsou desítkykrát slabší než síly iontové interakce.
Molekuly tvořící krystaly mohou být polární nebo nepolární. Samovolným pohybem elektronů a vibracemi jader v molekulách se může posouvat elektrická rovnováha - tak vzniká okamžitý elektrický moment dipólu. Vhodně orientované dipóly vytvářejí v mřížce přitažlivé síly. Oxid uhličitý a parafinový vosk jsou typickými příklady prvků molekulární mřížky.
Kovové krystalové mřížky
Kovová vazba je pružnější a tažnější než vazba iontová, i když by se mohlo zdát, že obě jsou založeny na stejném principu. Typy krystalových mřížek kovů vysvětlují jejich typické vlastnosti - jako je např. mechanická pevnost, tepelná a elektrická vodivost, tavitelnost.
Charakteristickým rysem kovové krystalové mřížky je přítomnost kladně nabitých kovových iontů (kationtů) v místech této mřížky. Mezi uzly jsou elektrony, které se přímo podílejí na vytváření elektrického pole kolem mřížky. Počet elektronů pohybujících se v této krystalové mřížce se nazývá elektronový plyn.
V nepřítomnosti elektrického pole se volné elektrony pohybují náhodně a náhodně interagují s mřížkovými ionty. Každá taková interakce mění hybnost a směr pohybu záporně nabité částice. Elektrony svým elektrickým polem k sobě přitahují kationty a vyrovnávají tak jejich vzájemné odpuzování. Přestože jsou elektrony považovány za volné, jejich energie nestačí k opuštění krystalové mřížky, takže tyto nabité částice jsou neustále v jejích mezích.
Přítomnost elektrického pole dodává elektronovému plynu další energii. Spojení s ionty v krystalové mřížce kovů není pevné, takže elektrony snadno opouštějí její limity. Elektrony se pohybují podél siločar a zanechávají za sebou kladně nabité ionty.
závěry
Chemie přikládá velký význam studiu vnitřní struktury hmoty. Typy krystalových mřížek různých prvků určují téměř celé spektrum jejich vlastností. Působením na krystaly a změnou jejich vnitřní struktury lze dosáhnout zlepšení požadovaných vlastností látky a odstranit nežádoucí, přeměnit chemické prvky... Studium vnitřní struktury okolního světa tak může pomoci pochopit podstatu a principy struktury vesmíru.
