ماده ای با نوع مولکولی شبکه کریستالی. علم شیمی

آنچه در طبیعت وجود دارد توسط تعداد زیادی ذرات یکسان که به یکدیگر متصل هستند تشکیل می شود. همه مواد در سه حالت تجمع وجود دارند: گاز، مایع و جامد. هنگامی که حرکت حرارتی دشوار است (در دماهای پایین)، و همچنین در جامدات، ذرات به شدت در فضا جهت گیری می کنند، که در سازماندهی ساختاری دقیق آنها آشکار می شود.

شبکه کریستالی یک ماده ساختاری با آرایش هندسی منظم از ذرات (اتم ها، مولکول ها یا یون ها) در نقاط خاصی از فضا است. در شبکه های مختلف، بین فضای بین گره ای و خود گره ها - نقاطی که خود ذرات در آن قرار دارند - تمایز قائل می شود.

چهار نوع شبکه کریستالی وجود دارد: فلزی، مولکولی، اتمی، یونی. انواع شبکه ها با توجه به نوع ذرات واقع در گره های آنها و همچنین ماهیت اتصالات بین آنها تعیین می شود.

شبکه کریستالی در صورتی مولکولی نامیده می شود که مولکول ها در گره های آن قرار گیرند. آنها توسط نیروهای نسبتا ضعیف بین مولکولی، به نام نیروهای واندروالس، به هم متصل می شوند، اما خود اتم ها در داخل مولکول توسط یک نیروی بسیار قوی تر یا غیر قطبی به هم متصل می شوند. شبکه کریستالی مولکولی مشخصه کلر، هیدروژن جامد و سایر موادی است که در دمای معمولی گازی هستند.

بلورهایی که گازهای نجیب را تشکیل می دهند دارای شبکه های مولکولی متشکل از مولکول های تک اتمی هستند. اکثر جامدات آلی این ساختار را دارند. تعداد آنها که ساختار مولکولی دارند بسیار کم است. اینها برای مثال هالیدهای هیدروژن جامد، گوگرد طبیعی، یخ، جامدات ساده و برخی دیگر هستند.

با گرم شدن پیوندهای بین مولکولی نسبتا ضعیف به راحتی از بین می روند، بنابراین مواد دارای چنین شبکه هایی دارای نقطه ذوب بسیار پایین و سختی کم هستند، آنها نامحلول یا کمی محلول در آب هستند، محلول های آنها عملاً جریان الکتریکی را هدایت نمی کنند و با فرار قابل توجهی مشخص می شوند. . حداقل نقطه جوش و ذوب برای مواد ساخته شده از مولکول های غیر قطبی است.

شبکه کریستالی فلزی نامیده می شود که گره های آن توسط اتم ها و یون های مثبت فلز (کاتیون ها) با الکترون های ظرفیت آزاد (که در طول تشکیل یون ها از اتم ها جدا شده اند) تشکیل می شوند و به طور تصادفی در حجم کریستال حرکت می کنند. با این حال، این الکترون ها اساساً نیمه آزاد هستند، زیرا آنها می توانند آزادانه تنها در چارچوبی حرکت کنند که توسط یک شبکه کریستالی مشخص محدود شده است.

الکترون های الکترواستاتیک و یون های فلزی مثبت متقابلاً جذب می شوند که پایداری شبکه کریستالی فلزی را توضیح می دهد. مجموعه الکترون های متحرک آزاد را گاز الکترون می نامند - الکتریسیته خوبی را فراهم می کند و هنگامی که یک ولتاژ الکتریکی ظاهر می شود، الکترون ها به سمت ذره مثبت می شتابند و در ایجاد جریان الکتریکی شرکت می کنند و با یون ها برهم کنش می کنند.

شبکه کریستالی فلزی عمدتاً مشخصه فلزات عنصری و همچنین ترکیبات فلزات مختلف با یکدیگر است. خصوصیات اصلی ذاتی بلورهای فلزی (استحکام مکانیکی، فراریت، نوسانات کاملاً شدیدی دارند. با این حال، خواص فیزیکی مانند انعطاف پذیری، چکش خواری، رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا و درخشش فلزی مشخص، منحصراً برای کریستال های دارای شبکه فلزی مشخص می شود. .

این اتم ها یا مولکول ها نیستند که وارد فعل و انفعالات شیمیایی می شوند، بلکه مواد هستند.

وظیفه ما این است که با ساختار ماده آشنا شویم.

در دماهای پایین، مواد در حالت جامد پایدار هستند.

☼ سخت ترین ماده موجود در طبیعت الماس است. او را پادشاه همه جواهرات و سنگ های قیمتی می دانند. و نام آن به خودی خود در یونانی به معنای "تخریب ناپذیر" است. از دیرباز به الماس به عنوان سنگ های معجزه آسا نگاه می شد. اعتقاد بر این بود که فردی که الماس می پوشد بیماری های معده را نمی شناسد، تحت تأثیر سم قرار نمی گیرد، حافظه و روحیه شاد خود را تا سنین پیری حفظ می کند و از لطف سلطنتی برخوردار است.

☼ الماسی که در معرض فرآوری جواهرات - تراش، پرداخت - قرار گرفته است، الماس نامیده می شود.

هنگام ذوب شدن در نتیجه ارتعاشات حرارتی، نظم ذرات به هم می خورد، متحرک می شوند، در حالی که ماهیت پیوند شیمیایی مختل نمی شود. بنابراین، هیچ تفاوت اساسی بین حالت جامد و مایع وجود ندارد.

مایع سیالیت پیدا می کند (یعنی توانایی شکل گرفتن یک ظرف).

کریستال های مایع در پایان قرن نوزدهم کشف شدند، اما در 20-25 سال گذشته مورد مطالعه قرار گرفته اند. بسیاری از دستگاه های نمایشگر فناوری مدرن، به عنوان مثال، برخی از ساعت های الکترونیکی و مینی کامپیوترها، بر روی کریستال های مایع کار می کنند.

به طور کلی، کلمات "کریستال های مایع" کمتر از "یخ داغ" غیر معمول به نظر می رسند. با این حال، در واقعیت، یخ نیز می تواند داغ باشد، زیرا ... در فشار بیش از 10000 اتمسفر. یخ آب در دمای بالای 200 درجه سانتیگراد ذوب می شود. غیرمعمول بودن ترکیب "کریستال های مایع" این است که حالت مایع نشان دهنده تحرک ساختار است و کریستال مستلزم نظم دقیق است.

اگر ماده ای از مولکول های چند اتمی به شکل دراز یا لایه ای تشکیل شده باشد و دارای ساختار نامتقارن باشد، پس از ذوب شدن، این مولکول ها به روش خاصی نسبت به یکدیگر جهت گیری می کنند (محورهای بلند آنها موازی هستند). در این حالت، مولکول ها می توانند آزادانه به موازات خود حرکت کنند، یعنی. سیستم خاصیت سیالیت مشخصه یک مایع را به دست می آورد. در عین حال، سیستم ساختار منظمی را حفظ می کند که ویژگی های مشخصه کریستال ها را تعیین می کند.

تحرک بالای چنین ساختاری امکان کنترل آن را از طریق تأثیرات بسیار ضعیف (حرارتی، الکتریکی و غیره) فراهم می کند. تغییر هدفمند خواص یک ماده، از جمله خواص نوری، با صرف انرژی بسیار کم، چیزی که در فناوری مدرن استفاده می شود.

هر ماده شیمیایی توسط تعداد زیادی ذرات یکسان که به هم مرتبط هستند تشکیل می شود.

در دماهای پایین، زمانی که حرکت حرارتی دشوار است، ذرات به طور دقیق در فضا و شکل قرار می گیرند شبکه کریستالی.

سلول کریستالی - این ساختاری با آرایش هندسی صحیح ذرات در فضا.

در خود شبکه کریستالی گره ها و فضای بین گرهی متمایز می شوند.

همان ماده بسته به شرایط (پ, تی،...) به اشکال مختلف کریستالی وجود دارد (یعنی شبکه های کریستالی متفاوتی دارند) - اصلاحات آلوتروپیک که در خواص متفاوت هستند.

به عنوان مثال، چهار تغییر کربن شناخته شده است: گرافیت، الماس، کاربین و لونسدالیت.

☼ چهارمین نوع کربن کریستالی، "lonsdaleite" کمتر شناخته شده است. در شهاب سنگ ها کشف و به صورت مصنوعی به دست آمد و ساختار آن هنوز در حال بررسی است.

☼ دوده، کک و زغال چوب به عنوان پلیمرهای کربن آمورف طبقه بندی شدند. با این حال، اکنون مشخص شده است که اینها نیز مواد کریستالی هستند.

☼ به هر حال، ذرات سیاه براق در دوده یافت شد که به آنها "کربن آینه ای" می گفتند. کربن آینه از نظر شیمیایی بی اثر، مقاوم در برابر حرارت، غیر قابل نفوذ در برابر گازها و مایعات، دارای سطح صاف و کاملاً سازگار با بافت های زنده است.

☼ نام گرافیت از "گرافیتو" ایتالیایی می آید - من می نویسم، می کشم. گرافیت بلورهای خاکستری تیره با درخشش فلزی ضعیف و دارای شبکه ای لایه ای است. لایه‌های مجزای اتم‌ها در یک کریستال گرافیت که نسبتاً ضعیف به یکدیگر متصل هستند، به راحتی از یکدیگر جدا می‌شوند.

انواع شبکه های کریستالی

اگر سرعت رشد کریستال در هنگام سرد شدن کم باشد، حالت شیشه ای (بی شکل) ایجاد می شود.

1. رابطه بین موقعیت یک عنصر در جدول تناوبی و شبکه بلوری ماده ساده آن.

رابطه نزدیکی بین موقعیت یک عنصر در جدول تناوبی و شبکه کریستالی ماده عنصری مربوط به آن وجود دارد.

مواد ساده عناصر باقی مانده دارای یک شبکه کریستالی فلزی هستند.

تثبیت

مطالب سخنرانی را مطالعه کنید و به سوالات زیر به صورت مکتوب در دفترچه خود پاسخ دهید:

1. شبکه کریستالی چیست؟
2. چه نوع شبکه های کریستالی وجود دارد؟
3. هر نوع شبکه کریستالی را طبق نقشه مشخص کنید: آنچه در گره های شبکه کریستالی وجود دارد، واحد ساختاری ← نوع پیوند شیمیایی بین ذرات گره ← نیروهای برهمکنش بین ذرات بلور ← خواص فیزیکی ناشی از کریستال شبکه ← حالت کل ماده در شرایط عادی ← مثال

وظایف را در این موضوع کامل کنید:

1. مواد زیر که به طور گسترده در زندگی روزمره استفاده می شوند چه نوع شبکه بلوری دارند: آب، اسید استیک (CH 3 COOH)، شکر (C 12 H 22 O 11)، کود پتاسیم (KCl)، ماسه رودخانه (SiO 2) - ذوب نقطه 1710 0 C، آمونیاک (NH 3)، نمک خوراکی؟ یک نتیجه کلی بگیرید: با چه خصوصیاتی از یک ماده می توان نوع شبکه کریستالی آن را تعیین کرد؟
2. با استفاده از فرمول های مواد داده شده: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - نوع شبکه کریستالی (یونی، مولکولی) هر ترکیب را تعیین کنید و بر این اساس خواص فیزیکی هر یک از چهار ماده را توصیف کنید. .
   
3. مربی شماره 1. "شبکه های کریستالی"
   
4. مربی شماره 2. "تکالیف تست"
   
5. تست (خودکنترلی):

1) موادی که دارای شبکه کریستالی مولکولی هستند، به طور معمول:

2) مفهوم "مولکول" قابل اجرا نیستدر رابطه با واحد ساختاری یک ماده:

آ). اب

ب). اکسیژن

V). الماس

ز). ازن

3) شبکه کریستالی اتمی مشخصه موارد زیر است:

آ). آلومینیوم و گرافیت

ب). گوگرد و ید

V). اکسید سیلیکون و کلرید سدیم

ز). الماس و بور

4) اگر ماده ای بسیار محلول در آب باشد، نقطه ذوب بالایی داشته باشد و رسانای الکتریکی باشد، شبکه کریستالی آن عبارت است از:

آ). مولکولی

ب). اتمی

V). یونی

ز). فلز

شیمی علم شگفت انگیزی است. خیلی چیزهای باورنکردنی را می توان در چیزهای به ظاهر معمولی یافت.

هر چیزی که ما را در همه جا احاطه کرده است در چندین حالت تجمع وجود دارد: گازها، مایعات و جامدات. دانشمندان همچنین 4 - پلاسما را شناسایی کرده اند. در یک دمای معین، یک ماده می تواند از حالتی به حالت دیگر تغییر کند. به عنوان مثال، آب: وقتی بالای 100 گرم شود، از حالت مایع به بخار تبدیل می شود. در دمای کمتر از 0، به ساختار بعدی - یخ تبدیل می شود.

کل جهان مادی شامل توده ای از ذرات یکسان است که به هم مرتبط هستند. این کوچکترین عناصر به شدت در فضا ردیف شده اند و به اصطلاح چارچوب فضایی را تشکیل می دهند.

تعریف

شبکه کریستالی ساختار خاصی از یک ماده جامد است که در آن ذرات در یک نظم هندسی دقیق در فضا قرار دارند. در آن می توانید گره ها را پیدا کنید - مکان هایی که عناصر در آن قرار دارند: اتم ها، یون ها و مولکول ها و فضای بین گره ای.

مواد جامدبسته به محدوده دماهای بالا و پایین، کریستالی یا آمورف هستند - آنها با عدم وجود نقطه ذوب مشخص مشخص می شوند. هنگامی که در معرض دمای بالا قرار می گیرند، نرم شده و به تدریج به شکل مایع تبدیل می شوند. این نوع مواد عبارتند از: رزین، پلاستیلین.

از این نظر می توان آن را به چند نوع تقسیم کرد:

• اتمی;
• یونی
• مولکولی؛
• فلز.

اما در دماهای مختلف، یک ماده می تواند اشکال متفاوتی داشته باشد و خواص متنوعی از خود نشان دهد. این پدیده اصلاح آلوتروپیک نامیده می شود.

نوع اتمی

در این نوع، گره ها حاوی اتم های یک ماده خاص هستند که با پیوندهای کووالانسی به هم متصل می شوند. این نوع پیوند توسط یک جفت الکترون از دو اتم همسایه تشکیل می شود. با تشکر از این، آنها به طور مساوی و با نظم دقیق متصل می شوند.

موادی که دارای شبکه کریستالی اتمی هستند با خواص زیر مشخص می شوند: استحکام و نقطه ذوب بالا. این نوع پیوند در الماس، سیلیکون و بور وجود دارد..

نوع یونی

یون های دارای بار مخالف در گره هایی قرار دارند که یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کنند که ویژگی های فیزیکی یک ماده را مشخص می کند. اینها عبارتند از: هدایت الکتریکی، نسوز، چگالی و سختی. نمک سفره و نیترات پتاسیم با وجود یک شبکه کریستالی یونی مشخص می شود.

از دست ندهید: مکانیسم آموزش، نمونه های خاص.

نوع مولکولی

در گره های این نوع یون هایی وجود دارد که توسط نیروهای واندروالسی به یکدیگر متصل می شوند. به دلیل پیوندهای بین مولکولی ضعیف، موادی مانند یخ، دی اکسید کربن و پارافین با خاصیت انعطاف پذیری، هدایت الکتریکی و حرارتی مشخص می شوند.

نوع فلزی

ساختار آن شبیه ساختار مولکولی است، اما همچنان پیوندهای قوی تری دارد. تفاوت این نوع در این است که گره های آن حاوی کاتیون های بار مثبت هستند. الکترون هایی که در فضای بینابینی قرار دارندفضا، در تشکیل میدان الکتریکی شرکت کنند. به آنها گاز الکتریکی نیز می گویند.

فلزات و آلیاژهای ساده با یک نوع شبکه فلزی مشخص می شوند. آنها با وجود درخشش فلزی، انعطاف پذیری، هدایت حرارتی و الکتریکی مشخص می شوند. آنها می توانند در دماهای مختلف ذوب شوند.

سرفصل های کدنویسی آزمون یکپارچه دولتی:مواد ساختار مولکولی و غیر مولکولی. نوع شبکه کریستالی. وابستگی خواص مواد به ترکیب و ساختار آنها.

نظریه سینتیک مولکولی

همه مولکول ها از ذرات ریزی به نام اتم تشکیل شده اند. تمام اتم های کشف شده در حال حاضر در جدول تناوبی جمع آوری شده اند.

اتمکوچکترین و از نظر شیمیایی غیرقابل تقسیم یک ماده است که خواص شیمیایی خود را حفظ می کند. اتم ها به یکدیگر متصل می شوند پیوندهای شیمیایی. ما قبلا به یک نگاه کرده ایم. قبل از مطالعه این مقاله حتما تئوری با موضوع: انواع پیوندهای شیمیایی را مطالعه کنید!

حال بیایید ببینیم که ذرات موجود در ماده چگونه می توانند به هم متصل شوند.

بسته به محل قرارگیری ذرات نسبت به یکدیگر، خواص موادی که تشکیل می دهند می تواند بسیار متفاوت باشد. بنابراین، اگر ذرات جدا از یکدیگر قرار گیرند دور(فاصله بین ذرات بسیار بیشتر از اندازه خود ذرات است)، عملاً با یکدیگر تعامل ندارند، در فضا به طور آشفته و پیوسته حرکت می کنند، پس ما با گاز .

اگر ذرات واقع شده باشند بستنبه یکدیگر، اما بی نظم، بیشتر با یکدیگر تعامل داشته باشند، حرکات نوسانی شدید را در یک موقعیت انجام دهید، اما می توانید به موقعیت دیگری بپرید، سپس این یک مدل از ساختار است مایعات .

اگر ذرات واقع شده باشند بستنبه یکدیگر، اما بیشتر به صورت منظم، و بیشتر تعامل داشته باشنددر میان خود، اما تنها در یک موقعیت تعادل حرکت می کنند، عملا بدون حرکت به سمت دیگران وضعیت، پس ما با آن سروکار داریم جامد .

بیشتر مواد و مخلوط های شیمیایی شناخته شده می توانند در حالت جامد، مایع و گاز وجود داشته باشند. ساده ترین مثال این است اب. در شرایط عادی آن را مایع، در دمای 0 درجه سانتیگراد یخ می زند - از حالت مایع به حالت می رسد سخت، و در 100 درجه سانتیگراد می جوشد - تبدیل می شود فاز گاز- بخار آب. علاوه بر این، بسیاری از مواد در شرایط عادی گاز، مایع یا جامد هستند. به عنوان مثال، هوا - مخلوطی از نیتروژن و اکسیژن - در شرایط عادی یک گاز است. اما در فشار بالا و دمای پایین نیتروژن و اکسیژن متراکم شده و به فاز مایع عبور می کنند. نیتروژن مایع به طور فعال در صنعت استفاده می شود. گاهی منزوی پلاسما، و کریستال های مایع،به عنوان فازهای جداگانه

بسیاری از خواص مواد و مخلوط های جداگانه توضیح داده شده است آرایش متقابل ذرات در فضا نسبت به یکدیگر!

این مقاله بررسی می کند خواص مواد جامدبسته به ساختار آنها. خواص فیزیکی اساسی جامدات: نقطه ذوب، هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی، مقاومت مکانیکی، شکل پذیری و غیره.

دمای ذوب - این دمایی است که در آن یک ماده از فاز جامد به فاز مایع عبور می کند و بالعکس.

توانایی یک ماده برای تغییر شکل بدون تخریب است.

رسانایی الکتریکی توانایی یک ماده برای هدایت جریان است.

جریان حرکت منظم ذرات باردار است. بنابراین، جریان فقط می تواند توسط موادی انجام شود که حاوی ذرات باردار موبایل. بر اساس توانایی آنها در هدایت جریان، مواد به رسانا و دی الکتریک تقسیم می شوند. رساناها موادی هستند که می توانند جریان را هدایت کنند (یعنی حاوی ذرات باردار متحرک). دی الکتریک ها موادی هستند که عملاً جریان را هدایت نمی کنند.

در یک ماده جامد، ذرات یک ماده را می توان قرار داد بی نظم، یا منظم تر O. اگر ذرات یک ماده جامد در فضا قرار گیرند بی نظم، ماده نامیده می شود بی شکل. نمونه هایی از مواد آمورف – زغال سنگ، شیشه میکا.

اگر ذرات یک ماده جامد به طور منظم در فضا قرار گرفته باشند، یعنی. از تکرار ساختارهای هندسی سه بعدی، چنین ماده ای نامیده می شود کریستالو خود ساختار - شبکه کریستالی . بیشتر موادی که می شناسیم کریستال هستند. خود ذرات در آن قرار دارند گره هاشبکه کریستالی

مواد کریستالی، به ویژه، توسط نوع پیوند شیمیایی بین ذرات در کریستال - اتمی، مولکولی، فلزی، یونی؛ با توجه به شکل هندسی ساده ترین سلول یک شبکه کریستالی - مکعبی، شش ضلعی و غیره.

بسته به نوعی از ذرات که یک شبکه کریستالی را تشکیل می دهند ، تمیز دادن ساختار بلوری اتمی، مولکولی، یونی و فلزی .

شبکه کریستالی اتمی

شبکه کریستالی اتمی زمانی تشکیل می شود که گره های کریستال قرار گیرند اتم ها. اتم ها به شدت به یکدیگر متصل هستند پیوندهای شیمیایی کووالانسی. بر این اساس، چنین شبکه کریستالی بسیار خواهد بود بادوام، از بین بردن آن آسان نیست. یک شبکه کریستالی اتمی می تواند توسط اتم هایی با ظرفیت بالا تشکیل شود. با تعداد زیادی پیوند با اتم های همسایه (4 یا بیشتر). به عنوان یک قاعده، اینها غیر فلزات هستند: مواد ساده - سیلیکون، بور، کربن (الماس با تغییرات آلوتروپیک، گرافیت)، و ترکیبات آنها (کربن بور، اکسید سیلیکون (IV) و غیره..). از آنجایی که پیوندهای شیمیایی عمدتا کووالانسی بین نافلزات وجود دارد، الکترون های آزاد(مانند سایر ذرات باردار) در موادی با شبکه کریستالی اتمی در بیشتر موارد خیر. بنابراین، چنین موادی معمولا الکتریسیته را بسیار ضعیف هدایت می کند، یعنی دی الکتریک هستند. اینها الگوهای کلی هستند که تعدادی استثنا وجود دارد.

ارتباط بین ذرات در بلورهای اتمی: .

در گره های کریستال با ساختار کریستالی اتمی واقع شده است اتم ها.

حالت فاز بلورهای اتمی در شرایط عادی: به عنوان یک قاعده، مواد جامد.

مواد، تشکیل بلورهای اتمی در حالت جامد:

1. مواد ساده ظرفیت بالا (در وسط جدول تناوبی قرار دارد): بور، کربن، سیلیکون و غیره
2. مواد پیچیده ای که توسط این غیر فلزات ایجاد می شود:سیلیس (اکسید سیلیکون، ماسه کوارتز) SiO 2; کاربید سیلیکون (کورندم) SiC؛ کاربید بور، نیترید بور و غیره

خواص فیزیکی مواد دارای شبکه کریستالی اتمی:

— استحکام - قدرت؛

- نسوز (نقطه ذوب بالا)؛

- هدایت الکتریکی کم؛

- هدایت حرارتی کم؛

- بی اثری شیمیایی (مواد غیر فعال)؛

- نامحلول بودن در حلال ها

شبکه کریستالی مولکولی- این یک شبکه است که در گره های آن وجود دارد مولکول ها. مولکول ها را در کریستال نگه می دارد نیروهای ضعیف جاذبه بین مولکولی (نیروهای واندروالس، پیوندهای هیدروژنی یا جاذبه الکترواستاتیکی). بر این اساس، چنین شبکه کریستالی، به عنوان یک قاعده، بسیار آسان برای از بین بردن. مواد با شبکه کریستالی مولکولی - گداز پذیر، شکننده. هر چه نیروی جاذبه بین مولکول ها بیشتر باشد، نقطه ذوب ماده بالاتر است. به عنوان یک قاعده، دمای ذوب مواد با شبکه کریستالی مولکولی بالاتر از 200-300K نیست. بنابراین، در شرایط عادی، بیشتر مواد با شبکه کریستالی مولکولی به شکل وجود دارند گازها یا مایعات. یک شبکه کریستالی مولکولی، به عنوان یک قاعده، به صورت جامد توسط اسیدها، اکسیدهای غیر فلزی، سایر ترکیبات دوتایی غیر فلزات، مواد ساده ای که مولکول های پایدار را تشکیل می دهند (اکسیژن O 2، نیتروژن N 2، آب H 2 O، و غیره)، مواد آلی. به عنوان یک قاعده، اینها موادی با پیوند قطبی کووالانسی (کمتر غیرقطبی) هستند. زیرا الکترون ها در پیوندهای شیمیایی، موادی با شبکه کریستالی مولکولی دخیل هستند - دی الکتریک ها، گرما را به خوبی هدایت نمی کنند.

ارتباط بین ذرات در بلورهای مولکولی: m نیروهای جاذبه بین مولکولی، الکترواستاتیکی یا بین مولکولی.

در گره های کریستال با ساختار کریستالی مولکولی واقع شده است مولکول ها.

حالت فاز بلورهای مولکولی در شرایط عادی: گازها، مایعات و جامدات.

مواد، در حالت جامد تشکیل می شود کریستال های مولکولی:

1. مواد غیرفلزی ساده که مولکول های کوچک و قوی را تشکیل می دهند (O 2، N 2، H 2، S 8، و غیره)؛
2. مواد پیچیده (ترکیبات غیر فلزی) با پیوندهای کووالانسی قطبی (به جز اکسیدهای سیلیکون و بور، سیلیکون و ترکیبات کربن) - آب H 2 O، اکسید گوگرد SO 3 و غیره.
3. گازهای نجیب تک اتمی (هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون و غیره.);
4. بیشتر مواد آلی که پیوند یونی ندارند — متان CH 4، بنزن C 6 H 6 و غیره

مشخصات فیزیکی مواد با شبکه کریستالی مولکولی:

- قابلیت ذوب (نقطه ذوب پایین):

- تراکم پذیری بالا؛

- بلورهای مولکولی به شکل جامد، و همچنین در محلول ها و مذاب ها، جریان را هدایت نمی کنند.

- حالت فاز در شرایط عادی - گازها، مایعات، جامدات.

- نوسانات بالا؛

- سختی کم

شبکه کریستالی یونی

اگر ذرات باردار در گره های کریستالی وجود داشته باشد - یون ها، می توانیم در مورد آن صحبت کنیم شبکه کریستالی یونی . به طور معمول، کریستال های یونی متناوب می شوند یون های مثبت(کاتیون ها) و یون های منفی(آنیون ها)، بنابراین ذرات در کریستال نگه داشته می شوند نیروهای جاذبه الکترواستاتیکی . بسته به نوع کریستال و نوع یون های تشکیل دهنده بلور، چنین موادی می توانند کاملا بادوام و نسوز. در حالت جامد، معمولاً هیچ ذره باردار متحرک در بلورهای یونی وجود ندارد. اما زمانی که کریستال حل می شود یا ذوب می شود، یون ها آزاد می شوند و می توانند تحت تأثیر میدان الکتریکی خارجی حرکت کنند. آن ها فقط محلول ها یا مذاب ها جریان را هدایت می کنندکریستال های یونی شبکه کریستالی یونی مشخصه مواد با پیوند شیمیایی یونی. مثال هاچنین مواد - نمک NaCl، کربنات کلسیم– CaCO 3 و غیره. یک شبکه کریستالی یونی، به عنوان یک قاعده، در فاز جامد تشکیل می شود. نمک ها، بازها و همچنین اکسیدهای فلزی و ترکیبات دوتایی فلزات و غیرفلزات.

ارتباط بین ذرات در بلورهای یونی: .

در گره های کریستال با یک شبکه یونی واقع شده است یون ها.

حالت فاز بلورهای یونی در شرایط عادی: به عنوان یک قاعده، مواد جامد.

مواد شیمیایی با شبکه کریستالی یونی:

1. نمک (آلی و معدنی)، از جمله نمک های آمونیوم (مثلا، کلرید آمونیوم NH 4 Cl)؛
2. زمینه؛
3. اکسیدهای فلزی؛
4. ترکیبات دوتایی حاوی فلزات و غیر فلزات.

خواص فیزیکی مواد با ساختار بلوری یونی:

- نقطه ذوب بالا (نسوز)؛

- محلول ها و مذاب های کریستال های یونی رسانای جریان هستند.

- بیشتر ترکیبات در حلال های قطبی (آب) محلول هستند.

- حالت فاز جامد برای اکثر ترکیبات در شرایط عادی.

و در نهایت، فلزات با نوع خاصی از ساختار فضایی مشخص می شوند - شبکه کریستالی فلزی، که به علت است پیوند شیمیایی فلزی . اتم های فلزی الکترون های ظرفیت را نسبتاً ضعیف نگه می دارند. در کریستالی که توسط یک فلز تشکیل شده است، فرآیندهای زیر به طور همزمان اتفاق می افتد: برخی از اتم ها الکترون ها را رها کرده و به یون هایی با بار مثبت تبدیل می شوند; اینها الکترون ها به طور تصادفی در کریستال حرکت می کنند; برخی از الکترون ها به سمت یون ها جذب می شوند. این فرآیندها به طور همزمان و بی نظم اتفاق می افتد. بدین ترتیب، یونها بوجود می آیند ، همانطور که در تشکیل یک پیوند یونی، و الکترون های مشترک تشکیل می شوند ، مانند تشکیل پیوند کووالانسی. الکترون های آزاد به طور تصادفی و پیوسته در کل حجم کریستال مانند گاز حرکت می کنند. به همین دلیل است که گاهی اوقات آنها را " گاز الکترونی " به دلیل وجود تعداد زیادی ذرات باردار متحرک، فلزات جریان و گرما را هدایت کند. نقطه ذوب فلزات بسیار متفاوت است. فلزات نیز مشخص می شوند درخشش فلزی خاص، چکش خواری، یعنی توانایی تغییر شکل بدون تخریب تحت فشار مکانیکی قوی، زیرا پیوندهای شیمیایی از بین نمی روند.

ارتباط بین ذرات : .

در گره های کریستال با توری فلزی واقع شده است یون ها و اتم های فلزی.

حالت فاز فلزات در شرایط عادی: معمولا جامدات(به استثنای جیوه، مایع در شرایط عادی).

مواد شیمیایی با یک شبکه کریستالی فلزی - مواد ساده - فلزات.

خواص فیزیکی مواد دارای شبکه کریستالی فلزی:

- هدایت حرارتی و الکتریکی بالا؛

- چکش خواری و انعطاف پذیری؛

- درخشش فلزی؛

- فلزات معمولاً در حلال ها نامحلول هستند.

- اکثر فلزات در شرایط عادی جامد هستند.

مقایسه خواص مواد با شبکه های کریستالی مختلف

نوع شبکه کریستالی (یا فقدان شبکه کریستالی) به شخص اجازه می دهد تا ویژگی های فیزیکی اساسی یک ماده را ارزیابی کند. برای مقایسه تقریباً خواص فیزیکی معمول ترکیبات با شبکه های کریستالی مختلف، استفاده از مواد شیمیایی با خواص مشخصه. برای یک شبکه مولکولی این است، برای مثال، دی اکسید کربن، برای یک شبکه کریستالی اتمی - الماس، برای فلز - فلز مسو برای شبکه کریستالی یونی - نمک, سدیم کلرید NaCl.

جدول خلاصه در مورد ساختار مواد ساده تشکیل شده توسط عناصر شیمیایی از زیر گروه های اصلی جدول تناوبی (عناصر زیر گروه های جانبی فلزات هستند، بنابراین دارای یک شبکه کریستالی فلزی هستند).

جدول نهایی رابطه بین خواص مواد و ساختار آنها:

از زمان های قدیم، فلزات نقش بزرگی در توسعه بشر داشته اند. ورود آنها به زندگی روزمره انقلابی واقعی هم در روش های پردازش مواد و هم در درک انسان از واقعیت اطراف ایجاد کرده است. صنعت و کشاورزی مدرن، حمل و نقل و زیرساخت ها بدون استفاده از فلزات و استفاده از کیفیت و خواص مفید آنها غیر ممکن است. این خصوصیات، به نوبه خود، توسط ساختار داخلی یک کلاس معین از ترکیبات شیمیایی، که بر اساس یک شبکه کریستالی است، تعیین می شود.

مفهوم و ماهیت شبکه کریستالی

از نقطه نظر ساختار داخلی، هر ماده می تواند در یکی از سه حالت - مایع، گاز و جامد باشد. علاوه بر این، این دومی است که با بیشترین پایداری مشخص می شود، که به دلیل این واقعیت است که شبکه کریستالی نه تنها شامل آرایش واضح اتم ها یا مولکول ها در مکان های کاملاً مشخص است، بلکه نیاز به اعمال نیروی کافی بزرگ را نیز دارد. پیوندهای بین این ذرات بنیادی را بشکنید.

ویژگی های شبکه یونی

ساختار هر ماده ای در حالت جامد لزوماً شامل تکرار دوره ای مولکول ها و اتم ها در سه بعد در یک زمان است. علاوه بر این، بسته به آنچه در نقاط گره قرار دارد، شبکه کریستالی می تواند یونی، اتمی، مولکولی و فلزی باشد. در مورد نوع اول، در اینجا اجزای اصلی یون هایی با بار مخالف هستند که به اصطلاح نیروهای کولنی بین آنها بوجود می آیند و عمل می کنند. در این حالت نیروی برهمکنش مستقیماً به شعاع ذرات باردار وابسته است.

چنین شبکه ای یک سیستم پیچیده متشکل از کاتیون های فلزی است که در فضای بین آن الکترون های دارای بار منفی حرکت می کنند. وجود این ذرات بنیادی است که به شبکه پایداری و سختی می دهد، زیرا آنها به عنوان نوعی جبران کننده برای کاتیون های دارای بار مثبت عمل می کنند.

قدرت و ضعف شبکه اتمی

شبکه کریستالی اتمی از نظر ساختار بسیار جالب است. قبلاً از نام می توان نتیجه گرفت که گره های آن حاوی اتم هایی هستند که توسط پیوندهای کووالانسی در کنار هم نگه داشته می شوند. در سال های اخیر، بسیاری از دانشمندان این نوع برهمکنش را به خانواده پلیمرهای معدنی نسبت داده اند، زیرا ساختار یک مولکول معین تا حد زیادی توسط ظرفیت اتم های تشکیل دهنده آن تعیین می شود.

ویژگی های اصلی یک شبکه مولکولی

شبکه کریستالی مولکولی کمترین ثبات را در بین تمام موارد ارائه شده دارد. موضوع این است که سطح برهمکنش بین مولکول های واقع در گره های آن بسیار کم است و پتانسیل انرژی توسط تعدادی از عوامل تعیین می شود که نقش اصلی در آن توسط نیروهای پراکندگی، القاء و جهت ایفا می شود.

تأثیر شبکه کریستالی بر خواص اجسام

بنابراین، شبکه کریستالی تا حد زیادی خواص یک ماده خاص را تعیین می کند. به عنوان مثال، کریستال های اتمی در دماهای بسیار بالا ذوب می شوند و سختی بیشتری دارند و مواد دارای شبکه فلزی رسانای عالی هستند.