Kristalna rešetka na.  Struktura supstanci

Kristalna rešetka na. Struktura supstanci

Ono što postoji u prirodi formirano je od velikog broja identičnih čestica koje su međusobno povezane. Sve supstance postoje u tri agregatna stanja: gasovito, tečno i čvrsto. Kada je toplotno kretanje otežano (na niskim temperaturama), kao i u čvrstim materijama, čestice su striktno orijentisane u prostoru, što se manifestuje u njihovoj preciznoj strukturnoj organizaciji.

Kristalna rešetka tvari je struktura s geometrijski uređenim rasporedom čestica (atoma, molekula ili jona) u određenim točkama u prostoru. U različitim rešetkama se pravi razlika između internodalnog prostora i samih čvorova - tačaka na kojima se nalaze same čestice.

Postoje četiri tipa kristalne rešetke: metalna, molekularna, atomska i jonska. Vrste rešetki određuju se u skladu sa vrstom čestica koje se nalaze na njihovim čvorovima, kao i prirodom veza između njih.

Kristalna rešetka se naziva molekularnom ako se molekuli nalaze na njenim čvorovima. Oni su povezani intermolekularnim relativno slabim silama, koje se nazivaju van der Waalsovim silama, ali sami atomi unutar molekule povezani su znatno jačom ili nepolarnom silom). Molekularna kristalna rešetka je karakteristična za hlor, čvrsti vodonik i druge supstance koje su gasovite na uobičajenim temperaturama.

Kristali koji formiraju plemenite plinove također imaju molekularne rešetke koje se sastoje od monoatomskih molekula. Većina organskih čvrstih materija ima ovu strukturu. Broj kojih ima molekularnu strukturu je vrlo mali. To su, na primjer, čvrsti vodikovi halogenidi, prirodni sumpor, led, jednostavne čvrste tvari i neke druge.

Kada se zagrije, relativno slabe međumolekularne veze se prilično lako razaraju, stoga tvari s takvim rešetkama imaju vrlo niske točke topljenja i nisku tvrdoću, nerastvorljive su ili slabo topljive u vodi, njihove otopine praktički ne provode električnu struju i karakteriziraju ih značajna hlapljivost . Minimalne tačke ključanja i topljenja su za supstance napravljene od nepolarnih molekula.

Kristalna rešetka naziva se metalna, čije čvorove formiraju atomi i pozitivni ioni (kationi) metala sa slobodnim valentnim elektronima (odvojenim od atoma tijekom formiranja iona), nasumično se kreću u volumenu kristala. Međutim, ovi elektroni su u suštini poluslobodni, jer se mogu slobodno kretati samo unutar okvira koji je ograničen datom kristalnom rešetkom.

Elektrostatički elektroni i pozitivni ioni metala se međusobno privlače, što objašnjava stabilnost kristalne rešetke metala. Zbirka elektrona koji se slobodno kreću naziva se elektronskim plinom – osigurava dobru električnu energiju i kada se pojavi električni napon, elektroni jure ka pozitivnoj čestici, učestvujući u stvaranju električne struje i u interakciji s ionima.

Metalna kristalna rešetka je karakteristična uglavnom za elementarne metale, kao i za spojeve različitih metala međusobno. Glavna svojstva koja su svojstvena metalnim kristalima (mehanička čvrstoća, hlapljivost, prilično jako fluktuiraju. Međutim, fizička svojstva kao što su plastičnost, savitljivost, visoka električna i toplotna provodljivost i karakterističan metalni sjaj karakteristični su samo za kristale s metalnom rešetkom .

Čvrste tvari postoje u kristalnim i amorfnim stanjima i pretežno su kristalne strukture. Odlikuje se pravilnom lokacijom čestica na tačno određenim tačkama, koje karakteriše periodično ponavljanje u volumenu. Koncept "kristalne rešetke" odnosi se na geometrijski obrazac koji opisuje trodimenzionalnu periodičnost u rasporedu molekula (atoma, jona) u kristalnom prostoru.

Lokacije čestica nazivaju se čvorovi rešetke. Unutar okvira postoje internodalne veze. Vrsta čestica i priroda veze između njih: molekule, atomi, ioni određuju ukupno četiri tipa: jonske, atomske, molekularne i metalne.

Ako se ioni (čestice s negativnim ili pozitivnim nabojem) nalaze na mjestima rešetke, onda je to ionska kristalna rešetka, koju karakteriziraju istoimene veze.

Ove veze su veoma jake i stabilne. Stoga tvari s ovom vrstom strukture imaju prilično visoku tvrdoću i gustoću, neisparljive su i vatrostalne. Na niskim temperaturama djeluju kao dielektrici. Međutim, kada se takva jedinjenja tope, geometrijski ispravna ionska kristalna rešetka (raspored jona) se poremeti i jačina veza se smanjuje.

Na temperaturama blizu tačke topljenja, kristali sa jonskim vezama već su sposobni da provode električnu struju. Ovakva jedinjenja su lako rastvorljiva u vodi i drugim tečnostima koje se sastoje od polarnih molekula.

Jonska kristalna rešetka je karakteristična za sve supstance sa ionskim tipom veze - soli, metalni hidroksidi, binarna jedinjenja metala sa nemetalima. nema usmjerenost u prostoru, jer je svaki ion povezan s nekoliko protujona odjednom, čija snaga interakcije ovisi o udaljenosti između njih (Coulombov zakon). Jedinjenja vezana ionskom vezom imaju nemolekularnu strukturu, to su čvrste tvari s ionskim rešetkama, visokim polaritetom, visokim talištem i vrelištem, te su električno provodljive u vodenim otopinama. Jedinjenja s ionskim vezama praktički se nikada ne nalaze u svom čistom obliku.

Jonska kristalna rešetka je svojstvena nekim hidroksidima i oksidima tipičnih metala, soli, tj. supstance sa jonskim

Osim ionskih veza, kristali sadrže metalne, molekularne i kovalentne veze.

Kristali koji imaju kovalentnu vezu su poluvodiči ili dielektrici. Tipični primjeri atomskih kristala su dijamant, silicijum i germanijum.

Dijamant je mineral, alotropska kubična modifikacija (oblik) ugljika. Kristalna rešetka dijamanta je atomska i vrlo složena. U čvorovima takve rešetke nalaze se atomi međusobno povezani izuzetno jakim kovalentnim vezama. Dijamant se sastoji od pojedinačnih atoma ugljika, raspoređenih jedan po jedan u središtu tetraedra, čiji su vrhovi četiri najbliža atoma. Ovu rešetku karakterizira kubična struktura usmjerena na lice, koja određuje maksimalnu tvrdoću dijamanta i prilično visoku tačku topljenja. U dijamantskoj rešetki nema molekula - i kristal se može posmatrati kao jedan impresivan molekul.

Osim toga, karakterističan je za silicijum, čvrsti bor, germanijum i spojeve pojedinih elemenata sa silicijumom i ugljenikom (silicijum, kvarc, liskun, rečni pesak, karborund). Generalno, postoji relativno malo predstavnika sa atomskom rešetkom.

Molekularna i nemolekularna struktura tvari. Struktura materije

U hemijske interakcije ne ulaze pojedinačni atomi ili molekuli, već supstance. Supstance se klasifikuju prema vrsti veze molekularni I nemolekularna struktura. Tvari sastavljene od molekula nazivaju se molekularne supstance. Veze između molekula u takvim supstancama su vrlo slabe, mnogo slabije nego između atoma unutar molekula, pa čak i na relativno niskim temperaturama pucaju - tvar se pretvara u tekućinu, a zatim u plin (sublimacija joda). Točke topljenja i ključanja tvari koje se sastoje od molekula povećavaju se s povećanjem molekularne težine. TO molekularne supstance uključuju tvari s atomskom strukturom (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W), među njima ima metala i nemetala. Na supstance nemolekularna struktura uključuju jonska jedinjenja. Većina spojeva metala sa nemetalima ima ovu strukturu: sve soli (NaCl, K 2 SO 4), neki hidridi (LiH) i oksidi (CaO, MgO, FeO), baze (NaOH, KOH). Jonske (nemolekularne) supstance imaju visoke tačke topljenja i ključanja.


Čvrste tvari: amorfne i kristalne

Čvrste materije se dele na kristalno i amorfno.

Amorfne supstance nemaju jasnu tačku topljenja - kada se zagreju, postepeno omekšaju i prelaze u tečno stanje. Na primjer, plastelin i razne smole su u amorfnom stanju.

Kristalne supstance karakteriše pravilan raspored čestica od kojih se sastoje: atoma, molekula i jona - na strogo određenim tačkama u prostoru. Kada su ove tačke povezane pravim linijama, formira se prostorni okvir koji se naziva kristalna rešetka. Tačke na kojima se nalaze kristalne čestice nazivaju se čvorovi rešetke. Ovisno o vrsti čestica koje se nalaze na čvorovima kristalne rešetke i prirodi veze između njih, razlikuju se četiri tipa kristalnih rešetki: ionske, atomske, molekularne i metalne.

Kristalne rešetke nazivaju se jonskim, na čijim čvorovima se nalaze joni. Nastaju od tvari s jonskim vezama, koje mogu vezati i jednostavne ione Na+, Cl - i složene SO 4 2-, OH -. Posljedično, soli i neki oksidi i hidroksidi metala imaju ionske kristalne rešetke. Na primjer, kristal natrijevog klorida izgrađen je od naizmjeničnih pozitivnih Na + i negativnih Cl - jona, formirajući rešetku u obliku kocke. Veze između jona u takvom kristalu su vrlo stabilne. Stoga se tvari s ionskom rešetkom odlikuju relativno visokom tvrdoćom i čvrstoćom, vatrostalne su i neisparljive.

Kristalna rešetka - a) i amorfna rešetka - b).


Kristalna rešetka - a) i amorfna rešetka - b).

Atomske kristalne rešetke

Atomic nazivaju se kristalne rešetke, u čijim se čvorovima nalaze pojedinačni atomi. U takvim rešetkama atomi su međusobno povezani veoma jake kovalentne veze. Primjer tvari s ovom vrstom kristalnih rešetki je dijamant, jedna od alotropnih modifikacija ugljika. Većina supstanci s atomskom kristalnom rešetkom ima vrlo visoke tačke topljenja (na primjer, za dijamant je preko 3500°C), jake su i tvrde i praktički netopive.



Molekularne kristalne rešetke

Molekularno nazivaju se kristalne rešetke, u čijim se čvorovima nalaze molekuli. Hemijske veze u ovim molekulima mogu biti i polarne (HCl, H 2 O) i nepolarne (N 2, O 2). Uprkos činjenici da su atomi unutar molekula povezani vrlo jakim kovalentnim vezama, između samih molekula djeluju slabe sile međumolekularne privlačnosti. Stoga tvari s molekularnom kristalnom rešetkom imaju nisku tvrdoću, niske točke topljenja i isparljive su. Većina čvrstih organskih jedinjenja ima molekularne kristalne rešetke (naftalen, glukoza, šećer).


Molekularna kristalna rešetka (ugljični dioksid)

Metalne kristalne rešetke

Supstance sa metalna veza imaju metalne kristalne rešetke. Na čvorovima takvih rešetki postoje atoma i jona(bilo atomi ili ioni u koje se atomi metala lako transformiraju, dajući svoje vanjske elektrone „za uobičajenu upotrebu“). Ova unutrašnja struktura metala određuje njihova karakteristična fizička svojstva: savitljivost, plastičnost, električnu i toplotnu provodljivost, karakterističan metalni sjaj.

Cheat sheets

Teme kodifikatora Jedinstvenog državnog ispita: Supstance molekularne i nemolekularne strukture. Vrsta kristalne rešetke. Ovisnost svojstava tvari o njihovom sastavu i strukturi.

Molekularno kinetička teorija

Sve molekule se sastoje od sitnih čestica koje se nazivaju atomi. Svi trenutno otkriveni atomi sakupljeni su u periodnom sistemu.

Atom je najmanja, hemijski nedjeljiva čestica supstance koja zadržava svoja hemijska svojstva. Atomi se međusobno povezuju hemijske veze. Već smo pogledali a. Obavezno proučite teoriju na temu: Vrste kemijskih veza prije proučavanja ovog članka!

Pogledajmo sada kako se čestice u materiji mogu povezati.

Ovisno o položaju čestica jedna u odnosu na drugu, svojstva tvari koje formiraju mogu se jako razlikovati. Dakle, ako se čestice nalaze odvojeno jedna od druge daleko(razdaljina između čestica je mnogo veća od veličine samih čestica), praktički ne stupaju u interakciju jedni s drugima, kreću se u prostoru haotično i kontinuirano, tada imamo posla sa gas .

Ako se čestice nalaze zatvori jedni drugima, ali haotično, više međusobno komuniciraju, prave intenzivne oscilatorne pokrete u jednom položaju, ali mogu skočiti u drugi položaj, onda je ovo model strukture tečnosti .

Ako su čestice locirane zatvori jedni drugima, ali više na uredan način, And više komunicirati među sobom, ali se kreću samo unutar jednog ravnotežnog položaja, praktično ne prelazeći u druge situaciju, onda se nosimo solidan .

Većina poznatih hemijskih supstanci i smeša mogu postojati u čvrstom, tečnom i gasovitom stanju. Najjednostavniji primjer je vode. U normalnim uslovima jeste tečnost, na 0 o C se smrzava - prelazi iz tečnog stanja u teško, a na 100 o C proključa - pretvara se u gasna faza– vodena para. Štaviše, mnoge supstance u normalnim uslovima su gasovi, tečnosti ili čvrste materije. Na primjer, zrak - mješavina dušika i kisika - je plin u normalnim uvjetima. Ali pri visokom pritisku i niskoj temperaturi, azot i kiseonik se kondenzuju i prelaze u tečnu fazu. Tečni dušik se aktivno koristi u industriji. Ponekad izolovani plazma, i tečni kristali, kao zasebne faze.

Objašnjena su mnoga svojstva pojedinih supstanci i smjesa međusobnog rasporeda čestica u prostoru jedna u odnosu na drugu!

Ovaj članak ispituje svojstva čvrstih materija, u zavisnosti od njihove strukture. Osnovna fizička svojstva čvrstih materija: tačka topljenja, električna provodljivost, toplotna provodljivost, mehanička čvrstoća, duktilnost, itd.

Temperatura topljenja - to je temperatura na kojoj supstanca prelazi iz čvrste faze u tečnu fazu, i obrnuto.

je sposobnost tvari da se deformira bez razaranja.

Električna provodljivost je sposobnost tvari da provodi struju.

Struja je uređeno kretanje nabijenih čestica. Dakle, struju mogu provoditi samo supstance koje sadrže pokretne nabijene čestice. Na osnovu svoje sposobnosti da provode struju, tvari se dijele na provodnike i dielektrike. Provodniki su tvari koje mogu provoditi struju (tj. sadrže pokretne nabijene čestice). Dielektrici su tvari koje praktički ne provode struju.

U čvrstoj tvari mogu se locirati čestice tvari haotično, ili urednije O. Ako se čestice čvrste supstance nalaze u prostoru haotično, supstanca se zove amorfna. Primjeri amorfnih supstanci – ugalj, liskun staklo.

Ako su čestice čvrste supstance raspoređene u prostoru na uredan način, tj. formiraju ponavljajuće trodimenzionalne geometrijske strukture, takva supstanca se zove kristal, i sama struktura – kristalna rešetka . Većina supstanci koje poznajemo su kristali. Same čestice se nalaze u čvorovi kristalna rešetka.

Kristalne tvari se posebno razlikuju po vrsta hemijske veze između čestica u kristalu – atomski, molekularni, metalni, jonski; prema geometrijskom obliku najjednostavnije ćelije kristalne rešetke - kubične, heksagonalne itd.

U zavisnosti od vrsta čestica koje formiraju kristalnu rešetku , razlikovati atomska, molekularna, ionska i metalna kristalna struktura .

Atomska kristalna rešetka

Atomska kristalna rešetka se formira kada se nalaze čvorovi kristala atomi. Atomi su međusobno snažno povezani kovalentne hemijske veze. U skladu s tim, takva kristalna rešetka će biti vrlo izdržljiv, nije ga lako uništiti. Atomsku kristalnu rešetku mogu formirati atomi visoke valencije, tj. sa velikim brojem veza sa susjednim atomima (4 ili više). U pravilu, to su nemetali: jednostavne tvari - silicijum, bor, ugljenik (alotropne modifikacije dijamant, grafit) i njihova jedinjenja (borov ugljenik, silicijum oksid (IV) itd..). Budući da se između nemetala javljaju pretežno kovalentne hemijske veze, slobodnih elektrona(kao i druge nabijene čestice) u tvarima s atomskom kristalnom rešetkom u većini slučajeva ne. Stoga su takve tvari obično vrlo slabo provode struju, tj. su dielektrici. Ovo su opšti obrasci, od kojih postoji niz izuzetaka.

Komunikacija između čestica u atomskim kristalima: .

Na čvorovima kristala sa lociranom atomskom kristalnom strukturom atomi.

Fazno stanje atomski kristali u normalnim uslovima: po pravilu, čvrste materije.

Supstance, formirajući atomske kristale u čvrstom stanju:

  1. Jednostavne supstance visoka valencija (nalazi se u sredini periodnog sistema): bor, ugljenik, silicijum itd.
  2. Složene supstance koje formiraju ovi nemetali: silicijum (silicijum oksid, kvarcni pesak) SiO 2; silicijum karbid (korund) SiC; bor karbid, bor nitrid itd.

Fizička svojstva tvari s atomskom kristalnom rešetkom:

snaga;

— vatrostalnost (visoka tačka topljenja);

— niska električna provodljivost;

— niska toplotna provodljivost;

— hemijska inertnost (neaktivne supstance);

- nerastvorljivost u rastvaračima.

Molekularna kristalna rešetka- ovo je rešetka na čijim se čvorovima nalaze molekule. Drži molekule u kristalu slabe sile međumolekularne privlačnosti (van der Waalsove snage, vodonične veze ili elektrostatičko privlačenje). Shodno tome, takva kristalna rešetka, po pravilu, prilično lako uništiti. Supstance sa molekularnom kristalnom rešetkom – topljiv, lomljiv. Što je veća sila privlačenja između molekula, to je viša tačka topljenja supstance. U pravilu, temperature topljenja tvari s molekularnom kristalnom rešetkom nisu veće od 200-300K. Stoga, u normalnim uvjetima, većina tvari s molekularnom kristalnom rešetkom postoji u obliku gasova ili tečnosti. Molekularnu kristalnu rešetku, po pravilu, formiraju u čvrstom obliku kiseline, oksidi nemetala, druga binarna jedinjenja nemetala, jednostavne supstance koje formiraju stabilne molekule (kiseonik O 2, azot N 2, voda H 2 O, itd.), organske supstance. U pravilu su to tvari s kovalentnom polarnom (rjeđe nepolarnom) vezom. Jer elektroni su uključeni u hemijske veze, supstance sa molekularnom kristalnom rešetkom - dielektrika, ne provode dobro toplotu.

Komunikacija između čestica u molekularnim kristalima: m intermolekularne, elektrostatičke ili međumolekularne sile privlačenja.

Na čvorovima kristala sa lociranom molekularnom kristalnom strukturom molekule.

Fazno stanje molekularni kristali u normalnim uslovima: gasovi, tečnosti i čvrste materije.

Supstance, formirajući se u čvrstom stanju molekularni kristali:

  1. Jednostavne nemetalne supstance koje formiraju male, jake molekule (O 2, N 2, H 2, S 8, itd.);
  2. Kompleksne supstance (jedinjenja nemetala) sa polarnim kovalentnim vezama (osim oksida silicijuma i bora, jedinjenja silicijuma i ugljenika) - voda H 2 O, sumporov oksid SO 3 itd.
  3. Monatomski plemeniti gasovi (helijum, neon, argon, kripton i sl.);
  4. Većina organskih tvari koje nemaju ionske veze metan CH 4, benzen C 6 H 6, itd.

Fizička svojstva tvari s molekularnom kristalnom rešetkom:

— taljivost (niska tačka topljenja):

— visoka kompresibilnost;

— molekularni kristali u čvrstom obliku, kao iu rastvorima i topljenima, ne provode struju;

- fazno stanje u normalnim uslovima - gasovi, tečnosti, čvrste materije;

— visoka volatilnost;

- mala tvrdoća.

Jonska kristalna rešetka

Ako postoje nabijene čestice na kristalnim čvorovima – joni, možemo pričati o tome jonska kristalna rešetka . Tipično, jonski kristali se izmjenjuju pozitivni joni(kationi) i negativni joni(anioni), tako da se čestice zadržavaju u kristalu sile elektrostatičke privlačnosti . Ovisno o vrsti kristala i vrsti jona koji formiraju kristal, takve tvari mogu biti prilično izdržljiv i vatrostalan. U čvrstom stanju, u ionskim kristalima obično nema pokretnih nabijenih čestica. Ali kada se kristal otopi ili topi, ioni se oslobađaju i mogu se kretati pod utjecajem vanjskog električnog polja. One. Samo otopine ili taline provode struju jonski kristali. Jonska kristalna rešetka je karakteristična za supstance sa jonska hemijska veza. Primjeri takve supstance - sol NaCl, kalcijum karbonat– CaCO 3 itd. Jonska kristalna rešetka, po pravilu, nastaje u čvrstoj fazi soli, baze, kao i metalni oksidi i binarni spojevi metala i nemetala.

Komunikacija između čestica u jonskim kristalima: .

Na čvorovima kristala sa lociranom jonskom rešetkom joni.

Fazno stanje jonski kristali u normalnim uslovima: po pravilu, čvrste materije.

Hemijske supstance sa ionskom kristalnom rešetkom:

  1. Soli (organske i anorganske), uključujući amonijeve soli (Na primjer, amonijum hlorid NH 4 Cl);
  2. Baze;
  3. Metalni oksidi;
  4. Binarna jedinjenja koja sadrže metale i nemetale.

Fizička svojstva tvari s ionskom kristalnom strukturom:

— visoka tačka topljenja (vatrostalnost);

— rastvori i taline jonskih kristala su strujni provodnici;

— većina jedinjenja je rastvorljiva u polarnim rastvaračima (voda);

- čvrsta faza za većinu jedinjenja u normalnim uslovima.

I konačno, metale karakteriše posebna vrsta prostorne strukture - metalna kristalna rešetka, što je zbog hemijska veza metala . Atomi metala prilično slabo drže valentne elektrone. U kristalu formiranom od metala, sljedeći procesi se odvijaju istovremeno: Neki atomi odustaju od elektrona i postaju pozitivno nabijeni ioni; ove elektroni se nasumično kreću u kristalu; neki elektroni privlače jone. Ovi procesi se odvijaju istovremeno i haotično. dakle, nastaju joni , kao u formiranju jonske veze, i formiraju se zajednički elektroni , kao kod formiranja kovalentne veze. Slobodni elektroni se kreću nasumično i neprekidno kroz čitav volumen kristala, poput plina. Zato ih ponekad zovu " elektronski gas " Zbog prisustva velikog broja mobilnih nabijenih čestica, metala provode struju i toplotu. Tačka topljenja metala veoma varira. Metali su također karakterizirani osebujan metalni sjaj, savitljivost, tj. sposobnost promjene oblika bez razaranja pod jakim mehaničkim naprezanjem, jer hemijske veze nisu uništene.

Komunikacija između čestica : .

Na čvorovima kristala sa postavljenom metalnom rešetkom metalnih jona i atoma.

Fazno stanje metali u normalnim uslovima: obično čvrste materije(izuzetak je živa, tečnost u normalnim uslovima).

Hemijske supstance sa metalnom kristalnom rešetkom - jednostavne supstance - metali.

Fizička svojstva tvari s metalnom kristalnom rešetkom:

— visoka toplotna i električna provodljivost;

— savitljivost i plastičnost;

- metalni sjaj;

- metali su obično nerastvorljivi u rastvaračima;

- Većina metala je čvrsta materija u normalnim uslovima.

Poređenje svojstava tvari s različitim kristalnim rešetkama

Tip kristalne rešetke (ili nedostatak kristalne rešetke) omogućava da se procijene osnovna fizička svojstva tvari. Da bismo grubo uporedili tipične fizičke osobine jedinjenja sa različitim kristalnim rešetkama, veoma je zgodno koristiti hemikalije sa karakteristična svojstva. Za molekularnu rešetku ovo je npr. ugljen-dioksid, za atomsku kristalnu rešetku - dijamant, za metal - bakar, a za ionsku kristalnu rešetku - sol, natrijum hlorida NaCl.

Zbirna tabela o strukturama jednostavnih supstanci formiranih od hemijskih elemenata iz glavnih podgrupa periodnog sistema (elementi sporednih podgrupa su metali, dakle, imaju metalnu kristalnu rešetku).

Konačna tabela odnosa između svojstava supstanci i njihove strukture:

Kao što znamo, sve materijalne supstance mogu postojati u tri osnovna stanja: tečnom, čvrstom i gasovitom. Istina, postoji i stanje plazme, koje naučnici smatraju ne manje od četvrtog stanja materije, ali naš članak nije o plazmi. Čvrsto stanje supstance je stoga čvrsto jer ima posebnu kristalnu strukturu čije su čestice u određenom i jasno definisanom redosledu, stvarajući tako kristalnu rešetku. Struktura kristalne rešetke sastoji se od ponavljajućih identičnih elementarnih ćelija: atoma, molekula, jona i drugih elementarnih čestica povezanih različitim čvorovima.

Vrste kristalnih rešetki

Ovisno o česticama kristalne rešetke, postoji četrnaest vrsta, a evo najpopularnijih od njih:

  • Jonska kristalna rešetka.
  • Atomska kristalna rešetka.
  • Molekularna kristalna rešetka.
  • kristalna ćelija.

Jonska kristalna rešetka

Glavna karakteristika strukture kristalne rešetke iona su suprotni električni naboji samih iona, zbog čega se formira elektromagnetno polje koje određuje svojstva tvari koje imaju ionsku kristalnu rešetku. A to su vatrostalnost, tvrdoća, gustoća i sposobnost provođenja električne struje. Tipičan primjer ionske kristalne rešetke je kuhinjska sol.

Atomska kristalna rešetka

Supstance s atomskom kristalnom rešetkom, po pravilu, imaju jake atome u svojim čvorovima. Kovalentna veza nastaje kada dva identična atoma dijele bratske elektrone jedan s drugim, formirajući tako zajednički par elektrona za susjedne atome. Zbog toga, kovalentne veze vežu atome čvrsto i ravnomjerno u strogom redoslijedu - možda je to najkarakterističnija karakteristika strukture atomske kristalne rešetke. Hemijski elementi sa sličnim vezama mogu se pohvaliti svojom tvrdoćom i visokom tačkom topljenja. Hemijski elementi kao što su dijamant, silicijum, germanijum i bor imaju atomsku kristalnu rešetku.

Molekularna kristalna rešetka

Molekularni tip kristalne rešetke karakteriše prisustvo stabilnih i blisko zbijenih molekula. Nalaze se na čvorovima kristalne rešetke. U tim čvorovima ih drže van der Waltzove sile, koje su deset puta slabije od sila jonske interakcije. Upečatljiv primjer molekularne kristalne rešetke je led - čvrsta tvar, koja, međutim, ima svojstvo pretvaranja u tekućinu - veze između molekula kristalne rešetke su vrlo slabe.

Metalna kristalna rešetka

Vrsta veze metalne kristalne rešetke je fleksibilnija i duktilnija od jonske, iako su po izgledu vrlo slične. Njegova karakteristična karakteristika je prisustvo pozitivno nabijenih kationa (jona metala) na mjestima rešetke. Između čvorova živi elektroni koji učestvuju u stvaranju električnog polja, ti elektroni se takođe nazivaju električnim gasom. Prisutnost takve strukture metalne kristalne rešetke objašnjava njena svojstva: mehaničku čvrstoću, toplinsku i električnu provodljivost, topljivost.