Как определить кристаллическая решетка

Кристаллические решетки, видео

И в завершение подробное видео пояснения о свойствах кристаллических решеток.

Эта статья доступна на английском — Crystal Lattice in Chemistry.

Строение вещества

В химические взаимодействия вступают не отдельные атомы или молекулы, а вещества.

Наша задача познакомиться со строением вещества.

При низких температурах для веществ устойчиво твёрдое состояние.

☼ Самым твёрдым веществом в природе является алмаз. Он считается царём всех самоцветов и драгоценных камней. Да и само его название означает по-гречески «несокрушимый». На алмазы с давних пор смотрели как на чудодейственные камни. Считалось, что человек, носящий алмазы, не знает болезней желудка, на него не действует яд, он сохраняет до глубокой старости память и весёлое расположение духа, пользуется царской милостью.

☼ Алмаз, подвергнутый ювелирной обработке – огранке, шлифовке, называют бриллиантом.

При плавлении в результате тепловых колебаний порядок частиц нарушается, они становятся подвижными, при этом характер химической связи не нарушается. Таким образом, между твёрдым и жидким состояниями принципиальных различий нет.

У жидкости появляется текучесть (т. е. способность принимать форму сосуда).

Жидкие кристаллы

Жидкие кристаллы открыты в конце XIX века, но изучены в последние 20-25 лет. Многие показывающие устройства современной техники, например некоторые электронные часы, мини-ЭВМ, работают на жидких кристаллах.

В общем-то слова «жидкие кристаллы» звучат не менее необычно, чем «горячий лёд» . Однако на самом деле и лёд может быть горячим, т.к. при давлении более 10000 атм. водяной лёд плавится при температуре выше 2000 С. Необычность сочетания «жидкие кристаллы» состоит в том, что жидкое состояние указывает на подвижность структуры, а кристалл предполагает строгую упорядоченность.

Если вещество состоит из многоатомных молекул вытянутой или пластинчатой формы и имеющих несимметричное строение, то при его плавлении эти молекулы ориентируются определённым образом друг относительно друга (их длинные оси располагаются параллельно). При этом молекулы могут свободно перемещаться параллельно самим себе, т.е. система приобретает свойство текучести, характерное для жидкости. В то же время система сохраняет упорядоченную структуру, обусловливающую свойства, характерное для кристаллов.

Высокая подвижность такой структуры даёт возможность управлять ею путём очень слабых воздействий (тепловых, электрических и др.), т.е. целенаправленно изменять свойства вещества, в том числе оптические, с очень малыми затратами энергии, что и используется в современной технике.

Типы кристаллических решёток

Любое химическое вещество образованно большим числом одинаковых частиц, которые связаны между собою.

При низких температурах, когда тепловое движение затруднено, частицы строго ориентируются в пространстве и образуют кристаллическую решётку.

Кристаллическая решетка – это структура с геометрически правильным расположением частиц в пространстве.

В самой кристаллической решетке различают узлы и межузловое пространство.

Одно и то же вещество в зависимости от условий (p, t,…) существует в различных кристаллических формах (т.е. имеют разные кристаллические решетки) – аллотропных модификациях, которые отличаются по свойствам.

Например, известно четыре модификации углерода – графит, алмаз, карбин и лонсдейлит.

☼ Четвёртая разновидность кристаллического углерода «лонсдейлит» мало кому известна. Он обнаружен в метеоритах и получен искусственно, а строение его ещё изучается.

☼ Сажу, кокс, древесный уголь относили к аморфным полимерам углерода. Однако теперь стало известно, что это тоже кристаллические вещества.

☼ Кстати, в саже обнаружили блестящие чёрные частицы, которые назвали «зеркальным углеродом». Зеркальный углерод химически инертен, термостоек, непроницаем для газов и жидкостей, обладает гладкой поверхностью и абсолютной совместимостью с живыми тканями.

☼ Название графита происходит от итальянского «граффитто» — пишу, рисую. Графит представляет собой тёмно – серые кристаллы со слабым металлическим блеском, имеет слоистую решётку. Отдельные слои атомов в кристалле графита, связанные между собой сравнительно слабо, легко отделяются друг от друга.

ТИПЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ РЕШЁТОК

ионная

атомная

молекулярная

металлическая

Что в узлах кристаллической решётки, структурная единица

ионы

атомы

молекулы

атомы и катионы

Тип химической связи между частицами узла

ионная

ковалентная: полярная и неполярная

ковалентная: полярная и неполярная

металлическая

Силы взаимодействия между частицами кристалла

электростати-

ческие

ковалентные

межмолекуляр-

ные

электростати-

ческие

Физические свойства, обусловленные кристаллической решёткой

· силы притяжения между ионами велики,

· Тпл. (тугоплавкте),

· легко растворяются в воде,

· расплав и р-р проводит эл.ток,

· нелетучи (не имеют запаха)

· ковалентные связи между атомами велики,

· Тпл. и Tкип очень,

· в воде не растворяются,

· расплав не проводит эл.ток

· силы притяжения между молекулами невелики,

· Тпл.↓,

· некоторые растворяются в воде,

· обладают запахом – летучи

· силы взаимодействия велики,

· Тпл.,

· Высокие тепло и электропроводность

Агрегатное состояние вещества при обычных условиях

твёрдое

твёрдое

твёрдое,

газообразное,

жидкое

твёрдое,

жидкое(Нg)

Примеры

большинство солей, щелочей, оксиды типичных металлов

С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2, CaC2,

SiC (карборунд), BN, Fe3C, TaC(tпл.=38000С)

Красный и чёрный фосфор. Оксиды некоторых металлов.

все газы, жидкости, большинство неметаллов: инертные газы, галогены, H2, N2, O2, O3, P4 (белый), S8. Водородные соединения неметаллов, оксиды неметаллов: H2O,

CO2 «сухой лёд». Большинство органических соединений.

Металлы, сплавы

Если скорость роста кристаллов мала при охлаждении – образуется стеклообразное состояние (аморфное).

  1. Взаимосвязь между положением элемента в Периодической системе и кристаллической решёткой его простого вещества.

Между положением элемента в периодической системе и кристаллической решёткой его соответствующего простого вещества существует тесная взаимосвязь.

г р у п п а

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

п

е

р

и

о

д

I

H2

He

II

Li

Be

B

C

N2

O2

F2

Ne

III

Na

Mg

Al

Si

P4

S8

Cl2

Ar

IV

K

Ca

Ga

Ge

As

Se

Br2

Kr

V

Rb

Sr

In

Sn

Sb

Te

I2

Xe

Тип

кристаллической решётки

металлическая

атомная

молекулярная

Простые вещества остальных элементов имеют металлическую кристаллическую решётку.

ЗАКРЕПЛЕНИЕ

Изучите материал лекции, ответьте на следующие вопросы письменно в тетради:

  1. Что такое кристаллическая решётка?
  2. Какие виды кристаллических решёток существуют?
  3. Охарактеризуйте каждый вид кристаллической решётки по плану: Что в узлах кристаллической решётки, структурная единица → Тип химической связи между частицами узла → Силы взаимодействия между частицами кристалла → Физические свойства, обусловленные кристаллической решёткой → Агрегатное состояние вещества при обычных условиях → Примеры

Выполните задания по данной теме:

  1. Какой тип кристаллической решётки у следующих широко используемых в быту веществ: вода, уксусная кислота (CH3COOH), сахар (C12H22O11), калийное удобрение (KCl), речной песок (SiO2) – температура плавления 1710 0C, аммиак (NH3), поваренная соль? Сделайте обобщённый вывод: по каким свойствам вещества можно определить тип его кристаллической решётки?
  2. По формулам приведённых веществ: SiC, CS2, NaBr, C2H2 — определите тип кристаллической решётки (ионная, молекулярная) каждого соединения и на основе этого опишите физические свойства каждого из четырёх веществ.
  3. Тренажёр №1. «Кристаллические решётки»
  4. Тренажёр №2. «Тестовые задания»
  5. Тест (самоконтроль):

1) Вещества, имеющие молекулярную кристаллическую решётку, как правило:

a). тугоплавки и хорошо растворимы в воде
б). легкоплавки и летучи
в). Тверды и электропроводны
г). Теплопроводны и пластичны

2) Понятия «молекула» не применимо по отношению к структурной единице вещества:

a). вода

б). кислород

в). алмаз

г). озон

3) Атомная кристаллическая решётка характерна для:

a). алюминия и графита

б). серы и йода

в). оксида кремния и хлорида натрия

г). алмаза и бора

4) Если вещество хорошо растворимо в воде, имеет высокую температуру плавления, электропроводно, то его кристаллическая решётка:

ХИМИЯ. как определить тип кристаллической решетки?

  1. я в химии не спец
  2. В зависимости от вида частиц и от характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, молекулярные, атомные и металлические.

    Ионные кристаллические решетки
    Виды частиц в узлах решетки: ионы
    Для веществ с ионной химической связью будет характерна ионная решетка.
    Ионы-это частицы, имеющие положительный или отрицательный заряд.
    Напрмер NaCl, Соли, галогениды (IA,IIA),оксиды и гидроксиды типичных металлов.
    Физ. свойства: Твердые, прочные, нелетучие, хрупкие, тугоплавкие, многие растворимы в воде, расплавы проводят электрический ток

    Атомные кристаллические решетки
    В узлах атомной кристаллической решетки находятся отдельные атомы.
    Ковалентная химическая связь.
    В данных решетках молекулы отсутствуют. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую молекулу. Примером веществ с таким типом кристаллических решеток могут служить аллотропные модификации углерода: алмаз, графит; а также бор, кремний, красный фосфор, германий. Простые по составу.
    Атомные кристаллические решетки имеют не только простые, но и сложные. Например, оксид алюминия, оксид кремния. Все эти вещества имеют очень высокие температуры плавления (у алмаза свыше 35000С) , прочны и тверды, нелетучи, практически нерастворимы в жидкостях.

    Металлические кристаллические решетки
    Металлическая связь. Связь в металлах между положительными ионами посредством обобществленных электронов.
    общие физические свойства для металлов характерны: блеск, электропроводность, теплопроводность, пластичность.
    Вещества с металлической связью имеют металлические кристаллические решетки
    В узлах таких решеток находятся атомы и положительные ионы металлов, а в объеме кристалла свободно перемещаются валентные электроны. Электроны электростатически притягивают положительные ионы металлов. Этим объясняется стабильность решетки.

    Молекулярные кристаллические решетки
    Эти вещества являются неметаллами. Простые по составу. Химическая связь внутри молекул ковалентная неполярная. Летучие, легкоплавкие, малорастворимые в воде.
    в узлах решетки нах. молекулы.
    молекулярную кристаллическую решетку могут иметь не только твердые простые вещества: благородные газы, H2,O2,N2, I2, O3, белый фосфор Р4, но и сложные: твердая вода, твердые хлороводород и сероводород. Большинство твердых органических соединений имеют молекулярные кристаллические решетки (нафталин, глюкоза, сахар) .
    В узлах решеток находятся неполярные или полярные молекулы. Несмотря на то, что атомы внутри молекул связаны прочными ковалентными связями, между самими молекулами действуют слабые силы межмолекулярного взаимодействия.

  3. молекулярная кристаллическая решетка, в узлах которой распологаются молекулы, например Cl2,I2,H2, Br2 и т. д
    атомная кристаллическая решетка, в узлах которой находятся отдельные атомы, которые соединены очень прочными ковалентными связями, например алмаз
    металлическая кристаллическая решетка, в узлах которой распологаются атомы и ионы металла, ну это все металлы Na, K, Mg, Ca и другие
    ионная кристаллическая решетка в узлах которой находятся ионы, их образуют вещества с ионной связью. это соли, некоторые оксиды и гидроксиды металлов, самый простой пример NaCl, KI
  4. ИОННЫЕ
    Ионными называют кристаллические решетки, в узлах которых находятся ионы. Их образуют вещества с ионной связью. Ионные кристаллические рештки имеют соли, некоторые оксиды и гидроксиды металлов.
    Связи между ионами в кристалле очень прочные и устойчивые. Поэтому вещества с ионной решткой обладают высокой тврдостью и прочностью, тугоплавки и нелетучи.

    АТОМНЫЕ
    Атомными называют кристаллические рештки, в узлах которых находятся отдельные атомы, которые соединены очень прочными ковалентными связями.
    В природе встречается немного веществ с атомной кристаллической решткой. К ним относятся бор, кремний, германий, кварц, алмаз. Вещества с АКР имеют высокие температуры плавления, обладают повышенной тврдостью. Алмаз-самый тврдый природный материал.
    МОЛЕКУЛЯРНЫЕ
    Молекулярными называют кристаллические рештки, в узлах которых располагаются молекулы. Химические связи в них ковалентные, как полярные, так и неполярные. Связи в молекулах прочные, но между молекулами связи не прочные.
    Вещества с МКР имеют малую тврдость, плавятся при низкой температуре, летучие, при обычных условиях находятся в газообразном или жидком состоянии
    МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ
    Металлическими называют рештки, в узлах которых находятся атомы и ионы металла.
    Для металлов характерны физические свойства: пластичность, ковкость, металлический блеск, высокая электро- и теплопроводность

  5. .
  6. В зависимости от вида частиц и от характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, молекулярные, атомные и металлические.

    Ионные кристаллические решетки
    Виды частиц в узлах решетки: ионы
    Для веществ с ионной химической связью будет характерна ионная решетка.
    Ионы-это частицы, имеющие положительный или отрицательный заряд.
    Напрмер NaCl, Соли, галогениды (IA,IIA),оксиды и гидроксиды типичных металлов.
    Физ. свойства: Твердые, прочные, нелетучие, хрупкие, тугоплавкие, многие растворимы в воде, расплавы проводят электрический ток

    Атомные кристаллические решетки
    В узлах атомной кристаллической решетки находятся отдельные атомы.
    Ковалентная химическая связь.
    В данных решетках молекулы отсутствуют. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую молекулу. Примером веществ с таким типом кристаллических решеток могут служить аллотропные модификации углерода: алмаз, графит; а также бор, кремний, красный фосфор, германий. Простые по составу.
    Атомные кристаллические решетки имеют не только простые, но и сложные. Например, оксид алюминия, оксид кремния. Все эти вещества имеют очень высокие температуры плавления (у алмаза свыше 35000С) , прочны и тверды, нелетучи, практически нерастворимы в жидкостях.

    Металлические кристаллические решетки
    Металлическая связь. Связь в металлах между положительными ионами посредством обобществленных электронов.
    общие физические свойства для металлов характерны: блеск, электропроводность, теплопроводность, пластичность.
    Вещества с металлической связью имеют металлические кристаллические решетки
    В узлах таких решеток находятся атомы и положительные ионы металлов, а в объеме кристалла свободно перемещаются валентные электроны. Электроны электростатически притягивают положительные ионы металлов. Этим объясняется стабильность решетки.

    Молекулярные кристаллические решетки
    Эти вещества являются неметаллами. Простые по составу. Химическая связь внутри молекул ковалентная неполярная. Летучие, легкоплавкие, малорастворимые в воде.
    в узлах решетки нах. молекулы.
    молекулярную кристаллическую решетку могут иметь не только твердые простые вещества: благородные газы, H2,O2,N2, I2, O3, белый фосфор Р4, но и сложные: твердая вода, твердые хлороводород и сероводород. Большинство твердых органических соединений имеют молекулярные кристаллические решетки (нафталин, глюкоза, сахар) .
    В узлах решеток находятся неполярные или полярные молекулы. Несмотря на то, что атомы внутри молекул связаны прочными ковалентными связями, между самими молекулами действуют слабые силы межмолекулярного взаимодействия.

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

    Ионные кристаллические решетки
    Виды частиц в узлах решетки: ионы
    Для веществ с ионной химической связью будет характерна ионная решетка.
    Ионы-это частицы, имеющие положительный или отрицательный заряд.
    Напрмер NaCl, Соли, галогениды (IA,IIA),оксиды и гидроксиды типичных металлов.
    Физ. свойства: Твердые, прочные, нелетучие, хрупкие, тугоплавкие, многие растворимы в воде, расплавы проводят электрический ток

    Атомные кристаллические решетки
    В узлах атомной кристаллической решетки находятся отдельные атомы.
    Ковалентная химическая связь.
    В данных решетках молекулы отсутствуют. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую молекулу. Примером веществ с таким типом кристаллических решеток могут служить аллотропные модификации углерода: алмаз, графит; а также бор, кремний, красный фосфор, германий. Простые по составу.
    Атомные кристаллические решетки имеют не только простые, но и сложные. Например, оксид алюминия, оксид кремния. Все эти вещества имеют очень высокие температуры плавления (у алмаза свыше 35000С) , прочны и тверды, нелетучи, практически нерастворимы в жидкостях.

    Металлические кристаллические решетки
    Металлическая связь. Связь в металлах между положительными ионами посредством обобществленных электронов.
    общие физические свойства для металлов характерны: блеск, электропроводность, теплопроводность, пластичность.
    Вещества с металлической связью имеют металлические кристаллические решетки
    В узлах таких решеток находятся атомы и положительные ионы металлов, а в объеме кристалла свободно перемещаются валентные электроны. Электроны электростатически притягивают положительные ионы металлов. Этим объясняется стабильность решетки.

    Молекулярные кристаллические решетки
    Эти вещества являются неметаллами. Простые по составу. Химическая связь внутри молекул ковалентная неполярная. Летучие, легкоплавкие, малорастворимые в воде.
    в узлах решетки нах. молекулы.
    молекулярную кристаллическую решетку могут иметь не только твердые простые вещества: благородные газы, H2,O2,N2, I2, O3, белый фосфор Р4, но и сложные: твердая вода, твердые хлороводород и сероводород. Большинство твердых органических соединений имеют молекулярные кристаллические решетки (нафталин, глюкоза, сахар) .
    В узлах решеток находятся неполярные или полярные молекулы. Несмотря на то, что атомы внутри молекул связаны прочными ковалентными связями, между самими молекулами действуют слабые силы межмолекулярного взаимодействия.

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

    Ионные кристаллические решетки
    Виды частиц в узлах решетки: ионы
    Для веществ с ионной химической связью будет характерна ионная решетка.
    Ионы-это частицы, имеющие положительный или отрицательный заряд.
    Напрмер NaCl, Соли, галогениды (IA,IIA),оксиды и гидроксиды типичных металлов.
    Физ. свойства: Твердые, прочные, нелетучие, хрупкие, тугоплавкие, многие растворимы в воде, расплавы проводят электрический ток

    Атомные кристаллические решетки
    В узлах атомной кристаллической решетки находятся отдельные атомы.
    Ковалентная химическая связь.
    В данных решетках молекулы отсутствуют. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую молекулу. Примером веществ с таким типом кристаллических решеток могут служить аллотропные модификации углерода: алмаз, графит; а также бор, кремний, красный фосфор, германий. Простые по составу.
    Атомные кристаллические решетки имеют не только простые, но и сложные. Например, оксид алюминия, оксид кремния. Все эти вещества имеют очень высокие температуры плавления (у алмаза свыше 35000С) , прочны и тверды, нелетучи, практически нерастворимы в жидкостях.

    Металлические кристаллические решетки
    Металлическая связь. Связь в металлах между положительными ионами посредством обобществленных электронов.
    общие физические свойства для металлов характерны: блеск, электропроводность, теплопроводность, пластичность.
    Вещества с металлической связью имеют металлические кристаллические решетки
    В узлах таких решеток находятся атомы и положительные ионы металлов, а в объеме кристалла свободно перемещаются валентные электроны. Электроны электростатически притягивают положительные ионы металлов. Этим объясняется стабильность решетки.

    Молекулярные кристаллические решетки
    Эти вещества являются неметаллами. Простые по составу. Химическая связь внутри молекул ковалентная неполярная. Летучие, легкоплавкие, малорастворимые в воде.
    в узлах решетки нах. молекулы.
    молекулярную кристаллическую решетку могут иметь не только твердые простые вещества: благородные газы, H2,O2,N2, I2, O3, белый фосфор Р4, но и сложные: твердая вода, твердые хлороводород и сероводород. Большинство твердых органических соединений имеют молекулярные кристаллические решетки (нафталин, глюкоза, сахар) .
    В узлах решеток находятся неполярные или полярные молекулы. Несмотря на то, что атомы внутри молекул связаны прочными ковалентными связями, между самими молекулами действуют слабые силы межмолекулярного взаимодействияв узлах атомных кристаллических решеток находятся отдельные атомы

  10. в узлах атомных кристаллических решеток находятся отдельные атомы.