Вещества имеющие молекулярную кристаллическую решетку как правило: Вещества, имеющие молекулярную кристаллическую решетку, как правило:1)тугоплавкие и хорошо — Детская игровая комната «Волшебный лес»

Posted on 08.04.197205.01.2022 by alexxlab

Содержание

Благородные газы молекулярные кристаллы — Справочник химика 21

Молекулярные кристаллические вещества характеризуются значительной летучестью, твердость их невелика, они легкоплавки. Особенно низки температуры плавления и кипения у тех веществ-, молекулы которых неполярны. Кристаллы, образуемые благородными газами, также следует отнести к молекулярным, состоящим из одноатомных молекул, поскольку валентные силы в образовании этих кристаллов роли не играют, и связи между частицами имеют тот же характер, что и в других молекулярных кристаллах. [c.145]
Узлы молекулярной кристаллической решетки образованы молекулами. Молекулярную решетку имеют, например, кристаллы водорода, кислорода, азота, благородных газов, диоксида углерода, органических веш,еств. Структуру кристаллов веществ с не- [c.102]

Твердые тела, построенные из индивидуальных молекул, удерживаемых вместе силами слабого притяжения, называют молекулярными кристаллами.

Благородные газы (Не, 1Че, Аг, Кг, Хе, Ни) при очень низких температурах существуют в виде молекулярных кристаллов, которые связаны слабыми межатомными силами. Например, Аг замерзает при — 189°С, образуя плотноупакованную кристаллическую структуру, показанную на рис. 14-1. К числу элементарных веществ, которые кристаллизуются с образованием молекулярных твердых тел, относятся галогены, например Вгг замерзает при — ТС с образованием кристаллической структуры, показанной на рис. 14-2. [c.601]

Узлы молекулярной решетки образованы молекулами. Молекулярную решетку имеют, например, твердый водород, кислород, азот, галогены, благородные газы, диоксид углерода, а также многие органические вещества. Структуру молекулярных кристаллов, образованных [c.136]

Вандерваальсовы связи в молекулярных кристаллах и жидкостях обычно тем сильнее, чем больше размеры атомов и молекул. Например, при переходе к благородным газам с большими порядковыми номерами прочность вандерваальсовой связи также возрастает это видно из сопоставления кривых потенциальной энергии для систем Не—Не и Аг—Аг, которое проводится на рис.

14-14. Притяжение между более тяжелыми атомами возрастает главным образом по той причине, что внешние электроны в них удерживаются менее прочно, и это делает возможным появление больших мгновенных и индуцированных диполей. Возрастание вандерваальсовых сил объясняет факт плавления твердого аргона при температуре — 184°С (т.е. 89 К), которая значительно выше, чем температура плавления твердого гелия. [c.616]

По природе входящих в состав кристалла частиц и по типу химической связи кристаллические решетки подразделяются на молекулярные, ионные, атомные (ковалентные) и металлические. В узлах молекулярных решеток располагаются молекулы вещества. Вещества, имеющие молекулярные решетки, обычно имеют низкие температуры плавления и кипения, высокое давление насыщенного пара. К такого типа веществам относятся, например, твердые Нг, О2, N2, галогены, СО2, все благородные газы (хотя они одноатомны) и многие органические вещества. Кристаллические Аг и Ь имеют одинаковые решетки (рис.

4.4). Координационное число для атома аргона равно 12. Связь между частицами в решетке осуществляется силами Ван-дер-Ваальса. [c.161]

Уже отмечалось, что молекулярные силы, или силы Ван-дер-Ваальса, очень слабы по сравнению с силами ионной и ковалентной связи. Поэтому твердые тела, в которых силы сцепления имеют молекулярную природу, всегда являются мягкими, плавящимися при низких температурах и легко летучими. К такого типа кристаллам относятся, например, благородные газы, азот, Нг, СН4, бензол и другие газы и жидкости, охлажденные ниже температур затвердевания.
[c.163]

Следовательно, удельная поверхностная энергия в этом приближении пропорциональна теплоте испарения (сублимации) и обратно пропорциональна молярному объему в степени 2/3. Подобную связь величин а Ж обычно называют правилом Стефана. Приведенные в табл. 2 данные свидетельствуют о приближенной выполнимости правила Стефана изменениям теплоты испарения на три порядка величины при переходе от благородных газов и молекулярных кристаллов к ионным и ковалентным соединениям и металлам отвечает примерно такое же возрастание удельной поверхностной энергии. Для твердых тел, для которых определить величину а трудно (см. подробнее 4 данной главы), соотношение (I—15) позволяет оценить возможные значения поверхностной энергии. [c.22]

Взаимодействия типа индуцированный диполь — индуцированный диполь. Связи, образуемые за счет таких сил,—наиболее слабые из числа межмолекулярных взаимодействий и встречаются в твердых веществах молекулярного типа, состоящих из симметричных молекул. Например, молекулы твердого иода способны взаимодействовать друг с другом в результате взаимно индуцируемых слабых флуктуирующих диполь-дипольных связей. Упаковка молекул иода 12 в решетке кристалла показана на рис. 8.23, где изображено одно из возможных расположений положительных и отрицательных индуцированных зарядов. Самым лучшим примером проявления взаимодействия типа индуцированный диполь — индуцированный диполь являются благородные газы в жидком или твердом состоянии. Чрезвычайно низкие температуры, необходимые для конденсации или отвердевания этих веществ (температура плавления неона приблизительно

[c. 144]

Кристаллы, содержащие бесконечные трехмерные комплексы. Простейшие структуры, относящиеся к этой группе,— это структуры а) благородных газов, б) металлических и интерметаллических соединений и в) многих простых ионных и ковалентных кристаллов, т. е. к этой группе относятся все те кристаллы, в которых нельзя выявить группировки меньшей размерности. Не очень существенно, следует ли включать сюда или относить к молекулярным кристаллы, содержащие такие небольшие молекулы, как Н2, N2 и h3S. Типично ковалентные кристаллы этого класса включают алмаз (и изоструктурные ему Si, BN и т. д.) и родственные соединения, такие, как различные формы Si . Некоторые простейшие структурные типы бинарных соединений, в которых бесконечные трехмерные комплексы распространяются по всему кристаллу, представлены в табл. 1.2.

[c.42]

В молекулярных кристаллических решетках в узлах решетки находятся молекулы. Большинство веществ с ковалентной связью образуют кристаллы такого типа.

Молекулярные решетки образуют твердые водород, хлор, двуокись углерода и другие вещества, которые при обычной температуре газообразны. Кристаллы большинства органических веществ также относятся к этому типу. Таким образом, веществ с молекулярной кристаллической решеткой известно очень много. Молекулы, находящиеся в узлах решетки, связаны друг с другом межмолекулярными силами (природа этих сил была рассмотрена выше см. стр. 245—249). Так как межмолекулярные силы значительно слабее сил химической связи, то молекулярные кристаллы легкоплавки, характеризуются значительной летучестью, твердость их невелика. Особенно низки температуры плавления и кипения у тех веществ, молекулы которых неполярны. Так, например, кристаллы парафина очень мягки, хотя ковалентные связи С—С в углеводородных молекулах, из которых состоят эти кристаллы, столь же прочны, как связи в алмазе. Кристаллы, образуемые благородными газами, также следует отнести к молекулярным, состоящим из одноатомных молекул, поскольку валентные силы в образовании этих кристаллов роли не играют, и связи между частицами здесь имеют тот же характер, что и в других молекулярных кристаллах это обусловливает сравнительно большую величину межатомных расстояний в этих кристаллах.

[c.260]

В узлах молекулярных кристаллических решеток находятся молекулы, которые связаны друг с другом слабыми межмолеку-лярными силами. Такие кристаллы образуют вещества с ковалентной связью в молекулах. Веществ с молекулярной кристаллической решеткой известно очень много. Это твердые водород, хлор, диоксид углерода и другие вещества, которые при обычной температуре газообразны. Кристаллы большинства органических веществ также относятся к этому типу. Молекулярные кристаллические вещества характеризуются значительной летучестью, твердость их невелика, они легкоплавки. Особенно низкие температуры плавления и кипения у тех веществ, молекулы которых неполярны. Кристаллы, образуемые благородными газами, также следует отнести к молекулярным, состоящим из одноатомных молекул, поскольку валентные силы в образовании этих кристаллов роли не играют, и связи между частицами имеют тот же характер, что и в других молекулярных кристаллах.

[c.155]

Примерами структур с однотипной химической связью могут служить жристаллы благородных газов (молекулярная связь), алмаза (ковалентная связь), хлорида натрия (иоиная связь), золота (металлическая связь) Кристаллы графита могут служить примером стр5етуры, характеризующейся связью, промежуточной между ковалентной и металлической Структуры еорганических пигментов, обычно являющихся солями или оксидами, чаще всего характеризуются ковалентной или ионио-ковалентной связями Молекулярная связь присуща кристаллической структуре органических пигментов [c.
237]

Таким образом, можно считать доказанным, что благородные газы образуют смешанные кристаллы со многими летучими гидридами даже в тех случаях, когда молекулы последних имеют большой дипольный момент. Необходимо выяснить, образуют ли благородные газы смешанные кристаллы только с летучими гидридами, или они могут образовать их с какими-либо другими веществами. Молекулы летучих гидридов являются, как мы уже говорили, псевдоатомами, они занимают, так же как и благородные газы, только один узел в кристаллической решетке. Возникает вопрос, действительно ли для изоморфного замещения в молекулярных решетках необходимо, чтобы замещающие друг друга молекулы состояли из одинакового числа атомов. Атомы в молекуле связаны между собой гораздо более сильно, чем отдельные молекулы в решетке. В первом случае мы имеем атомную (гомеополярную) связь, во втором — ван-дер-ваальсову связь. Расстояния между атомами в молекуле поэтому в несколько раз меньше, чем расстояние между центрами тяжести молекул в кристаллической решетке.

В молекулярной решетке отдельная молекула как будто не теряет своей индивидуальности, как в ионной решетке. Возможно, поэтому, что здесь образовать смешанные кристаллы могут вещества, молекулы которых составлены из разного числа атомов. [c.131]

Молекулярная кристаллическая решетка содержит в своих узлах молекулы веществ ковалентной природы, т. е. состоящих из атомов, соединенных друге другом ковалентными связями. Эти узловые молекулы связаны друг с другом слабыми ван-дер-ваальсовымн силами. Молекулярная кристаллическая решетма присуща самым разнообразным веществам элементарным окислителям, благородным газам, водородным, галогенным, кислородным соединениям неметаллов, всевозможным кислотам и. наконец, многочисленным органическим веществам. Молекулярным кристаллам свойственны малая механическая прочность, сравнительно большая летучесть и низкие температуры плавления. [c.70]

Вещества с молекулярными кристаллическими решетками. Их свойства. Энергия решеток. Молекулярные кристаллы состоят из индивидуальных молекул ( I2, 12. I4, СО2, СдНв, Sg и т. д.). В большинстве органических веществ молекулярные решетки. Межмолекулярные силы в таких решетках малы (дисперсионные, междипольные, индукционные и иногда силы водородных связей). Дисперсионные силы обладают шаровой симметрией воздействия. Поэтому, когда действуют только они, образуется плотнейшая упаковка молекул в кристалле. Так, кристаллы, образованные из одноатомных молекул благородных газов, имеют гранецентрированную кубическую элементарную ячейку, не искаженную каким-либо взаимодействием направленного характера. Другие вещества с более сложными молекулами, в которых атомы связаны ковалентными связями, образуют кристаллы более [c.130]

Радиусы атомов благородных газов Не, Ке, Аг, Кг и Хе равны соответственно 122, 160, 191, 201 и 220 пм. Приведенные значения получены из межатомных расстояний в кристаллах данных веществ, которые существуют при низких температурах. Для атомов этих элементов также наблюдается рост г, с увеличением порядкового номера. Радиусы атомов благородных газов значительно больше радиусов атомов неметаллов соответствующих периодов, поскольку в кристаллах благородных газов межатомное взаимодействие очень слабое (силы Ван-дер-Ваальса), а для молекул других неметаллов характерна прочная ковалентная связь. Можно считать, что атомные радиусы благородных газов — это радиусы валентно не связанных атомов, т. е. ван-дер-ваальСовы радиусы (которые находят из межатомных расстояний в молекулярных кристаллах). [c.51]

При образовании молекулярного кристалла, в котором взаимодействия сводятся к вандерваальсовым, перераспределения электронов между молекулами не происходит. Так как вандерваальсовы взаимодействия много слабее кулоновских и ковалентных, молекулярные кристаллы имеют заметно более низкие энергии связи и температуры плавления. Для них характерна плотнейшая упаковка частиц. Наиболее распространены молекулярные кристаллы, образованные органическими веществами (например, углеводородами). Примером неорганических молекулярных кристаллов является затвердевшие благородные газы, [c.176]

Элементы УПА-групны (галогены) в соответствии с правилом 8—N должны иметь координационное число в кристаллах простых веществ, равное единице, т. е. каждый атом может иметь лишь одного ближайшего соседа. Действительно, все галогены (иод при обычных условиях, а остальные при низких температурах) образуют молекулярные кристаллические структуры , в которых расстояния между атомами в гантелеобразных молекулах значительно меньше, чем расстояния между молекулами в кристалле. Так, для хлора длина связи в молекуле 0,202 нм, а расстояние между молекулами в кристалле составляет 0,334 нм. Наконец, правило Юм-Розерп мож но применить и к элементам УП1А-группы (благородные газы) В соответствии с этим правилом при образовании кристаллов про стых веществ координационное число должно быть равно нулю Действительно, кристаллы благородных газов состоят из одноатом ных молекул, связанных силами Ван-дер-Ваальса. [c.30]

Все благородные газы и многие молекулярные вещества с простыми симметричными молекулами кристаллизуются в молекулярных решетках с плотнейшей упаковкой. Это указывает на то, что для межмолекулярпых связей характерны ненасыщенность и нена-правленность. В молекулярных кристаллах из несимметричных молекул структура может быть более рыхлой (приспособленной к асимметрии молекул), но все же определяющим здесь выступает геометрический фактор, а не природа составляющих частиц. Структуры молекулярных кристаллов относятся к гетеродеслшческим в них сосуществуют два типа связи — внутри молекул и между молекулами. Связи, действующие между молекулами, намного слабее, чем межатомные внутри молекул. Поэтому именно мелфизические свойства веществ (температуры плавления, твердость, плотность, тепловое расширение и др.). Низкие температуры плавления, высокая летучесть, малая твердость, незначительная плотность и высокий коэффициент теплового расширения — все это свидетельствует о слабости ван-дер-ваальсовой связи. Оценку величины энергии межмолекулярного взаимодействия можно получить, исходя пз экспериментальных данных по теплотам сублимации молекулярных [c.136]

М. к. образуют орг., металлоорг., мн. комплексные соед., а также бинарные соединения типа HjO, СО , НС1 и др. В форме М. к. могут находиться нек-рые твердые простые в-ва (напр., Hj, галогены, N , О , Sg). Кристаллы благородных газов также молекулярные, построены из одноатомных молекул. М. к. делятся на гомомолекулярные и гетеро-молекулярные. Первые состоят из одинаковых молекул, вторые-из разных. К числу гетеромол. кристаллов относятся, напр., кристаллогидраты орг. соединений, мол. комплексы типа нафталин-тетрацнаноэтнлен, твердые р-ры орг. в-в. [c.117]

Структурные изменения при плавлении. Структурные изменения, происходящие при плавлении, простираются от простого преодоления вандерваальсовых сил, связывающих атомы (благородные газы) и молекулы (молекулярные кристаллы, построенные из неполярных молекул), до полного распада бесконечных группировок атомов в случае кристаллов, содержащих цепи, слои и трехмерные каркасы. При температурах слегка ниже и выше точки плавления плотно упакованного металла в непосредственном окружении атома металла, как правило, существует лишь небольшое различие, хотя дальний порядок сразу исчезает. С другой стороны, при плавлении металлического висмута происходит более значительная перестройка структуры. Вместо обычного уменьшения плотности при плавлении, которое может быть проиллюстрировано поведением такого металла, как свинец, имеет место увеличение ее на 2,5% из-за перехода весьма открытой структуры твердого тела в более плотно упакованную жидкость [c.37]

В ряче случаев и более сложных последовательностей (напри-меп гк La, Рг, Nd, Am кгг Sm). Кплотноупаковацным молекулярным кристаллам относятся благородные газы, водород, НС1, HoS п СН4. [c.195]

Молекулярные веса благородных газов также можно рассчитать из данных измерений плотности газа при низких давлениях, как это показано на рис. 6.13. При этом, однако, возникает вопрос о том, сколько атомов находится в молекуле газа. Мы уже знаем, что благородные газы одноатомны, но это было известно не всегда. После открытия благородных газов возникло затруднение, в какое место периодической системы следует их поместить (см. гл. И). К этим газам не удавалось применить закон Дюлонга н Пти, так как их нелегко сконденсировать в кристаллы с помощью методики, доступной в то время. Правда, благородные газы невозможно разложить на газы, состоящие из меньших молекул, что подтверждало догадку об их одноатом-ности, но этот довод все же не является достаточно убедительным. Более определенные сведения о порядковых номерах этих элементов могли бы дать метод рассеяния Резерфорда или рентгеновский метод Мозли, но ко времени открытия благородных газов этих методов еще не существовало. (Правда, если бы они уже были известны, в то время их все равно было бы очень сложно применить к благородным газам. Чем это объясняется Определите температуры плавления и кипения благородных газов по табл. 5.5 и постарайтесь дать ответ на этот вопрос. ) [c.245]

Дисперсионные силы. Взаимодействие валентно насыщенных электронных оболочек атомов и молекул. Это силы, не зависящие от наличия зарядов, дипольных моментов, квадрупольных моментов и т. д. Таковы, например, силы, действующие между молекулами N2, Ог, СО2, благородных газов в их смеси (воздух) и порознь. Эти силы определяют неидеальное поведение безди-польных газов, их сжижение. Дисперсионные силы ответственны 88 существование молекулярных кристаллов, в частности, кристаллов углеводородов. Дисперсионные силы имеют квантовоме- [c.56]

Соединения благородных газов. Со времени открытия благородных газов (гл. 1, разд. 4) их считали химически неактивными и не образующими соединений элементами. Позже появился ряд соединений , в которых молекулы инертных газов были захвачены молекулярными кристаллами типа бензохино-на (так называемые клатраты), но их соединения в строгом смысле этого слова не были известны. В 1962 г. Бартлетт при реакции кислорода с гексафторидом платины получил ионное соединение [02]+[Р1Рб] . Исходя из близости первых потенциалов ионизации 1 Ог (12,70 эВ) и Хе (12,13 эВ), он предположил возможность осуществления такой же реакции для Хе и впервые получил соединение благородного газа Хе(Р1Рв) (, где X = , 2. В дальнейшем было синтезировано много подобных соединений, которые состояли в основном из ксенона, фтора и кислорода, а из соединений других инертных газов досто-рерно обнаружен только бесцветный кристаллический фторид [c.265]

Адсорбенты по той же классификации, т. е. в зависимости от химического строения их поверхности, определяющего способность к тому или иному виду межмолекулярных взаимодействий, делятся на три типа. К первому типу относятся неспецифические адсорбенты, не несущие на своей поверхности ни ионов, ни каких-либо функциональных групп, связей или центров с локально сосредоточенными на периферии зарядами и не обладающие электронодонорными или электроноакцепторными центрами. На таких адсорбентах любые молекулы адсорбируются неспецифически. К адсорбентам этого типа можно отнести графитированные сажи, в особенности графити-рованную около 3000 °С термическую сажу, поверхность которой состоит в основном из базисных граней графита. Кроме графитированной сажи к неспецифическим адсорбентам относится чистый нитрид бора, молекулярные кристаллы благородных газов и насыщенных углеводородов, а также пленки из таких углеводородов и пористые углеводородные полимеры. Адсорбция на таких адсорбентах мало зависит от локального распределения в адсорбируемых молекулах электронной плотности, в частности, от наличия я-связей и неподеленных электронных пар. Различие в валентных состояниях атомов углерода в таких адсорбентах, как, например, графит, с одной стороны, и насыщенные углеводороды — с другой, сказывается на адсорбции незначительно, хотя и может быть выявлено в некоторых системах (подробнее см. разд. 1 гл. П и рис. 11,12) [90, 91]. [c.22]

Молекулярно-статистическая теория адсорбции при нулевом и конечных (небольших) заполнениях поверхности была развита в ряде хорошо известных работ (литературу см. в обзорах [4, 22]). Однако полученные в этих работах молекулярно-ста-тистические выражения для термодинамических характеристик адсорбции (ТХА) применялись лишь для нахождения этих характеристик путем обработки экспериментальных данных. Расчеты ТХА из свойств адсорбата и адсорбента, взятых в отдельности, проводили лишь для простейших молекул адсорбатов, главным образом, одноатомных. Необходимые для расчетов ТХА значения потенциальной энергии адсорбции находили долгое время также только для простейших систем благородные газы — графит [23] или неполярные и полярные молекулы — ионный кристалл [4, 24]. В последуюших работах были рассчитаны потенциальные энергии адсорбции более сложных молекул углеводородов на графите [4] и более простых молекул в цеолитах (обзор [25, 26]). В дальнейшем развитии количественных молекулярно-статистических расчетов ТХА сложных молекул большую роль сыграли следующие два достижения [c.188]

Ван-дер-ваальсова связь (например, в аргоне) характерна для молекулярных кристаллов. Это рыхлые структуры с малыми координационными числами, с низкой температурой плавления, с малыми тенлотами плавления и испарения, с большой сжимаемостью. По электрическим свойствам молекулярные кристаллы — диэлектрики. Обычно они прозрачны для электромагнитных волн вплоть до дальней ультрафиолетовой области. К молекулярным кристаллам относятся благородные газы в твердом состоянии, кристаллы из насыщенных молекул, такие как Oj, Hj, H l, СН4, и органические кристаллы. [c.144]

Молекулярные кристаллы. К этому классу относятся затвердевшие благородные газы, а также твердые тела, образованные насышенными молекулами, в частности, органических ве-шеств [14]. Связь в молекулярных кристаллах обусловлена так называемыми ван-дер-ваальсовыми силами. Природу этих сил проще всего понять, рассматривая атом в модели Бора. Совокупность положительного ядра и отрицательных электронов в каждый момент времени можно рассматривать как электрический диполь, непрерывно изменяющий свою ориентацию в результате движения электронов вокруг ядра. Такой диполь в каждый момент времени индуцирует диполи на окружающих атомах, в результате чего между ними возникают электрические силы притяжения несмотря на непрерывное изменение ориентации диполей, среднее по времени значение этих сил оказывается отличным от нуля. [c.19]

Перейдем теперь к рассмотрению 2ис ерсионные Рироды химической связи в молеку-лярных кристаллах. Природа сил, заставляющих молекулы собираться в огромные ансамбли (жидкости и твердые тела), носит тройственный характер. С дисперсионным взаимодействием мы уже познакомились при рассмотрении кристаллов благородных газов. И здесь, в молекулярных кристаллах, этот вид взаимодействия также имеет значение, часто преобладающее. В кристаллах водорода, как и в кристаллах благородных газов, только оно удерживает хмолекулы в кристаллической структуре. То же относится к молекулам N2, О2, F2, СЬ, Р4, S и т. д. Эти силы чрезвычайно слабы по сравнению с обычными силами химического взаимодействия, например, теплота сублимации кристаллического водорода составляет всего 0,5 ккал/моль, в то время как теплота диссоциации молекулы водорода порядка 100 ккал/моль. Именно поэтому температура плавления водорода лежит всего на 16 град выше абсолютного нуля. [c.85]

Какие соединения имеют ионную кристаллическую решетку. Кристаллическая решетка и ее основные типы

Точки, в которых размещены частицы, называются узлами кристаллической решетки . В узлах воображаемой решетки могут находиться ионы, атомы или молекулы. Они совершают колебательные движения. С повышением температуры амплитуда колебаний возрастает, что проявляется в тепловом расширении тел.

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

Кристаллические решетки, состоящие из ионов, называются ионными . Их образуют вещества с ионной связью. Примером может служит кристалл хлорида натрия, в котором, как уже отмечалось, каждый ион натрия окружен шестью хлорид-ионами, а каждый хлорид-ион — шестью ионами натрия. Такому расположению соответствует наиболее плотная упаковка, если ионы представить в виде шаров, размещенных в кристалле. Очень часто кристаллические решетки изображают, как показано на рис , где указывается только взаимное расположение частиц, но не их размеры.

Число ближайших соседних частиц, вплотную примыкающих к данной частице в кристалле или в отдельной молекуле, называется координационным числом .

В решетке хлорида натрия координационные числа обоих ионов равны 6. Итак, в кристалле хлорида натрия нельзя выделить отдельные молекулы соли. Их нет. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую макромолекулу, состоящую из равного числа ионов Na + и Cl — , Na n Cl n , где n — большое число. Связи между ионами в таком кристалле весьма прочны. Поэтому вещества с ионной решеткой обладают сравнительно высокой твердостью. Они тугоплавки и малолетучи.

Плавление ионных кристаллов приводит к нарушению геометрически правильной ориентации ионов относительно друг друга и уменьшению прочности связи между ними. Поэтому расплавы их проводят электрический ток. Ионные соединения, как правило, легко растворяются в жидкостях, состоящих из полярных молекул, например в воде.

Кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы, называются атомными . Атомы в таких решетках соединены между собой прочными ковалентными связями. Примером может служить алмаз — одна из модификаций углерода. Алмаз состоит из атомов углерода, каждый из которых связан с четырьмя соседними атомами. Координационное число углерода в алмазе 4 . В решетке алмаза, как и в решетке хлорида натрия, молекулы отсутствуют. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую молекулу. Атомная кристаллическая решетка характерна для твердого бора, кремния, германия и соединений некоторых элементов с углеродом и кремнием.

Кристаллические решетки, состоящие из молекул (полярных и неполярных), называются молекулярными .

Молекулы в таких решетках соединены между собой сравнительно слабыми межмолекулярными силами. Поэтому вещества с молекулярной решеткой имеют малую твердость и низкие температуры плавления, нерастворимы или малорастворимы в воде, их растворы почти не проводят электрический ток. Число неорганических веществ с молекулярной решеткой невелико.

Примерами их являются лед, твердый оксид углерода (IV) («сухой лед»), твердые галогеноводороды, твердые простые вещества, образованные одно- (благородные газы), двух- (F 2 , Сl 2 , Br 2 , I 2 , Н 2 , О 2 , N 2), трех- (О 3), четырех- (Р 4), восьми- (S 8) атомными молекулами. Молекулярная кристаллическая решетка йода показана на рис . Большинство кристаллических органических соединений имеют молекулярную решетку.

При осуществлении многих физических и химических реакций вещество переходит в твердое агрегатное состояние. При этом молекулы и атомы стремятся расположиться в таком пространственном порядке, при котором силы взаимодействия между частицами вещества были бы максимально сбалансированы. Этим и достигается прочность твердого вещества. Атомы, однажды заняв определенное положение, совершают небольшие колебательные движения, амплитуда которых зависит от температуры, но положение их в пространстве остается фиксированным. Силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга на определенном расстоянии.

Современные представления о строении вещества

Современная наука утверждает, что атом состоит из заряженного ядра, несущего положительный заряд, и электронов, несущих заряды отрицательные. Со скоростью несколько тысяч триллионов оборотов в секунду электроны вращаются по своим орбитам, создавая вокруг ядра электронное облако. Положительный заряд ядра численно равен отрицательному заряду электронов. Таким образом, атом вещества остается электрически нейтральным. Возможные взаимодействия с другими атомами происходят тогда, когда электроны отсоединяются от родного атома, тем самым нарушая электрический баланс. В одном случае атомы выстраиваются в определенном порядке, который и называется кристаллической решеткой. В другом — за счет сложного взаимодействия ядер и электронов соединяются в молекулы различного вида и сложности.

Определение кристаллической решетки

В совокупности различные типы кристаллических решеток веществ представляют собой сетки с различной пространственной ориентацией, в узлах которых располагаются ионы, молекулы или атомы. Это стабильное геометрическое пространственное положение и называется кристаллической решеткой вещества. Расстояние между узлами одной кристаллической ячейки называется периодом идентичности. Пространственные углы, под которыми расположены узлы ячейки, называются параметрами. По способу построения связей кристаллические решетки могу быть простыми, базоцентрированными, гранецентрированными и объемно-центрированными. Если частицы вещества расположены лишь в углах параллелепипеда, такая решетка называется простой. Пример такой решетки показан ниже:

Если, кроме узлов, частицы вещества расположены и в середине пространственных диагоналей, то такое построение частиц в веществе имеет название объемно-центрированной кристаллической решетки. На рисунке этот тип показан наглядно.

Если кроме узлов в вершинах решетки имеется узел и в месте, где пересекаются воображаемые диагонали параллелепипеда, то перед вами — гранецентрированный тип решетки.

Виды кристаллических решеток

Различные микрочастицы, из которых состоит вещество, определяют различные типы кристаллических решеток. Они могут определять принцип построения связи между микрочастицами внутри кристалла. Физические типы кристаллических решеток — ионные, атомные и молекулярные. Сюда же относятся различные типы кристаллических решеток металлов. Изучением принципов внутреннего строения элементов занимается химия. Типы кристаллических решеток подробнее представлены ниже.

Ионные кристаллические решетки

Данные типы кристаллических решеток присутствуют в соединениях с ионным типом связи. В этом случае узлы решетки содержат ионы, обладающие противоположным электрическим зарядом. Благодаря электромагнитному полю, силы межионного взаимодействия оказываются достаточно сильными, и это обуславливает физические свойства вещества. Обычными характеристиками являются тугоплавкость, плотность, твердость и возможность проводить электрический ток. Ионные типы кристаллических решеток имеются у таких веществ, как поваренная соль, нитрат калия и прочие.

Атомные кристаллические решетки

Этот тип строения вещества присущ элементам, структуру которых определяет ковалентная химическая связь. Типы кристаллических решеток подобного рода содержат в узлах отдельные атомы, связанные между собой крепкими ковалентными связями. Подобный тип связи возникает тогда, когда два одинаковых атома «делятся» электронами, тем самым образуют общую пару электронов для соседних атомов. Благодаря такому взаимодействию ковалентные связи равномерно и сильно связывают атомы в определенном порядке. Химические элементы, которые содержат атомные типы кристаллических решеток, обладают твердостью, высокой температурой плавления, плохо проводят электрический ток и химически неактивны. Классическими примерами элементов с подобным внутренним строением можно назвать алмаз, кремний, германий, бор.

Молекулярные кристаллические решетки

Вещества, имеющие молекулярный тип кристаллической решетки, представляют собой систему устойчивых, взаимодействующих, плотноупакованных между собой молекул, которые расположены в узлах кристаллической решетки. В подобных соединениях молекулы сохраняют свое пространственное положение в газообразной, жидкой и твердой фазе. В узлах кристалла молекулы удерживаются слабыми ван-дер-ваальсовыми силами, которые в десятки раз слабее сил ионного взаимодействия.

Образующие кристалл молекулы могут быть как полярными, так и неполярными. Из-за спонтанного движения электронов и колебания ядер в молекулах электрическое равновесие может смещаться — так возникает мгновенный электрический момент диполя. Соответствующим образом ориентированные диполи создают силы притяжения в решетке. Двуокись углерода и парафин являются типичными примерами элементов с молекуляной кристаллической решеткой.

Металлические кристаллические решетки

Металлическая связь гибче и пластичней ионной, хотя может показаться, что обе они базируются на одном и том же принципе. Типы кристаллических решеток металлов объясняют их типичные свойства — такие, например, как механическая прочность, тепло- и электропроводность, плавкость.

Отличительной особенностью металлической кристаллической решетки является наличие положительно заряженных ионов металла (катионов) в узлах этой решетки. Между узлами находятся электроны, которые непосредственно участвуют в создании электрического поля вокруг решетки. Количество электронов, перемещающихся внутри этой кристаллической решетки, называется электронным газом.

При отсутствии электрического поля свободные электроны совершают хаотическое движение, беспорядочно взаимодействуя с ионами решетки. Каждое такое взаимодействие меняет импульс и направление движения отрицательно заряженной частицы. Своим электрическим полем электроны притягивают к себе катионы, уравновешивая их взаимное отталкивание. Хотя электроны считаются свободными, их энергии не хватает для того, чтобы покинуть кристаллическую решетку, поэтому эти заряженные частицы постоянно находятся в ее пределах.

Присутствие электрического поля придает электронному газу дополнительную энергию. Соединение с ионами в кристаллической решетке металлов не является прочным, поэтому электроны легко покидают ее пределы. Электроны двигаются по силовым линиям, оставляя позади положительно заряженные ионы.

Выводы

Огромное значение изучению внутреннего строения вещества уделяет химия. Типы кристаллических решеток различных элементов определяют практически весь спектр их свойств. Воздействуя на кристаллы и меняя их внутренне строение, можно добиться усиления нужных свойств вещества и удалить нежелательные, преобразовывать химические элементы. Таким образом, изучение внутренней структуры окружающего мира может помочь познать суть и принципы устройства мироздания.

Согласно атомно-молекулярной теории Бойля, все вещества состоят из молекул, которые находятся в постоянном движении. Но существует ли какая-то определённая структура в веществах? Или они просто состоят из хаотично движущихся молекул?

В действительности чёткую структуру имеют все вещества, пребывающие в твёрдом состоянии. Атомы и молекулы движутся, но силы притяжения и отталкивания между частицами сбалансированы, поэтому атомы и молекулы располагаются в определённой точке пространства (но продолжают совершать небольшие колебания, зависящие от температуры). Такие структуры называются кристаллическими решётками . Места, в которых находятся сами молекулы, ионы или атомы, называют узлами . А расстояния между узлами получили название – периоды идентичности . В зависимости от положения частиц в пространстве, различают несколько типов:

атомная;
ионная;
молекулярная;
металлическая.

В жидком и газообразном состоянии вещества не имеют чёткой решётки, их молекулы движутся хаотично, именно поэтому они не имеют формы. Например, кислород, находясь в газообразном состоянии, представляет собой бесцветный газ без запаха, в жидком (при -194 градусов) – раствор голубоватого цвета. Когда температура опускается до -219 градусов, кислород переходит в твёрдое состояние и приобретает кр. решётку, при этом он превращается в снегообразную массу синего цвета.

Интересно, что у аморфных веществ нет чёткой структуры, поэтому у них и нет строгой температуры плавления и кипения. Смола и пластилин при нагревании постепенно размягчаются и становятся жидкими, у них нет чёткой фазы перехода.

Атомная кристаллическая решётка

В узлах находятся атомы, о чём и говорит название. Эти вещества очень крепкие и прочные , так как между частицами образуется ковалентная связь. Соседние атомы образуют между собой общую пару электронов (а, точнее, их электронные облака наслаиваются друг на друга), и поэтому они очень хорошо связаны друг с другом. Самый наглядные пример – алмаз, который по шкале Мооса обладит наибольшей твёрдостью. Интересно, что алмаз, как и графит, состоит из углевода. Графит является очень хрупким веществом (твёрдость по шкале Мооса – 1), что является наглядным примером того, как много зависит от вида.

Атомная кр. решётка плохо распространена в природе, к ней относятся: кварц, бор, песок, кремний, оксид кремния (IV), германий, горный хрусталь. Для этих веществ характерна высокая температура плавления, прочность, а также эти соединения очень твёрдые и нерастворимые в воде. Из-за очень сильной связи между атомами, эти химические соединения почти не взаимодействуют с другими и очень плохо проводят ток.

Ионная кристаллическая решётка

В этом типе ионы располагаются в каждом узле. Соответственно, этот вид характерен для веществ с ионной связью, например: хлорид калия, сульфат кальция, хлорид меди, фосфат серебра, гидроксид меди и так далее. К веществам с такой схемой соединения частиц относятся ;

соли;
гидроксиды металлов;
оксиды металлов.

Хлорид натрия имеет чередование положительных (Na +) и отрицательных (Cl —) ионов. Один ион хлора, находящийся в узле, притягивает к себе два иона натрия (благодаря электромагнитному полю), которые находятся в соседних узлах. Таким образом, образуется куб, в котором частицы связаны между собой.

Для ионной решётки характерна прочность, тугоплавкость, устойчивость, твёрдость и нелетучесть. Некоторые вещества могут проводить электрический ток.

Молекулярная кристаллическая решётка

В узлах этой структуры находятся молекулы, которые плотно упакованы между собой. Для таких веществ характерна ковалентная полярная и неполярная связь. Интересно, что независимо от ковалентной связи, между частицами образуете очень слабое притяжение (из-за слабых ван-дер-вальсовых сил). Именно поэтому такие вещества очень хрупкие, обладают низкой температурой кипения и плавления, а также они летучие. К таким веществам относятся: вода, органические вещества (сахар, нафталин), оксид углерода (IV), сероводород, благородные газы, двух– (водород, кислород, хлор, азот, йод), трёх- (озон), четырёх- (фосфор), восьмиатомные (сера) вещества и так далее.

Одна из отличительных черт — это то, что структурная и пространственная модель сохраняется во всех фазах (как в твёрдых, так в жидких и газообразных).

Металлическая кристаллическая решётка

Из-за наличия в узлах ионов, может показаться, что металлическая решетка похожа на ионную. На самом деле, это две совершенно разные модели, с разными свойствами.

Металлическая гораздо гибче и пластичнее ионной, для неё характерна прочность, высокая электро- и теплопроводность, эти вещества хорошо плавятся и отлично проводят электрический ток. Это объясняется тем, что в узлах находятся положительно заряженные ионы металлов (катионы), которые могут перемещаться по всей структуре, тем самым обеспечивают течение электронов. Частицы хаотично движутся около своего узла (они не имеют достаточной энергии, чтобы выйти за пределы), но как только появляется электрическое поле, электроны образуют поток и устремляются из положительной в отрицательную область.

Металлическая кристаллическая решётка характерна для металлов, например: свинец, натрий, калий, кальций, серебро, железо, цинк, платина и так далее. Помимо прочего, она подразделяется ещё на несколько типов упаковок: гексагональная, объёмно центрированная (наименее плотная) и гранецентрированная. Первая упаковка характерна для цинка, кобальта, магния, вторая для бария, железа, натрия, третья для меди, алюминия и кальция.

Таким образом, от типа решётки зависят многие свойства, а также строение вещества. Зная тип, можно предсказать, к примеру, какой будет тугоплавкость или прочность объекта.

Образование молекул из атомов приводит к выигрышу энергии, так как в обычных условиях молекулярное состояние устойчивее, чем атомное.

Чтобы рассматривать данную тему необходимо знать:

Электроотрицательность — это способность атома смещать к себе общую электронную пару. (Самый электроотрицательный элемент — фтор.)

Кристаллическая решетка — трехмерное упорядоченное расположение частиц.

Различают три основных типа химических связей: ковалентную, ионную и металлическую.

Металлическая связь характерна для металлов, которые содержат небольшое количество электронов на внешнем энергетическом уровне (1 или 2, реже 3). Эти электроны легко теряют связь с ядром и свободно перемещаются по всему куску металла, образуя «электронное облако» и обеспечивая связь с положительно заряженными ионами, образовавшимися после отрыва электронов. Кристаллическая решетка — металлическая. Это обуславливает физические свойства металлов: высокую тепло- и электропроводность, ковкость и пластичность, металлический блеск.

Ковалентная связь образуется за счет общей электронной пары атомов неметаллов, при этом каждый из них достигает устойчивой конфигурации атома инертного элемента.

Если связь образуют атомы с одинаковой электроотрицательностью, то есть разница электроотрицательности двух атомов равна нулю, электронная пара располагается симметрично между двумя атомами и связь называется ковалентной неполярной.

Если связь образуют атомы с разной электроотрицательностью, причем разница в электроотрицательности двух атомов лежит в интервале от нуля примерно до двух (чаще всего это разные неметаллы), то общая электронная пара смещается к более электроотрицательному элементу. На нем возникает частично отрицательный заряд (отрицательный полюс молекулы), а на другом атоме — частично положительный заряд (положительный полюс молекулы). Такая связь называется ковалентной полярной.

Если связь образуют атомы с разной электроотрицательностью, причем разница в электроотрицательности двух атомов больше двух (чаще всего это неметалл и металл), то считают, что электрон полностью переходит к атому неметалла. В результате этот атом становится отрицательно заряженным ионом. Атом, отдавший электрон, — положительно заряженным ионом. Связь между ионами называется ионной связью.

Соединения с ковалентной связью имеют два типа кристаллических решеток: атомные и молекулярные.

В атомной кристаллической решетке в узлах находятся атомы, соединенные прочной ковалентной связью. Вещества с такой кристаллической решеткой имеют высокие температуры плавления, прочны и тверды, практически нерастворимы в жидкостях. например, алмаз, твердый бор, кремний, германий и соединения некоторых элементов с углеродом и кремнием.

В молекулярной кристаллической решетке в узлах находятся молекулы, соединенные слабым межмолекулярным взаимодействием. Вещества с такой решеткой имеют малую твердость и низкие температуры плавления, нерастворимы или малорастворимы в воде, из растворы практически не проводят электрический ток. Например, лед, твердый оксид углерода (IV) твердые галогеноводороды, твердые простые вещества, образованные одно-(благородные газы), двух- (F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 , H 2 , O 2 , N 2), трех-(О 3), четырех- (Р 4), восьми- (S 8) атомными молекулами. Большинство кристаллических органических соединений имеют молекулярную решетку.

Соединения с ионной связью имеют ионную кристаллическую решетку, в узлах которой чередуются положительно и отрицательно заряженные ионы. Вещества с ионной решеткой тугоплавки и малолетучи, имеют сравнительно высокую твердость, но хрупки. Расплавы и водные растворы солей и щелочей проводят электрический ток.

Примеры заданий

1. В какой молекуле ковалентная связь «элемент — кислород» наиболее полярна?

1) SO 2 2) NO 3) Cl 2 O 4) H 2 O

Решение:

Полярность связи определяется разностью электроотрицательности двух атомов (в данном случае элемента и кислорода). Сера, азот и хлор находятся рядом с кислородом, следовательно их электроотрицательности отличаются незначительно. И только водород находится на отдалении от кислорода, значит разница в электроотрицательности будет большая, и связь будет наиболее полярна.

Ответ: 4)

2. Водородные связи образуются между молекулами

1) метанола 2) метаналь 3) ацетилена 4) метилформиата

Решение:

В составе ацетилена вообще нет сильноэлектроотрицательных элементов. Метаналь Н 2 СО и метилформиат НСООСН 3 не содержат водорода, соединенного с сильноэлектроотрицательным элементом. Водород в них соединен с углеродом. А вот в метаноле СН 3 ОН между атомом водорода одной гидроксогруппы и атомом кислорода другой молекулы возможно образование водородной связи.

Ответ: 1)

Самая прочная кристаллическая решетка. Школьная энциклопедия

В химические взаимодействия вступают не отдельные атомы или молекулы, а вещества. По типу связи различают вещества молекулярного и немолекулярного строения.

Это вещества, состоящие из молекул. 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 (С, Si, Li, Na, К, Си, Fe, W), среди них есть металлы и неметаллы.

Немолекулярное строение веществ

К веществам немолекулярного строения относятся ионные соединения. Таким строением обладает большинство соединений металлов с неметаллами: все соли (NaCl, K 2 S0 4), некоторые гидриды (LiH) и оксиды (CaO, MgO, FeO), основания (NaOH, КОН). Ионные (немолекулярные) вещества имеют высокие температуры плавления и кипения.

Твердые вещества: 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.

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 .

Ионные кристаллические решетки

Ионными называют кристаллические решетки, в узлах которых находятся ионы. Их образуют вещества с ионной связью, которой могут быть связаны как простые ионы Na + , Сl — , так и сложные S0 4 2- , ОН — . Следовательно, ионными кристаллическими решетками обладают соли, некоторые оксиды и гидроксиды металлов. Например, кристалл хлорида натрия построен из чередующихся положительных ионов Na + и отрицательных Сl — , образующих решетку в форме куба.

Ионная кристаллическая решетка поваренной соли

Связи между ионами в таком кристалле очень устойчивы. Поэтому вещества с ионной решеткой отличаются сравнительно высокой твердостью и прочностью, они тугоплавки и нелетучи.

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.

Атомная кристаллическая решетка алмаза

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.

Молекулярная кристаллическая решетка йода

Химические связи в этих молекулах могут быть и полярными (НСl, Н 2 O), и неполярными (N 2 , О 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).

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.