Типы кристаллических решеток и физические свойства веществ

 

Кристаллические решетки

Твердые вещества бывают аморфные или кристаллические (чаще всего имеют кристаллическое строение).

Кристаллическое строение характеризуется правильным расположением частиц в определенных точках пространства. При соединении этих точек воображаемыми прямыми линиями образуется так называемая кристаллическая решетка Точки, в которых размещены частицы, называются узлами кристаллической решетки.

В узлах кристаллической решетки могут находиться ионы, атомы или молекулы.

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

Ионная решетка

Эту решетку образуют все вещества с ионным типом связи — соли, щелочи, бинарные соединения активных металлов с активными неметаллами (оксиды, галогениды, сульфиды), алкоголяты, феноляты, соли аммония и аминов. Примеры: КОН, СаСО, СНСООК, NHNO, [CHNH]Cl, СНОК. В узлах решетки — ионы, между которыми существует электростатическое притяжение. Ионная связь очень прочная.

Свойства ионных кристаллов:

• твердые, но хрупкие;
• отличаются высокими температурами плавления;
• нелетучи, не имеют запаха; 
• расплавы ионных кристаллов обладают электропроводностью;
• многие растворимы в воде. При растворении в воде диссоциируют на катионы и анионы, и образующиеся растворы проводят электрический ток.

Атомная решетка

В узлах решетки — атомы, связанные ковалентными связями. Химическая связь — ковалентная полярная или неполярная. Атомная кристаллическая решетка характерна для углерода (алмаз, графит — рисунок), бора, кремния, германия, оксида кремния SiO (кремнезем, кварц, речной песок), карбида кремния SiC (карборунд), нитрида бора BN. Свойства: высокая твердость, высокие температуры плавления, нерастворимость, нелетучесть, отсутствие запаха.

Свойства веществ с атомной кристаллической решеткой:

• высокая твердость;
• высокие температуры плавления;
• нерастворимость;
• нелетучесть;
• отсутствие запаха.

Металлическая решетка

Реализуется в простых веществах — металлах и их сплавах. В узлах решетки — атомы и катионы металла, при этом электроны металла обобществляются и образуют так называемый электронный газ, который движется между узлами решетки, обеспечивая ее устойчивость.

Молекулярные решетки

В узлах — молекулы веществ, которые удерживаются в узлах решетки с помощью слабых межмолекулярных сил.

Молекулярное строение имеют:

• все органические вещества (кроме солей);
• вещества — газы и жидкости;
• легкоплавкие и летучие твердые вещества, в молекулах которых ковалентные связи (полярные и неполярные).

Подобные вещества часто имеют запах.

Обобщающая таблица

Кристаллические решетки, вид связи и свойства веществ

Тип решетки	Виды частиц в узлах решетки	Вид связи между частицами	Примеры веществ	Физические свойства веществ
Ионная	Ионы	Ионная — связь прочная	Соли, галогениды (IA, IIA), оксиды и гидроксиды щелочных и щел.-зем. металлов	Твердые, прочные, нелетучие, хрупкие, тугоплавкие, многие растворимы в воде, расплавы проводят электрический ток
Атомная	Атомы	1. Ковалентная  неполярная — очень прочная 2. Ковалентная полярная связь — очень прочная. Простые вещества: алмаз (C), графит (C), бор (B), кремний (Si)	Сложные вещества:оксид алюминия (AlO), оксид кремния (IV) SiO	Очень твердые, очень тугоплавкие, прочные, нелетучие, нерастворимы в воде
Молекулярная	Молекулы	Между молекулами слабые силы межмолекулярного притяжения, внутри молекул прочная ковалентная связь	При обычных условиях – газы, жидкости или летучие твердые вещества (О, Н, Cl, N, Br, HO, CO, HCl); сера, белый фосфор, иод; органические вещества	Непрочные, летучие, легкоплавкие, способны к возгонке, имеют небольшую твердость
Металлическая	Атом-ионы	Металлическая  разной прочности	Металлы и сплавы	Ковкие, обладают блеском, пластичностью, тепло- и электропроводны