Кристалічна решітка та її основні типи

Кристалічна решітка та її основні типи


Абсолютно будь-яка хімічна речовина, що існує в природі, утворена великим числом однакових частинок, які пов'язані між собою. Усі речовини існують у трьох агрегатних станах: газоподібному, рідкому і твердому. Коли ускладнено тепловий рух (при низьких температурах), а також у твердих речовинах частинки суворо орієнтовані в просторі, що проявляється в їх точній структурній організації.


Кристалічна решітка речовини - це структура з геометрично впорядкованим розташуванням частинок (атоми, молекули або іони) в певних точках простору. У різних решітках розрізняють міжвузловий простір і безпосередньо вузли - точки, в яких розташовані самі частинки.

Кристалічна решітка буває чотирьох типів: металева, молекулярна, атомна, іонна. Типи решіток визначаються згідно з видом частинок, розташованих в їх вузлах, а також характером зв'язків між ними.

Кристалічна решітка називається молекулярною в тому випадку, якщо в її вузлах розташовуються молекули. Вони пов'язані між собою міжмолекулярними порівняно слабкими силами, звані ван-дер-ваальсовими, проте самі атоми всередині молекули з'єднуються істотно більш сильним ковалентним зв'язком (полярним або неполярним). Молекулярна кристалічна решітка властива хлору, твердому водню, двоокису вуглецю та іншим речовинам, що є газоподібними при звичайній температурі.

Кристали, які утворюють благородні гази, також мають молекулярні решітки, що складаються з одноатомних молекул. Більшість твердих органічних речовин мають саме таку структуру. Число неорганічних речовин, яким властива молекулярна структура, досить невелике. Це, наприклад, тверді галогеноводороди, природна сірка, лід, тверді прості речовини та деякі інші.

При нагріванні відносно слабкі міжмолекулярні зв'язки руйнуються досить легко, тому речовини з такими ґратами мають дуже низькі температури плавлення і малу твердість, вони нерозчинні або малорозчинні у воді, розчини їх практично не проводять електричний струм, характеризуються значною летючістю. Мінімальні температури кипіння і плавлення - у речовин з неполярних молекул.

Металевою називається така кристалічна решітка, вузли якої сформовані атомами і позитивними іонами (катіонами) металу з вільними валентними електронами (відчепилися від атомів при утворенні іонів), безладно рухаються в обсязі кристала. Однак ці електрони по суті є напівзвільними, оскільки можуть безперешкодно переміщатися тільки в рамках, які обмежує дана кристалічна решітка.

  Електростатичні електрони і позитивні іони металів взаємно притягуються, чим пояснюється стабільність металевої кристалічної решітки. Сукупність вільних рухомих електронів називають електронним газом - він забезпечує хорошу електро- і теплопровідність металів. При появі електричної напруги електрони спрямовуються до позитивної частки, беручи участь у створенні електричного струму і взаємодіючи з іонами.

Металева кристалічна решітка характерна, головним чином, для елементарних металів, а також для сполук різних металів один з одним. Основні властивості, які притаманні металевим кристалам (механічна міцність, летючість, температура плавлення), досить сильно коливаються. Однак такі фізичні властивості, як пластичність, ковкість, висока електро- і теплопровідність, характерний металевий блиск властиві лише виключно кристалам з металевими ґратами.



Матеріали по темі