Строение вещества. Типы кристаллических решеток
Кристаллическая структура характеризуется правильным (регулярным) расположением частиц в кристалле. В зависимости от того, какой тип взаимодействия осуществляется между частицами, различают четыре типа кристаллических решеток: атомная, ионная, металлическая и молекулярная.
6.1. Атомная кристаллическая решётка
Построена из атомов, соединенных ковалентной связью. Поэтому эти кристаллы обладают высокими твердостью, температурой плавления и низкими тепло- и электропроводностью. Например, углерод (алмаз и графит) карборунд SiC, бор.
6.2. Ионная кристаллическая решётка
Состоит из положительных и отрицательных ионов. Такие кристаллы образуются элементами с сильно различающимися электроотрицательностями (например, NaCl tпл. = 801 °C).
В узлах кристаллической решётки металла находятся катионы металла, а в межатомном пространстве свободные электроны, элекростатическое взаимодействие которых приводит к х имической связи. При этом валентные электроны способны свободно перемещаться в объёме кристалла. Образованную подобным образом химическую связь называют металлической.
|
|
6.4. Молекулярная кристаллическая решётка. Межмолекулярные взаимодействия
Молекулярная кристаллическая решетка состоит из валентнонасыщенных неполярных или слабополярных молекул или молекул инертных газов. Силы взаимодействия между молекулами в этих решетках относятся к типу слабых ван-дер-ваальсовых, поэтому такие вещества плавятся при довольно низких температурах. Например, метан СН4, диоксид углерода СО2 и т. д.
В 1873 г. Голландский ученый Ван-дер-Ваальс объяснил природу сил, обуславливающих притяжение между отдельными молекулами. Эти межмолекулярные силы позднее получили название ван-дер-ваальсовых сил. Энергия ван-дер-ваальсовой связи меньше водородной и составляет 2–20 кДж/∙моль.
Межмолекулярные взаимодействия делятся на:
1) Ориентационные (диполь-диполь или ион-диполь)- возникают между полярными молекулами или между ионами и полярными молекулами. При сближении полярных молекул они ориентируются таким образом, чтобы положительная сторона одного диполя была ориентирована к отрицательной стороне другого диполя (рисунок 4).
Рисунок 4 Ориентационное взаимодействие.
2) Индукционные (диполь – индуцированный диполь или ион– индуцированный диполь)- возникают между полярными молекулами или ионами и неполярными молекулами, но способными к поляризации. Диполи могут воздействовать на неполярные молекулы, превращая их в индицированные (наведенные) диполи. (рисунок 5).
|
|
Рисунок 5. Индукционное взаимодействие.
3) Дисперсионные (индуцированный диполь – индуцированный диполь)- возникают между неполярными молекулами, но способными к поляризации. В любой молекуле или атоме благородного газа возникают флуктуации электрической плотности, в результате чего появляются мгновенные диполи, которые в свою очередь индуцируют мгновенные диполи у соседних молекул. Движение мгновенных диполей становится согласованным, их появление и распад происходит синхронно. В результате взаимодействия мгновенных диполей энергия системы понижается (рисунок 6).
Рисунок 6. Дисперсионное взаимодействие.
ТЕМА 7
ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
ЛЕКЦИЯ № 16
«СВОЙСТВА S-ЭЛЕМЕНТОВ»