Кристаллические решетки

Вещество может существовать в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком, твёрдом. Например, кислород, является газом, но при температуре -194 ⁰С он превращается в голубую жидкость, а при температуре -218,8 ⁰С – затвердевает в снегообразную массу, состоящую из кристаллов синего цвета.

Твёрдые вещества делят на кристаллические и аморфные. Аморфные вещества не имеют четкой температуры плавления, при нагревании размягчаются и переходят в текучее состояние. К аморфным веществам относятся пластмассы, воск, шоколад, пластилин, жевательные резинки.

Кристаллические вещества состоят из частиц, которые имеют четкое расположение в определенных точках пространства. Если соединить эти частицы, то получится своеобразный каркас, который называется кристаллической решеткой. А точки, где находятся частицы – узлами кристаллической решетки. В узлах кристаллической решетки могут находиться ионы, атомы, молекулы. Эти частицы совершают колебательные движения. При повышении температуры размах этих колебаний увеличивается, что приводит к тепловому расширению тел.

Кристаллическая решётка

В зависимости от типа частиц в кристаллической решетки и характера связи между ними, различают ионные, атомные, молекулярные и металлические кристаллические решётки.

Ионные кристаллические решётки

Ионными, называются кристаллические решётки, в узлах которых находятся ионы. Их образуют вещества с ионным типом связи. Это соли, основания, некоторые оксиды. Например, кристалл хлорида натрия, построен из чередующихся ионов Na⁺ и Cl^-. Они образуют решётку в виде куба. Связи в этом кристалле очень прочные, поэтому вещества с ионным типом связи имеют высокую твердость и прочность, они нелетучи и тугоплавки.

Атомные кристаллические решётки

Атомными называют кристаллические решётки, в узлах которых находятся отдельные атомы. Эти атомы между собой соединены очень прочными ковалентными связями. Атомную кристаллическую решётку имеет алмаз. Ограненный и отшлифованный алмаз называют бриллиантом. Он широко используется в ювелирном деле.

Кроме алмаза атомную кристаллическую решётку имеют и такие простые вещества, как бор, кремний, германий, и сложные: кремнезём, кварц, песок, горный хрусталь, в состав которых входит SiO₂. Вещества с атомной кристаллической решеткой имеют высокие температуры плавления, они прочные и твёрдые, практически нерастворимые.

Молекулярные кристаллические решётки

Молекулярная кристаллическая решётка – это кристаллическая решетка, в узлах которой находятся молекулы. Связи у веществ с молекулярной кристаллической решёткой могут быть ковалентными полярными, как в молекулах HCl, H₂O, и ковалентными неполярными, как в молекулах O₂, O₃, N₂, H₂ и др. Атомы внутри молекулы связаны прочно, а вот связи между самими молекулами непрочные. Поэтому вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеют малую твердость, низкие температуры плавления и кипения, летучи. К веществам с молекулярной кристаллической решеткой относятся: лед (вода в твердом агрегатном состоянии), который уже при температуре выше 0 ⁰С переходит в жидкое состояние, его кристаллическая структура разрушается; твердый оксид углерода (IV) – «сухой лед», который возгоняется при увеличении температуры, т.е. превращается в газ, твёрдые хлороводород и сероводород, твёрдые простые вещества. Такие как, одноатомные благородные газы, двухатомные молекулы (O₂, N₂, H₂, Cl₂, I₂), трёхатомные (O₃), четырёхатомные, как Р₄, восьмиатомные молекулы, как S₈. Молекулярную кристаллическую решетку имеют большинство органических веществ: глюкоза, сахар, нафталин, спирт, лимонная кислота.

Металлические кристаллические решётки

Металлическую кристаллическую решётку имеют вещества с металлическим типом связи. В узлах этой кристаллической решетки находятся ионы металла и свободные электроны. Поэтому вещества с этим типом связи обладают ковкостью, пластичностью, имеют металлический блеск, электро- и теплопроводны.

Для веществ молекулярного строения справедлив закон французского химика Ж. Л. Пруста – закон постоянства состава: молекулярные химические соединения независимо от способа их получения имеют постоянный состав и свойства. Закон Пруста – основной из законов химии, однако он несправедлив для веществ немолекулярного строения.