Хімія 10 клас

РОЗДІЛ 1 ПОВТОРЕННЯ ТА ПОГЛИБЛЕННЯ ТЕОРЕТИЧНИХ ПИТАНЬ КУРСУ ХІМІЇ ОСНОВНОЇ ШКОЛИ


§ 8. Кристалічні ґратки


Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:

характеризувати внутрішню будову твердої речовини; розрізняти типи кристалічних ґраток;

пояснювати аморфний стан, будову кристалічних ґраток різних типів, залежність фізичних властивостей речовин від кристалічної будови й обґрунтовувати її.

Ви вже знаєте, що відносно прості форми організації речовини — атоми, йони, молекули — у стандартних умовах індивідуально не існують. Вони взаємодіють одна з одною й утворюють сукупність частинок — різні речовини.

- Пригадайте з курсу фізики, в якому агрегатному стані можуть існувати речовини і чим ці стани різняться.

Залежно від природи частинок і характеру взаємодії між ними розрізняють певні агрегатні стани.

Тверді речовини можуть перебувати в аморфному і кристалічному станах. Речовини в аморфному стані не мають упорядкованої структури. До них належить багато полімерів, смоли, янтар (бурштин), силіцій, селен тощо. Серед аморфних матеріалів найвідомішим є скло, тому аморфний стан ще називають склоподібним.

У речовин у кристалічному стані складові частинки мають упорядковане просторове розташування. Регулярне розміщення частинок у твердому тілі зображується у вигляді ґраток, у вузлах яких містяться ті або інші частинки, з’єднані уявними лініями, що утворюють так звані кристалічні ґратки.

Кристалічні ґратки — це розташування у просторі атомів, молекул, йонів у певному порядку.

На основі різної природи частинок, які містяться у вузлах кристалічних ґраток, і різних хімічних зв’язків між ними усі кристали поділяються на молекулярні, атомні, йонні та металічні. Залежно від цього й кристалічні ґратки поділяють на відповідні типи (мал. 14).

 

Мал. 14. Типи кристалічних ґраток: а — молекулярні; б — атомні; в — йонні; г — металічні

 

Молекулярні кристали. У вузлах молекулярних кристалічних ґраток (мал. 14, а) містяться молекули (полярні та неполярні), зв’язані між собою слабкими міжмолекулярними силами, зокрема водневими зв’язками. Наприклад, кристали льоду складаються з молекул води, які утримуються в ґратці водневими зв’язками, що значно слабкіші за сили ковалентного зв’язку. Тому речовини з молекулярними ґратками мають невелику твердість, вони легкоплавкі й леткі. До таких речовин належать кристали йоду, хлору, брому, водню, кисню, азоту, інертних газів, «сухого льоду» СО2, амоніаку NH3, метану СН4 та майже всіх органічних сполук.

Атомні кристали. У вузлах атомних кристалічних ґраток містяться атоми, сполучені між собою міцними ковалентними зв’язками (мал. 14, б).


Тому речовини з таким типом кристалічних ґраток характеризуються великою твердістю, дуже високими температурами плавлення і кипіння; вони нелеткі, практично не розчиняються в жодних розчинниках, електричний струм не проводять. Атомні ґратки мають лише деякі речовини в твердому стані — алмаз C, силіцій Si, бор В, силіцій(ІV) оксид SiO2, силіцій(ІV) карбід SiC та ін.

Йонні кристали. У вузлах йонних кристалічних ґраток містяться позитивно і негативно заряджені йони — як прості (Na+, К+, СІ-, S2-),

так і складні  (мал. 14, в). Вони сполучені один з одним

силами електростатичного притягання. До них належать солі, основні оксиди, гідроксиди. Речовини з йонними ґратками мають порівняно високу твердість; вони доволі тугоплавкі, майже нелеткі та крихкі.

Металічні кристали. У вузлах металічних кристалічних ґраток містяться атоми і позитивно заряджені йони. Між ними — «електронний газ», розподілений по всьому металу (мал. 14, г). Отже, валентні електрони атомів не локалізовані. Між позитивно зарядженими йонами металічних елементів та нелокалізованими електронами існує електростатична взаємодія. Речовини з металічними ґратками — метали — мають різні температури плавлення, здебільшого високі. Вони нелеткі (крім ртуті), тверді, пластичні, ковкі. Мають високу електро- та теплопровідність.

 Коротко про головне

Тверді речовини у кристалічному стані складаються з атомів, молекул, йонів, розміщених не хаотично, а в певному порядку, утворюючи кристалічні ґратки.

Залежно від характеру частинок, які утворюють кристал, і типу хімічного зв’язку між ними кристалічні ґратки поділяються на молекулярні, атомні, йонні, металічні.

Тип кристалічної ґратки чітко визначає фізичні властивості речовини. Чим міцніший зв’язок між структурними частинками кристалічної ґратки, тим переважно вищі твердість речовини і температура плавлення. Міцними є атомні та металічні ґратки, а молекулярні мають незначну міцність і невисокі температури плавлення, особливо якщо у вузлах ґратки містяться неполярні молекули.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити