Молекулярная кристаллическая решетка примеры веществ. Кристаллические решетки

Любое вещество в природе, как известно, состоит из более мелких частиц. Они, в свою очередь, связаны и образуют определенную структуру, которая определяет свойства конкретного вещества.

Атомная свойственна и возникает при низких температурах и высоком давлении. Собственно, именно благодаря такому , металлы и ряд других материалов приобретают характерную прочность.

Строение таких веществ на молекулярном уровне выглядит, как кристаллическая решетка, каждый атом в которой связан со своим соседом самым прочным соединением, существующим в природе - ковалентной связью. Все мельчайшие элементы, образующие структуры, расположены упорядоченно и с определенной периодичностью. Представляя собой сетку, в углах которой расположены атомы, окруженные всегда одинаковым числом спутников, атомная кристаллическая решетка практически не меняет своего строения. Общеизвестно, что изменить структуру чистого металла или сплава можно лишь нагревая его. При этом температура тем выше, чем более прочные связи в решетке.

Иными словами, атомная кристаллическая решетка является залогом прочности и твердости материалов. При этом, однако, стоит учитывать, что расположение атомов в различных веществах также может отличаться, что, в свою очередь, влияет на степень прочности. Так, например, алмаз и графит, имеющие в составе один и тот же атом углерода, в высшей мере отличаются друг от друга по показателям прочности: алмаз - на Земле, графит же может слоиться и ломаться. Дело в том, что в кристаллической решетке графита атомы расположены слоями. Каждый слой напоминает пчелиную соту, в которой атомы углерода сочленены достаточно слабо. Подобное строение обуславливает слоистое крошение грифелей карандаша: при поломке части графита попросту отслаиваются. Другое дело - алмаз, кристаллическая решетка которого состоит из возбужденных атомов углерода, то есть тех, что способны образовывать 4 прочных связи. Разрушить такое сочленение попросту невозможно.

Кристаллические решетки металлов, кроме того, обладают определенными характеристиками:

1. Период решетки - величина, определяющая расстояние между центрами двух рядом расположенных атомов, измеряемая по ребру решетки. Общепринятое обозначение не отличается от оного в математике: a, b, c - длина, ширина, высота решетки соответственно. Очевидно, что размеры фигуры столь малы, что расстояние измеряется в наименьших единицах измерения - десятой доли нанометра или ангстремах .

2. К - координационное число . Показатель, определяющий плотность упаковки атомов в рамках одной решетки. Соответственно, плотность ее тем больше, чем выше число К. По факту же данная цифра являет собой количество атомов, находящихся как можно ближе и на равном расстоянии от изучаемого атома.

3. Базис решетки . Также величина, характеризующая плотность решетки. Представляет собой общее число атомов, которые принадлежат конкретной изучаемой ячейке.

4. Коэффициент компактности измеряется путем подсчета общего объема решетки, поделенного на тот объем, что занимают все атомы в ней. Как и предыдущие две, эта величина отражает плотность изучаемой решетки.

Мы рассмотрели всего несколько веществ, которым свойственна атомная кристаллическая решетка. Меж тем, их великое множество. Несмотря на большое разнообразие, кристаллическая атомная решетка включает в себя единицы, всегда соединенные при помощи (полярной или неполярной). Кроме того, подобные вещества практически не растворяются в воде и характеризуются низкой теплопроводностью.

В природе существует три вида кристаллических решеток: кубическая объемно-центрированная, кубическая гранецентрированная, плотноупакованная гексагональная.

Молекулярное строение имеет

1) оксид кремния(IV)

2) нитрат бария

3) хлорид натрия

4) оксид углерода(II)

Пояснение.

Под строением вещества понимают, из каких частиц молекул, ионов, атомов построена его кристаллическая решетка. Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO 2 , SiC (карборунд), BN, Fe 3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.

Оксид кремния (IV) — связи ковалентные, вещество твердое, тугоплавкое, кристаллическая решетка атомная. Нитрат бария и хлорид натрия вещества с ионными связями — кристаллическая решетка ионная. Оксид углерода (II) это газ в молекуле ковалентные связи, значит, это правильный ответ, кристаллическая решетка молекулярная.

Ответ: 4

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ-2012 по химии.

В твер­дом виде мо­ле­ку­ляр­ное стро­е­ние имеет

1) оксид кремния(IV)

2) хло­рид кальция

3) суль­фат меди (II)

Пояснение.

Под стро­е­ни­ем ве­ще­ства понимают, из каких ча­стиц молекул, ионов, ато­мов по­стро­е­на его кри­стал­ли­че­ская решетка. Не­мо­ле­ку­ляр­ное стро­е­ние имеют ве­ще­ства с ион­ны­ми и ме­тал­ли­че­ски­ми связями. Вещества, в мо­ле­ку­лах ко­то­рых атомы со­еди­не­ны ко­ва­лент­ны­ми связями, могут иметь мо­ле­ку­ляр­ные и атом­ные кри­стал­ли­че­ские решетки. Атом­ные кри­стал­ли­че­ские решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO 2 , SiC (карборунд), BN, Fe 3 C, TaC, крас­ный и чёрный фосфор. В эту груп­пу вхо­дят вещества, как правило, твер­дые и ту­го­плав­кие вещества.

Вещества с мо­ле­ку­ляр­ной кри­стал­ли­че­ской ре­шет­кой имеет более низ­кие тем­пе­ра­ту­ры кипения, чем все осталь­ные вещества. По фор­му­ле не­об­хо­ди­мо опре­де­лить тип связи в веществе, а затем опре­де­лить тип кри­стал­ли­че­ской решетки. Оксид крем­ния (IV) — связи ковалентные, ве­ще­ство твердое, тугоплавкое, кри­стал­ли­че­ская ре­шет­ка атомная. Хло­рид каль­ция и суль­фат меди - ве­ще­ства с ион­ны­ми свя­зя­ми — кри­стал­ли­че­ская ре­шет­ка ионная. В мо­ле­ку­ле йода ко­ва­лент­ные связи, и он легко возгоняется, зна­чит это пра­виль­ный ответ, кри­стал­ли­че­ская ре­шет­ка молекулярная.

Ответ: 4

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ-2013 по химии.

1) оксид углерода(II)

3) бро­мид магния

Пояснение.

Немолекулярное стро­е­ние имеют ве­ще­ства с ион­ны­ми и ме­тал­ли­че­ски­ми связями. Вещества, в мо­ле­ку­лах которых атомы со­еди­не­ны ковалентными свя­зя­ми могут иметь мо­ле­ку­ляр­ные и атом­ные кристаллические решетки. Атом­ные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2, SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, крас­ный и чёрный фосфор. В эту груп­пу входят вещества, как правило, твер­дые и ту­го­плав­кие вещества.

Ответ: 3

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 1.

Ионную кри­стал­ли­че­скую решётку имеет

2) оксид углерода(II)

4) бромид магния

Пояснение.

Немолекулярное стро­е­ние имеют ве­ще­ства с ион­ны­ми и ме­тал­ли­че­ски­ми связями. Вещества, в мо­ле­ку­лах которых атомы со­еди­не­ны ковалентными свя­зя­ми могут иметь мо­ле­ку­ляр­ные и атом­ные кристаллические решетки. Атом­ные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, крас­ный и чёрный фосфор. В эту груп­пу входят вещества, как правило, твер­дые и ту­го­плав­кие вещества.

Вещества с мо­ле­ку­ляр­ной кристаллической ре­шет­кой имеет более низ­кие температуры кипения, чем все осталь­ные вещества. По фор­му­ле необходимо опре­де­лить тип связи в веществе, а затем опре­де­лить тип кри­стал­ли­че­ской решетки.

Ионную кри­стал­ли­че­скую решетку имеет бро­мид магния.

Ответ: 4

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 2.

Сульфат натрия имеет кристаллическую решётку

1) металлическую

3) молекулярную

4) атомную

Пояснение.

Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.

Сульфат натрия - это соль, имеющая ионную кристаллическую решетку.

Ответ: 2

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 3.

Немолекулярное стро­е­ние имеет каж­дое из двух веществ:

1) азот и алмаз

2) калий и медь

3) вода и гид­рок­сид натрия

4) хлор и бром

Пояснение.

Немолекулярное стро­е­ние имеют ве­ще­ства с ион­ны­ми и ме­тал­ли­че­ски­ми связями. Вещества, в мо­ле­ку­лах которых атомы со­еди­не­ны ковалентными свя­зя­ми могут иметь мо­ле­ку­ляр­ные и атом­ные кристаллические решетки. Атом­ные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2, SiC (карборунд), BN, крас­ный и чёрный фосфор. В эту груп­пу входят вещества, как правило, твер­дые и ту­го­плав­кие вещества.

Вещества с мо­ле­ку­ляр­ной кристаллической ре­шет­кой имеет более низ­кие температуры кипения, чем все осталь­ные вещества. По фор­му­ле необходимо опре­де­лить тип связи в веществе, а затем опре­де­лить тип кри­стал­ли­че­ской решетки.

Из при­ве­ден­ных веществ толь­ко алмаз, калий, медь и гидроксид натрия имеют не­мо­ле­ку­ляр­ное строение.

Ответ: 2

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Дальний Восток. Вариант 4.

Веществом с ионным типом кристаллической решётки является

3) уксусная кислота

4) сульфат натрия

Пояснение.

Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.

Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.

Ионную кристаллическую решетку имеет сульфат натрия.

Ответ: 4

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 1.

Металлическая кристаллическая решётка характерна для

2) белого фосфора

3) оксида алюминия

4) кальция

Пояснение.

Металлическая кристаллическая решетка характерна для металлов, например, кальция.

Ответ: 4

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Урал. Вариант 1.

Максим Аврамчук 22.04.2015 16:53

Все металлы кроме ртути имеют металлическую кристаллическую решетку. Не подскажите какая кристаллическая решетка у ртути и амальгамы?

Александр Иванов

Ртуть в твердом состоянии тоже имеет металлическую кристаллическую решетку

·

2) оксид кальция

4) алюминий

Пояснение.

Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.

Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.

Ионную кристаллическую решетку имеет оксид кальция.

Ответ: 2

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 2.

Молекулярную кристаллическую решётку в твёрдом состоянии имеет

1) иодид натрия

2) оксид серы(IV)

3) оксид натрия

4) хлорид железа(III)

Пояснение.

Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.

Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.

Среди приведенных веществ все кроме оксида серы(IV) имеют ионную кристаллическую решетку, а он - молекулярную.

Ответ: 2

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Сибирь. Вариант 4.

Ионную кристаллическую решётку имеет

3) гидрид натрия

4) оксид азота(II)

Пояснение.

Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.

Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.

Гидрид натрия имеет ионную кристаллическую решетку.

Ответ: 3

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Урал. Вариант 5.

Для ве­ществ с мо­ле­ку­ляр­ной кри­стал­ли­че­ской решёткой ха­рак­тер­ным свой­ством является

1) тугоплавкость

2) низкая тем­пе­ра­ту­ра кипения

3) высокая тем­пе­ра­ту­ра плавления

4) электропроводность

Пояснение.

Вещества с мо­ле­ку­ляр­ной кри­стал­ли­че­ской ре­шет­кой имеет более низ­кие тем­пе­ра­ту­ры кипения, чем все осталь­ные вещества. Ответ: 2

Ответ: 2

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Центр. Вариант 1.

Для веществ с молекулярной кристаллической решёткой характерным свойством является

1) тугоплавкость

2) высокая температура кипения

3) низкая температура плавления

4) электропроводность

Пояснение.

Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры плавления и кипения, чем все остальные вещества.

Ответ: 3

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Центр. Вариант 2.

Молекулярное строение имеет

1) хлороводород

2) сульфид калия

3) оксид бария

4) оксид кальция

Пояснение.

Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.

Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.

Из приведенных веществ все имеют ионную кристаллическую решетку кроме хлороводорода.

Ответ: 1

Источник: ЕГЭ по химии 10.06.2013. Основная волна. Центр. Вариант 5.

Mолекулярное строение имеет

1) оксид кремния(IV)

2) нитрат бария

3) хлорид натрия

4) оксид углерода(II)

Пояснение.

Немолекулярное строение имеют вещества с ионными и металлическими связями. Вещества, в молекулах которых атомы соединены ковалентными связями могут иметь молекулярные и атомные кристаллические решетки. Атомные кристаллические решетки: С (алмаз, графит), Si, Ge, B, SiO2 , CaC2 , SiC (карборунд), BN, Fe3 C, TaC, красный и чёрный фосфор. В эту группу входят вещества, как правило, твердые и тугоплавкие вещества.

Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеет более низкие температуры кипения, чем все остальные вещества. По формуле необходимо определить тип связи в веществе, а затем определить тип кристаллической решетки.

Среди приведенных веществ молекулярное строение имеет угарный газ.

Ответ: 4

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ-2014 по химии.

Веществом мо­ле­ку­ляр­но­го стро­е­ния является

1) хло­рид аммония

2) хло­рид цезия

3) хло­рид железа(III)

4) хлороводород

Пояснение.

Под стро­е­ни­ем ве­ще­ства по­ни­ма­ют, из каких ча­стиц мо­ле­кул, ионов, ато­мов по­стро­е­на его кри­стал­ли­че­ская ре­шет­ка. Не­мо­ле­ку­ляр­ное стро­е­ние имеют ве­ще­ства с ион­ны­ми и ме­тал­ли­че­ски­ми свя­зя­ми. Ве­ще­ства, в мо­ле­ку­лах ко­то­рых атомы со­еди­не­ны ко­ва­лент­ны­ми свя­зя­ми могут иметь мо­ле­ку­ляр­ные и атом­ные кри­стал­ли­че­ские ре­шет­ки. Атом­ные кри­стал­ли­че­ские ре­шет­ки: С (алмаз, гра­фит), Si, Ge, B, SiO2, SiC (кар­бо­рунд), BN, Fe3C, TaC, крас­ный и чёрный фос­фор. В эту груп­пу вхо­дят ве­ще­ства, как пра­ви­ло, твер­дые и ту­го­плав­кие ве­ще­ства.

Ве­ще­ства с мо­ле­ку­ляр­ной кри­стал­ли­че­ской ре­шет­кой имеет более низ­кие тем­пе­ра­ту­ры ки­пе­ния, чем все осталь­ные ве­ще­ства. По фор­му­ле не­об­хо­ди­мо опре­де­лить тип связи в ве­ще­стве, а затем опре­де­лить тип кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ки.

1) хло­рид аммония - ионное строение

2) хло­рид цезия - ионное строение

3) хло­рид железа(III) - ионное строение

4) хлороводород - молекулярное строение

Ответ: 4

Какое из со­еди­не­ний хлора имеет наи­боль­шую тем­пе­ра­ту­ру плавления?

1)

2)

3)

4)

Ответ: 3

Какое из со­еди­не­ний кис­ло­ро­да имеет наи­боль­шую тем­пе­ра­ту­ру плавления?

Ответ: 3

Александр Иванов

Нет. Это атомная кристаллическая решётка

Игорь Сраго 22.05.2016 14:37

Поскольку в рамках ЕГЭ учат, что связь между атомами металлов и неметаллов является ионной, постольку оксид алюминия должен образовывать ионный кристалл. А ве­ще­ства ионного стро­е­ния тоже (как и атомного) имеют тем­пе­ра­ту­ру плав­ле­ния выше, чем ве­ще­ства мо­ле­ку­ляр­но­го.

Антон Голышев

Вещества с атомной кристаллической решеткой лучше просто выучить.

·

Для ве­ществ с ме­тал­ли­че­ской кристаллической решёткой нехарактерна

1) хрупкость

2) пластичность

3) вы­со­кая электропроводность

4) вы­со­кая теплопроводность

Пояснение.

Для металлов характерна пластичность, вы­со­кая электро- и теплопроводность, а вот хрупкость для них нехарактерна.

Ответ: 1

Источник: ЕГЭ 05.05.2015. До­сроч­ная волна.

Пояснение.

Ве­ще­ства, в мо­ле­ку­лах ко­то­рых атомы со­еди­не­ны ко­ва­лент­ны­ми свя­зя­ми могут иметь мо­ле­ку­ляр­ные и атом­ные кри­стал­ли­че­ские ре­шет­ки. Атом­ные кри­стал­ли­че­ские ре­шет­ки: С (алмаз, гра­фит), Si, Ge, B, SiO2, SiC (кар­бо­рунд), BN, Fe3C, TaC, крас­ный и чёрный фос­фор. В эту груп­пу вхо­дят ве­ще­ства, как пра­ви­ло, твер­дые и ту­го­плав­кие ве­ще­ства.

Ответ: 1

Молекулярную кри­стал­ли­че­скую решётку имеет

Пояснение.

Ве­ще­ства с ион­ны­ми (BaSO 4) и ме­тал­ли­че­ски­ми свя­зя­ми имеют не­мо­ле­ку­ляр­ное стро­е­ние.

Ве­ще­ства, атомы которых со­еди­не­ны ко­ва­лент­ны­ми свя­зя­ми могут иметь мо­ле­ку­ляр­ные и атом­ные кри­стал­ли­че­ские ре­шет­ки.

Атом­ные кри­стал­ли­че­ские ре­шет­ки: С (алмаз, гра­фит), Si, Ge, B, SiO 2 , SiC (кар­бо­рунд), B 2 O 3 , Al 2 O 3 .

Вещества, газообразные при обычных условиях (O 2 , H 2 , NH 3 , H 2 S, CO 2), а также жидкие (H 2 O, H 2 SO 4) и твердые, но легкоплавкие (S, глюкоза), имеют молекулярное строение

Поэтому мо­ле­ку­ляр­ную кри­стал­ли­че­скую решётку имеет - углекислый газ.

Ответ: 2

Атомную кри­стал­ли­че­скую решётку имеет

1) хло­рид аммония

2) оксид цезия

3) оксид кремния(IV)

4) сера кристаллическая

Пояснение.

Ве­ще­ства с ион­ны­ми и ме­тал­ли­че­ски­ми свя­зя­ми имеют не­мо­ле­ку­ляр­ное стро­е­ние.

Ве­ще­ства, в мо­ле­ку­лах ко­то­рых атомы со­еди­не­ны ко­ва­лент­ны­ми свя­зя­ми могут иметь мо­ле­ку­ляр­ные и атом­ные кри­стал­ли­че­ские ре­шет­ки. Атом­ные кри­стал­ли­че­ские ре­шет­ки: С (алмаз, гра­фит), Si, Ge, B, SiO2, SiC (кар­бо­рунд), BN, Fe3C, TaC, крас­ный и чёрный фос­фор. Остальные относятся к веществам с молекулярной кри­стал­ли­че­ской ре­шет­кой.

Поэтому атомную кри­стал­ли­че­скую решётку имеет оксид кремния(IV).

Ответ: 3

Твёрдое хруп­кое ве­ще­ство с вы­со­кой тем­пе­ра­ту­рой плавления, рас­твор ко­то­ро­го про­во­дит элек­три­че­ский ток, имеет кри­стал­ли­че­скую решётку

2) металлическую

3) атомную

4) молекулярную

Пояснение.

Такие свойства характерны для веществ с ионной кристаллической решеткой.

Ответ: 1

Какое со­еди­не­ние крем­ния имеет в твёрдом со­сто­я­нии мо­ле­ку­ляр­ную кри­стал­ли­че­скую решётку?

1)

2)

3)

4)

Одним из самых распространенных материалов, с которым всегда предпочитали работать люди, был металл. В каждую эпоху предпочтение отдавалось разным видам этих удивительных веществ. Так, IV-III тысячелетия до нашей эры считаются веком хальколита, или медным. Позже его сменяет бронзовый, а затем в силу вступает тот, что и по сей день является актуальным - железный.

Сегодня вообще сложно представить, что когда-то можно было обходиться без металлических изделий, ведь практически все, начиная от предметов быта, медицинских инструментов и заканчивая тяжелой и легкой техникой, состоит из этого материала или включает в свой состав отдельные части из него. Почему же металлы сумели завоевать такую популярность? В чем проявляются особенности и как это заложено в их строении, попробуем разобраться далее.

Общее понятие о металлах

"Химия. 9 класс" - это учебник, по которому проходят обучение школьники. Именно в нем подробно изучаются металлы. Рассмотрению их физических и химических свойств отведена большая глава, ведь разнообразие их чрезвычайно велико.

Именно с этого возраста рекомендуют давать детям представление о данных атомах и их свойствах, ведь подростки уже вполне могут оценить значение подобных знаний. Они прекрасно видят, что окружающее их разнообразие предметов, машин и прочих вещей имеет в своей основе как раз металлическую природу.

Что же такое металл? С точки зрения химии, к данным атомам принято относить те, что имеют:

• малое на внешнем уровне;
• проявляют сильные восстановительные свойства;
• имеют большой атомный радиус;
• как простые вещества обладают рядом специфических физических свойств.

Основу знаний об этих веществах можно получить, если рассмотреть атомно-кристаллическое строение металлов. Именно оно объясняет все особенности и свойства данных соединений.

В периодической системе для металлов отводится большая часть всей таблицы, ведь они образуют все побочные подгруппы и главные с первой по третью группу. Поэтому их численное превосходство очевидно. Самыми распространенными являются:

• кальций;
• натрий;
• титан;
• железо;
• магний;
• алюминий;
• калий.

Все металлы имеют ряд свойств, которые позволяют объединять их в одну большую группу веществ. В свою очередь, эти свойства объясняет именно кристаллическое строение металлов.

Свойства металлов

К специфическим свойствам рассматриваемых веществ относят следующие.

1. Металлический блеск. Все представители простых веществ им обладают, причем большинство одинаковым Лишь некоторые (золото, медь, сплавы) отличаются.
2. Ковкость и пластичность - способность деформироваться и восстанавливаться достаточно легко. У разных представителей выражена в неодинаковой мере.
3. Электропроводность и теплопроводность - одно из основных свойств, которое определяет области применения металла и его сплавов.

Кристаллическое строение металлов и сплавов объясняет причину каждого из обозначенных свойств и говорит о выраженности их у каждого конкретного представителя. Если знать особенности такого строения, то можно влиять на свойства образца и подстраивать его под нужные параметры, что и делают люди уже многие десятилетия.

Атомно-кристаллическое строение металлов

В чем же заключается такое строение, чем характеризуется? Само название говорит о том, что все металлы представляют собой кристаллы в твердом состоянии, то есть при обычных условиях (кроме ртути, которая является жидкостью). А что такое кристалл?

Это условное графическое изображение, построенное путем пересечения воображаемых линий через атомы, которые выстраивают тело. Другими словами, каждый металл состоит из атомов. Они располагаются в нем не хаотично, а очень правильно и последовательно. Так вот, если мысленно соединить все эти частицы в одну структуру, то получится красивое изображение в виде правильного геометрического тела какой-либо формы.

Это и принято называть кристаллической решеткой металла. Она очень сложная и пространственно объемная, поэтому для упрощения показывают не всю ее, а лишь часть, элементарную ячейку. Совокупность таких ячеек, собранная вместе и отраженная в и образует кристаллические решетки. Химия, физика и металловедение - это науки, которые занимаются изучением особенностей строения таких структур.

Сама - это набор атомов, которые располагаются на определенном расстоянии друг от друга и координируют вокруг себя строго фиксированное число других частиц. Она характеризуется плотностью упаковки, расстоянием между составными структурами, координационным числом. В целом все эти параметры являются характеристикой и всего кристалла, а значит, отражают и проявляемые металлом свойства.

Существует несколько разновидностей Объединяет их все одна особенность - в узлах находятся атомы, а внутри располагается облако электронного газа, которое формируется путем свободного передвижения электронов внутри кристалла.

Типы кристаллических решеток

Четырнадцать вариантов строения решетки принято объединять в три основных типа. Они следующие:

1. Объемно-центрированная кубическая.
2. Гексагональная плотноупакованная.
3. Гранецентрированная кубическая.

Кристаллическое строение металлов было изучено только благодаря когда стало возможным получать большие увеличения изображений. А классификацию типов решеток впервые привел французский ученый Браве, по фамилии которого их иногда называют.

Объемно-центрированная решетка

Строение кристаллической решетки металлов данного типа представляет собой следующую структуру. Это куб, в узлах которого находится восемь атомов. Еще один располагается в центре свободного внутреннего пространства ячейки, что и объясняет название "объемно-центрированная".

Это один из вариантов наиболее простого строения элементарной ячейки, а значит, и всей решетки в целом. Такой тип имеют следующие металлы:

• молибден;
• ванадий;
• хром;
• марганец;
• альфа-железо;
• бетта-железо и другие.

Основные свойства таких представителей - высокая степень ковкости и пластичности, твердость и прочность.

Гранецентрированная решетка

Кристаллическое строение металлов, имеющих гранецентрированную кубическую решетку, представляет собой следующую структуру. Это куб, который включает в свой состав четырнадцать атомов. Восемь из них формируют узлы решетки, а еще шесть расположены по одному на каждой грани.

Подобную структуру имеют:

• алюминий;
• никель;
• свинец;
• гамма-железо;
• медь.

Основные отличительные свойства - блеск разного цвета, легкость, прочность, ковкость, повышенная устойчивость к коррозии.

Гексагональная решетка

Кристаллическое строение металлов, обладающих решетки, следующее. В основе элементарной ячейки лежит шестигранная призма. В ее узлах располагается 12 атомов, еще два по основаниям и три атома свободно лежат внутри пространства в центре структуры. Всего семнадцать атомов.

Подобную сложную конфигурацию имеют такие металлы, как:

• альфа-титан;
• магний;
• альфа-кобальт;
• цинк.

Основные свойства - высокая степень прочности, сильный серебристый блеск.

Дефекты кристаллического строения металлов

Однако все рассмотренные типы ячеек могут иметь и естественные недостатки, или так называемые дефекты. Это может быть связано с разными причинами: посторонними атомами и примесями в металлах, внешними воздействиями и прочим.

Поэтому существует классификация, отражающая дефекты, которые могут иметь кристаллические решетки. Химия как наука изучает каждый из них с целью выявления причины и способа устранения, чтобы свойства материала не были изменены. Итак, дефекты следующие.

1. Точечные. Они бывают трех основных видов: вакансии, примеси или дислоцированные атомы. Приводят к ухудшению магнитных свойств металла, электро- и теплопроводности его.
2. Линейные, или дислокационные. Выделяют краевые и винтовые. Ухудшают прочность и качество материала.
3. Поверхностные дефекты. Влияют на внешний вид и структуру металлов.

В настоящее время разработаны методики устранения дефектов и получения чистых кристаллов. Однако совсем искоренить их не удается, идеальной кристаллической решетки не существует.

Значение знаний о кристаллическом строении металлов

Из вышеизложенного материала очевидно, что знания о тонкой структуре и строении позволяют спрогнозировать свойства материала и повлиять на них. И это позволяет делать наука химия. 9 класс общеобразовательной школы делает в процессе обучения упор на то, чтобы сформировать у учащихся четкое понятие о важном значении основополагающей логической цепочки: состав - строение - свойства - применение.

Сведения о кристаллическом строении металлов очень четко иллюстрирует и позволяет учителю наглядно объяснить и показать детям, насколько важно знать тонкую структуру, чтобы правильно и грамотно использовать все свойства.

Твердые кристаллы можно представить как трехмерные конструкции, в которых четко повторяется один и тот же структуры во всех направлениях. Геометрически правильная форма кристаллов обусловлена ​​их строго закономерным внутренним строением. Если центры притяжения , ионов или молекул в кристалле изобразить в виде точек, то получим трехмерное регулярное распределение таких точек, которое называется кристаллической решеткой, а сами точки — узлы кристаллической решетки. Определенная внешняя форма кристаллов является следствием их внутренней структуры, которая связана именно с кристаллической решеткой.

Кристаллическая решетка — это воображаемый геометрический образ для анализа строения кристаллов, который представляет собой объемно-пространственную сетчатую структуру, в узлах которой располагаются атомы, ионы или молекулы вещества.

Для характеристики кристаллической решетки используют следующие параметры:

1. кристаллической решетки Е кр [КДж / моль] — это энергия, выделяющаяся при образовании 1 моля кристалла из микрочастиц (атомов, молекул, ионов), которые находятся в газообразном состоянии и удалены друг от друга на такое расстояние, что исключается возможность их взаимодействия.
2. Константа кристаллической решетки d — наименьшее расстояние между центрами двух частиц в соседних узлах кристаллической решетки, соединенных .
3. Координационное число — количество ближайших частиц, окружающих в пространстве центральную частицу и сочетаются с ней химической связью.

Основой кристаллической решетки является элементарная ячейка, которая повторяется в кристалле бесконечное количество раз.

Элементарная ячейка — это наименьшая структурная единица кристаллической решетки, которая обнаруживает все свойства ее симметрии.

Упрощенно элементарную ячейку можно определить как малую часть кристаллической решетки, которая еще выявляет характерные особенности ее кристаллов. Признаки элементарной ячейки описываются с помощью трех правил Бреве:

• симметрия элементарной ячейки должна соответствовать симметрии кристаллической решетки;
• элементарная ячейка должна иметь максимальное количество одинаковых ребер а, b , с и одинаковых углов между ними a , b , g . ;
• при условии соблюдения первых двух правил элементарная ячейка должна занимать минимальный объем.

Для описания формы кристаллов используют систему трех кристаллографических осей а, b, с, которые отличаются от обычных координатных осей тем, что они являются отрезками определенной длины, углы между которыми a, b, g могут быть как прямыми, так и непрямыми.

Модель кристаллической структуры: а) кристаллическая решетка с выделенной элементарной ячейкой; б) элементарная ячейка с обозначениями гранных углов

Форму кристалла изучает наука геометрическая кристаллография, одним из основных положений которой является закон постоянства гранных углов: для всех кристаллов данного вещества углы между соответствующими гранями всегда остаются одинаковыми.

Если взять большое количество элементарных ячеек и заполнить ими плотно друг к другу определенный объем, сохраняя параллельность граней и ребер, то образуется монокристалл идеальной строения. Но на практике чаще всего встречаются поликристаллов, в которых регулярные структуры существуют в определенных пределах, по которым ориентация регулярности резко меняется.

В зависимости от соотношения длин ребер а, b, с и углов a, b, g между гранями элементарной ячейки различают семь систем — так называемых сингоний кристаллов. Однако элементарная ячейка может быть построенной и таким образом, что она имеет дополнительные узлы, которые размещаются внутри ее объема или на всех ее гранях — такие решетки называются соответственно объемноцентрированными и гранецентрированными. Если дополнительные узлы находятся только на двух противоположных гранях (верхний и нижний), то это базоцентрированная решетка. С учетом возможности дополнительных узлов существует всего 14 типов кристаллических решеток.

Внешняя форма и особенности внутреннего строения кристаллов определяются принципом плотной «упаковки»: наиболее устойчивой, а потому и наиболее вероятной структурой будет такая, которая соответствует наиболее плотному расположению частиц в кристалле и в которой остается наименьшее по объему свободное пространство.

Типы кристаллических решеток

В зависимости от природы частиц, содержащихся в узлах кристаллической решетки, а также от природы химических связей между ними, различаются четыре основных типа кристаллических решеток.

Ионные решетки

Ионные решетки построены из разноименных ионов, расположенных в узлах решетки и связанные силами электростатического притяжения. Поэтому структура ионной кристаллической решетки должна обеспечить ее электронейтральность. Ионы могут быть простыми (Na + , Cl —) или сложными (NH 4 + , NO 3 —). Вследствие ненасыщенности и ненаправленности ионной связи ионные кристаллы характеризуются большими координационными числами. Так, в кристаллах NaCl координационные числа ионов Na + и Cl — равна 6, а ионов Cs + и Cl — в кристалле CsCl — 8, поскольку один ион Cs + окружен восемью ионами Cl — , а каждый ион — Cl — соответственно восемью ионами Cs + . Ионные кристаллические решетки образуются большим количеством солей, оксидов и оснований.

Примеры ионных кристаллических решеток: а) NaCl; б) CsCl

Вещества с ионными кристаллическими решетками имеют сравнительно высокую твердость, они достаточно тугоплавкие, нелетучие. В отличие от ионные соединения очень хрупкие, поэтому даже небольшой сдвиг в кристаллической решетке приближает друг к другу одноименно заряженные ионы, отталкивания между которыми приводит к разрыву ионных связей и как следствие — к появлению в кристалле трещин или к его разрушению. В твердом состоянии вещества с ионной кристаллической решеткой относятся к диэлектрикам и не проводят электрический ток. Однако при расплавлении или растворении в полярных растворителях нарушается геометрически правильная ориентировка ионов относительно друг друга, сначала ослабляются, а затем разрушаются химические связи, поэтому меняются и свойства. Как следствие, электрический ток начинают проводить как расплавы ионных кристаллов, так и их растворы.

Атомные решетки

Эти решетки построены из атомов, соединенных между собой . Они, в свою очередь, делятся на три типа: каркасные, слоистые и цепочечные структуры.

Каркасную структуру имеет, например, алмаз — одно из самых твердых веществ. Благодаря sp 3 -гибридизации атома углерода строится трехмерная решетка, которая состоит исключительно из атомов углерода, соединенных ковалентными неполярными связями, оси которых размещаются под одинаковыми валентными углами (109,5 o).

Каркасная структура атомной кристаллической решетки алмаза

Слоистые структуры можно рассматривать как огромные двумерные молекулы. Для слоистых структур присущи ковалентные связи внутри каждого слоя и слабое вандерваальсовское взаимодействие между соседними слоями.

Слоистые структуры атомных кристаллических решеток: а) CuCl 2 ; б) PbO. На моделях с помощью очертаний параллелепипедов выделены элементарные ячейки

Классическим примером вещества со слоистой структурой является графит, в котором каждый атом углерода находится в состоянии sp 2 -гибридизации и образует в одной плоскости три ковалентные s-связи с тремя другими атомами С. Четвертые валентные электроны каждого атома углерода являются негибридизированными, за их счет образуются очень слабые вандерваальсовские связи между слоями. Поэтому при приложении даже небольшого усилия, отдельные слои легко начинают скользить друг вдоль друга. Этим объясняется, например, свойство графита писать. В отличие от алмаза графит хорошо проводит электричество: под воздействием электрического поля нелокализованные электроны могут перемещаться вдоль плоскости слоев, и, наоборот, в перпендикулярном направлении графит почти не проводит электрического тока.

Слоистая структура атомной кристаллической решетки графита

Цепочечные структуры характерны, например, для оксида серы (SO 3) n , киновари HgS, хлорида бериллия BeCl 2 , а также для многих аморфных полимеров и для некоторых силикатных материалов, таких, как асбест.

Цепная структура атомной кристаллической решетки HgS: а) проекция сбоку б) фронтальная проекция

Веществ с атомной строением кристаллических решеток сравнительно немного. Это, как правило, простые вещества, образованные элементами IIIА- и IVA-подгрупп (Si, Ge, B, C). Нередко соединения двух разных неметаллов имеют атомные решетки, например, некоторые полиморфные модификации кварца (оксид кремния SiO 2) и карборунда (карбид кремния SiC).

Все атомные кристаллы отличаются высокой прочностью, твердостью, тугоплавкостью и нерастворимостью практически ни в одном растворителе. Такие свойства обусловлены прочностью ковалентной связи. Вещества с атомной кристаллической решеткой имеют широкий диапазон электрической проводимости от изоляторов и полупроводников до электронных проводников.

Атомные кристаллические решетки некоторых полиморфных модификации карборунда — карбида кремния SiC

Металлические решетки

Эти кристаллические решетки содержат в узлах атомы и ионы металлов, между которыми свободно движутся общие для них всех электроны (электронный газ), которые образуют металлическую связь. Особенность кристаллических решеток металлов заключается в больших координационных числах (8-12), которые свидетельствуют о значительной плотность упаковки атомов металлов. Это объясняется тем, что «остовы» атомов, лишены внешних электронов, размещаются в пространстве как шарики одинакового радиуса. Для металлов чаще всего встречаются три типа кристаллических решеток: кубическая гранецентрированная с координационным числом 12 кубическая объемноцентрированная с координационным числом 8 и гексагональная, плотной упаковки с координационным числом 12.

Особые характеристики металлического связи и металлических решеток обусловливают такие важнейшие свойства металлов, как высокие температуры плавления, электро- и теплопроводность, ковкость, пластичность, твердость.

Металлические кристаллические решетки: а) кубическая объемноцентрированная (Fe, V, Nb, Cr) б) кубическая гранецентрированная (Al, Ni, Ag, Cu, Au) в) гексагональная (Ti, Zn, Mg, Cd)

Молекулярные решетки

Молекулярные кристаллические решетки содержат в узлах молекулы, соединенные между собой слабыми межмолекулярными силами — вандерваальсовскими или водородными связями. Например, лед состоит из молекул воды, удерживающихся в кристаллической решетке водородными связями. К тому же типу относятся кристаллические решетки многих веществ, переведенных в твердое состояние, например: простые вещества Н 2 , О 2 , N 2 , O 3 , P 4 , S 8 , галогены (F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2), «сухой лед» СО 2 , все благородные газы и большинство органических соединений.

Молекулярные кристаллические решетки: а) йод I2 ; б) лед Н2О

Поскольку силы межмолекулярного взаимодействия слабее, чем силы ковалентной или металлической связи, молекулярные кристаллы имеют небольшую твердость; они легкоплавкие и летучие, нерастворимые в и не проявляют электропроводности.

Как мы знаем, все материальные вещества могут пребывать в трех базовых состояниях: жидком, твердом, и газообразном. Правда есть еще состояние плазмы, которое ученые считают ни много ни мало четвертым состоянием вещества, но наша статья не о плазме. Твердое состояние вещества потому твердое, так как имеет особую кристаллическую структуру, частицы которой находятся в определенном и четко заданном порядке, создавая, таким образом, кристаллическую решетку. Строение кристаллической решетки состоит из повторяющихся одинаковых элементарных ячеек: атомов, молекул, ионов, других элементарных частиц, связанных между собой различными узлами.

Виды кристаллических решеток

В зависимости от частиц кристаллической решетки существует четырнадцать типов оной, приведем наиболее популярные из них:

• Ионная кристаллическая решетка.
• Атомная кристаллическая решетка.
• Молекулярная кристаллическая решетка.
• кристаллическая решетка.

Ионная кристаллическая решетка

Главной особенностью строения кристаллической решетки ионов являются противоположные электрические заряды, собственно, ионов, вследствие чего образуется электромагнитное поле, определяющее свойства веществ, имеющих ионную кристаллическую решетку. А это тугоплавкость, твердость, плотность и возможность проводить электрический ток. Характерным примером ионной кристаллической решетки может быть поваренная соль.

Атомная кристаллическая решетка

Вещества с атомной кристаллической решеткой, как правило, имеют в своих узлах, состоящих собственно из атомов сильные . Ковалентная связь происходит, когда два одинаковых атома делятся друг с другом по-братски электронами, образуя, таким образом, общую пару электронов для соседних атомов. Из-за этого ковалентные связи сильно и равномерно связывают атомы в строгом порядке – пожалуй, это самая характерная черта строения атомной кристаллической решетки. Химические элементы с подобными связями могут похвастаться своей твердостью, высокой температурой плавления. Атомную кристаллическую решетку имеют такие химические элементы как алмаз, кремний, германий, бор.

Молекулярная кристаллическая решетка

Молекулярный тип кристаллической решетки характеризуется наличием устойчивых и плотноупакованных молекул. Они располагаются в узлах кристаллической решетки. В этих узлах они удерживаются такими себе вандервальсовыми силами, которые в десять раз слабее сил ионного взаимодействия. Ярким примером молекулярной кристаллической решетки является лед – твердое вещество, имеющее однако свойство переходить в жидкое – связи между молекулами кристаллической решетки совсем слабенькие.

Металлическая кристаллическая решетка

Тип связи металлической кристаллической решетки гибче и пластичнее ионной, хотя внешне они весьма похожи. Отличительной особенностью ее является наличие положительно заряженных катионов (ионов метала) в узлах решетки. Между узлами живут электроны, участвующие в создании электрического поля, эти электроны еще называются электрическим газом. Наличие такой структуры металлической кристаллической решетки объясняет ее свойства: механическую прочность, тепло и электропроводность, плавкость.

Кристаллические решетки, видео

И в завершение подробное видео пояснения о свойствах кристаллических решеток.