ليست الذرات أو الجزيئات الفردية هي التي تدخل في التفاعلات الكيميائية ، بل المواد.
مهمتنا هي التعرف على بنية المادة.
في درجات الحرارة المنخفضةآه للمواد الصلبة الحالة المستقرة.
☼ أصعب مادة في الطبيعة هو الماس. يعتبر ملك كل الجواهر و أحجار الكريمة. ويعني اسمها باليونانية "غير قابل للتدمير". لطالما اعتبر الماس حجارة معجزة. كان يعتقد أن الشخص الذي يرتدي الماس لا يعرف أمراض المعدة ، والسم لا يؤثر عليه ، فهو يحتفظ بذاكرته ومزاجه البهيج حتى الشيخوخة ، ويتمتع بسمعة ملكية.
☼ الماس الخاضع لمعالجة المجوهرات - القطع والتلميع يسمى الماس.
أثناء الذوبان ، نتيجة للاهتزازات الحرارية ، يتم انتهاك ترتيب الجسيمات ، وتصبح متحركة ، بينما لا يتم انتهاك طبيعة الرابطة الكيميائية. وبالتالي ، لا توجد فروق جوهرية بين الحالة الصلبة والسائلة.
تظهر السيولة في السائل (أي القدرة على اتخاذ شكل وعاء).
بلورات سائلةتم اكتشاف البلورات السائلة في نهاية القرن التاسع عشر ، ولكن تمت دراستها في العشرين إلى 25 سنة الماضية. العديد من أجهزة العرض التقنية الحديثة، على سبيل المثال بعض ساعة رقمية، minicomputers ، تعمل على بلورات سائلة.
بشكل عام ، فإن عبارة "البلورات السائلة" لا تقل غرابة عن "جليد ساخن". ومع ذلك ، في الواقع ، يمكن أن يكون الجليد ساخنًا أيضًا. عند ضغوط تزيد عن 10000 صراف آلي. يذوب الجليد المائي عند درجات حرارة أعلى من 200 درجة مئوية. التركيبة غير العادية من "البلورات السائلة" هي أن الحالة السائلة تشير إلى حركة الهيكل ، وتفترض البلورة نظامًا صارمًا.
إذا كانت المادة تتكون من جزيئات متعددة الذرات ذات شكل ممدود أو رقائقي ولها بنية غير متماثلة ، فعند ذوبانها ، يتم توجيه هذه الجزيئات بطريقة معينة بالنسبة لبعضها البعض (محاورها الطويلة متوازية). في هذه الحالة ، يمكن للجزيئات أن تتحرك بحرية بالتوازي مع نفسها ، أي يكتسب النظام خاصية السيولة المميزة للسائل. في الوقت نفسه ، يحتفظ النظام بهيكل مرتب يحدد الخصائص المميزة للبلورات.
تجعل الحركة العالية لمثل هذا الهيكل من الممكن التحكم فيه من خلال التأثيرات الضعيفة جدًا (الحرارية ، الكهربائية ، إلخ) ، أي تعمد تغيير خصائص مادة ما ، بما في ذلك الخصائص البصرية ، مع القليل من الطاقة ، والتي تستخدم في التكنولوجيا الحديثة.
أنواع المشابك الكريستاليةيتم تشكيل أي مادة كيميائية عدد كبيرجسيمات متطابقة مترابطة.
في درجات حرارة منخفضة ، متى الحركة الحراريةصعب ، الجسيمات موجهة بدقة في الفضاء والشكل شعرية الكريستال.
خلية بلورية - هذا هيكل ذو ترتيب هندسي صحيح للجسيمات في الفضاء.
في الشبكة البلورية نفسها ، يتم تمييز العقد والفضاء الداخلي.
نفس المادة حسب الظروف (ص, ر، ...) في أشكال بلورية مختلفة (أي أن لديهم شبكات بلورية مختلفة) - تعديلات متآصلة تختلف في الخصائص.
على سبيل المثال ، تُعرف أربعة تعديلات للكربون - الجرافيت والماس والكاربين ولونسداليت.
☼ الصنف الرابع من الكربون البلوري "لونسداليت" غير معروف. تم العثور عليها في النيازك وتم الحصول عليها بشكل مصطنع ، ولا يزال هيكلها قيد الدراسة.
☼ السخام ، فحم الكوك ، فحميُنسب إلى بوليمرات الكربون غير المتبلورة. ومع ذلك ، فقد أصبح معروفًا الآن أن هذه هي أيضًا مواد بلورية.
☼ بالمناسبة ، تم العثور على جزيئات سوداء لامعة في السخام ، والتي أطلقوا عليها اسم "الكربون المرآة". الكربون المرآة خامل كيميائيًا ، ومقاوم للحرارة ، ومقاوم للغازات والسوائل ، وله سطح أملس ومتوافق تمامًا مع الأنسجة الحية.
☼ يأتي اسم الجرافيت من الكلمة الإيطالية "الجرافيت" - أنا أكتب وأرسم. الجرافيت عبارة عن بلورات رمادية داكنة مع لمعان معدني خفيف وله شبكة ذات طبقات. يمكن فصل طبقات الذرات المنفصلة في بلورة الجرافيت ، والتي ترتبط ارتباطًا ضعيفًا نسبيًا ببعضها البعض ، بسهولة عن بعضها البعض.
أنواع المشابك البلورية
|
أيوني |
معدني |
|||
|
ما هو موجود في العقد البلورية ، الوحدة الهيكلية |
الأيونات |
ذرات |
الجزيئات |
الذرات والكاتيونات |
|
نوع الرابطة الكيميائية بين جزيئات العقدة |
أيوني |
تساهمية: قطبية وغير قطبية |
معدني |
|
|
قوى التفاعل بين الجسيمات البلورية |
كهرباء كال |
تساهمية |
بين الجزيئات ناي |
كهرباء كال |
|
الخصائص الفيزيائية بسبب الشبكة البلورية |
قوى الجاذبية بين الأيونات قوية ، تي رر. (المواد المقاومة للحرارة)، قابل للذوبان في الماء بسهولة الذوبان والحل يوصل التيار الكهربائي ، غير متطاير (بدون رائحة) |
الروابط التساهمية بين الذرات كبيرة ، تي رر. و T kip جدا ، غير قابلة للذوبان في الماء الذوبان لا يوصل الكهرباء |
قوى الجذب بين الجزيئات صغيرة تي رر. ↓ ، يذوب البعض في الماء لها رائحة - فهي متقلبة |
قوى التفاعل عظيمة تي رر. و الموصلية الحرارية والكهربائية العالية |
|
الحالة الإجمالية للمادة في ظل الظروف العادية |
صلب |
صلب |
صعب، الغازي، سائل |
صعب، سائل (N. ز) |
|
أمثلة |
معظم الأملاح والقلويات وأكاسيد المعادن النموذجية |
C (الماس ، الجرافيت) ، Si ، Ge ، B ، SiO 2 ، CaC 2 ، SiC (carborundum) ، BN ، Fe 3 C ، TaC (t pl. \ u003d 3800 0 С) الفوسفور الأحمر والأسود. أكاسيد بعض المعادن. |
جميع الغازات والسوائل ومعظم اللافلزات: غازات خاملة ، هالوجينات ، H 2 ، N 2 ، O 2 ، O 3 ، P 4 (أبيض) ، S 8. مركبات الهيدروجين من اللافلزات وأكاسيد اللافلزات: H 2 O ، ثاني أكسيد الكربون "جليد جاف". غالبية مركبات العضوية. |
المعادن والسبائك |
إذا كان معدل نمو البلورات منخفضًا عند التبريد ، تتشكل حالة زجاجية (غير متبلورة).
- العلاقة بين موضع عنصر في النظام الدوري والشبكة البلورية لمواده البسيطة.
هناك علاقة وثيقة بين موضع عنصر في الجدول الدوري والشبكة البلورية للمادة الأولية المقابلة له.
|
مجموعة |
|||||||||
|
ثالثا |
سابعا |
ثامنا |
|||||||
|
ص ه ص و ا د |
H2 |
||||||||
|
العدد 2 |
O2 |
F2 |
|||||||
|
ثالثا |
ص 4 |
S8 |
Cl2 |
||||||
|
BR2 |
|||||||||
|
أنا 2 |
|||||||||
|
يكتب شعرية الكريستال |
معدني |
نووي |
جزيئي |
||||||
المواد البسيطة للعناصر المتبقية لها شبكة بلورية معدنية.
اصلاح
ادرس مادة المحاضرة وأجب عن الأسئلة التالية كتابةً في دفتر ملاحظاتك:
- ما هي الشبكة البلورية؟
- ما هي أنواع المشابك البلورية الموجودة؟
- صف كل نوع من أنواع الشبكة البلورية وفقًا للخطة: ما هو موجود في عقد الشبكة البلورية ، الوحدة الهيكلية ← نوع الرابطة الكيميائية بين جزيئات العقدة ← قوى التفاعل بين جزيئات البلورة ← الخصائص الفيزيائية بسبب البلورة شعرية → الحالة الإجمالية للمادة في ظل الظروف العادية → أمثلة
أكمل المهام في هذا الموضوع:
- ما نوع الشبكة البلورية التي تحتوي عليها المواد التالية المستخدمة على نطاق واسع في الحياة اليومية: الماء ، حمض الاسيتيك(CH 3 COOH) ، سكر (C 12 H 22 O 11) ، سماد البوتاس (KCl) ، رمال النهر (SiO 2) - نقطة الانصهار 1710 0 C ، الأمونيا (NH 3) ، ملح الطعام؟ توصل إلى استنتاج عام: ما هي خصائص المادة التي يمكن أن تحدد نوع شبكتها البلورية؟
- وفقًا لصيغ المواد المعينة: SiC ، CS 2 ، NaBr ، C 2 H 2 - حدد نوع الشبكة البلورية (أيونية ، جزيئية) لكل مركب ، وبناءً على ذلك ، وصف الخصائص الفيزيائية لكل من الأربعة مواد.
- المدرب رقم 1. "شبكات الكريستال"
- المدرب رقم 2. "مهام الاختبار"
- اختبار (ضبط النفس):
1) المواد التي لها شبكة بلورية جزيئية ، كقاعدة عامة:
أ). صهر وقابل للذوبان في الماء بدرجة عاليةب). منصهر ومتقلب
الخامس). صلبة وموصلة كهربائيا
ز). موصلة حراريا والبلاستيك
2) مفهوم "الجزيء" غير قابل للتطبيقفيما يتعلق بالوحدة الهيكلية للمادة:
أ). ماء
ب). الأكسجين
الخامس). الماس
ز). الأوزون
3) تتميز الشبكة البلورية الذرية بـ:
أ). الألومنيوم والجرافيت
ب). الكبريت واليود
الخامس). أكسيد السيليكون وكلوريد الصوديوم
ز). الماس والبورون
4) إذا كانت المادة قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء ، ولها نقطة انصهار عالية ، وموصلة للكهرباء ، فإن شبكتها البلورية:
أ). جزيئي
ب). نووي
الخامس). أيوني
ز). معدني
وهو غاز في الظروف العادية يتحول إلى سائل عند درجة حرارة -194 درجة مئوية اللون الأزرق، عند درجة حرارة -218.8 درجة مئوية ، يتصلب في كتلة شبيهة بالثلج ، تتكون من بلورات زرقاء.
في هذا القسم ، سننظر في كيفية تأثير سمات الروابط الكيميائية على خصائص المواد الصلبة. يتم تحديد فترة درجة الحرارة لوجود مادة في الحالة الصلبة من خلال نقاط غليانها وانصهارها. تنقسم المواد الصلبة إلى بلورية وغير متبلورة.
لا تحتوي المواد غير المتبلورة على نقطة انصهار واضحة - عند تسخينها ، فإنها تنعم تدريجياً وتصبح سائلة. في الحالة غير المتبلورة ، على سبيل المثال ، يوجد بلاستيسين أو راتنجات مختلفة.
تتميز المواد البلورية الموقع الصحيحالجسيمات التي تتكون منها: الذرات والجزيئات والأيونات. - في نقاط محددة بدقة في الفضاء. عندما يتم توصيل هذه النقاط بخطوط مستقيمة ، يتم تكوين إطار مكاني يسمى الشبكة البلورية. تسمى النقاط التي توضع فيها جزيئات البلورة بوضع الشبكة.
يمكن أن تحتوي عقد الشبكة التخيلية على أيونات وذرات وجزيئات. تتذبذب هذه الجسيمات. مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد نطاق هذه التذبذبات ، مما يؤدي ، كقاعدة عامة ، إلى التمدد الحراري للأجسام.
اعتمادًا على نوع الجسيمات الموجودة في عقد الشبكة البلورية وطبيعة الرابطة بينها ، يتم تمييز أربعة أنواع من المشابك البلورية: الأيونية والذرية والجزيئية والمعدنية (الجدول 6).
تحتوي المواد البسيطة للعناصر المتبقية ، غير الواردة في الجدول 6 ، على شبكة معدنية.
تسمى المشابك البلورية الأيونية ، في العقد التي توجد بها أيونات. تتشكل من مواد ذات رابطة أيونية ، والتي يمكن أن ترتبط بكل من الأيونات البسيطة Na + ، و Cl- ، و SO 2-4 ، OH- المعقدة. لذلك ، تحتوي المشابك البلورية الأيونية على أملاح ، وبعض أكاسيد المعادن وهيدروكسيدات ، أي تلك المواد التي توجد فيها رابطة كيميائية أيونية. على سبيل المثال ، يتم بناء بلورة كلوريد الصوديوم من أيونات Na + موجبة بالتناوب وكلوريد سالب ، مكونة شبكة مكعبة الشكل. الروابط بين الأيونات في مثل هذه البلورة مستقرة جدًا. لذلك ، المواد ذات البنية الشبكية الأيونية لها صلابة وقوة عالية نسبيًا ، فهي مقاومة للحرارة وغير متطايرة.
تُسكب البلورات الذرية في شبكات بلورية ، في العقد التي توجد فيها ذرات فردية. في مثل هذه المشابك ، تترابط الذرات بواسطة روابط تساهمية قوية جدًا. مثال على المواد مع هذا النوع من الشبكة البلورية هو الماس ، وهو أحد التعديلات المتآصلة للكربون.
عدد المواد ذات الشبكة البلورية الذرية ليس كبيرًا جدًا. وتشمل هذه البلورات البورون والسيليكون والجرمانيوم ، وكذلك المواد المعقدة ، على سبيل المثال ، تلك التي تشمل أكسيد السيليكون (IV) - SlO2: السيليكا ، والكوارتز ، والرمل ، والكريستال الصخري.
معظم المواد التي تحتوي على شبكة بلورية ذرية لها تأثير كبير درجات حرارة عاليةالذوبان (على سبيل المثال ، الماس أكثر من 3500 درجة مئوية) ، فهي قوية وصلبة ، غير قابلة للذوبان عمليا.
تسمى المشابك الجزيئية المشابك البلورية ، في العقد التي توجد بها الجزيئات. يمكن أن تكون الروابط الكيميائية في هذه الجزيئات قطبية وغير قطبية. على الرغم من حقيقة أن الذرات داخل الجزيئات مرتبطة بروابط تساهمية قوية جدًا ، إلا أن قوى التجاذب الجزيئي الضعيفة تعمل بين الجزيئات نفسها. لذلك ، المواد ذات المشابك البلورية الجزيئية لها صلابة منخفضة ، ونقاط انصهار منخفضة ، ومتطايرة.
أمثلة على المواد ذات المشابك البلورية الجزيئية هي الماء الصلب - الجليد ، وأول أكسيد الكربون الصلب (IV) - "الجليد الجاف" ، وكلوريد الهيدروجين الصلب وكبريتيد الهيدروجين ، والصلب مواد بسيطة، يتكون واحد- (غازات نبيلة) ، اثنان- ، ثلاثة- (O3) ، أربعة- (P4). ثماني ذرات. تحتوي معظم المركبات العضوية الصلبة على شبكات بلورية جزيئية (النفثالين والجلوكوز والسكر).
المواد ذات الرابطة المعدنية لها شبكات بلورية معدنية. توجد في عقد هذه المشابك ذرات وأيونات (إما ذرات أو أيونات ، تتحول إليها ذرات المعدن بسهولة ، مما يعطي إلكتروناتها الخارجية للاستخدام الشائع). هذه الهيكل الداخليالمعادن تحدد خصائصها الخصائص الفيزيائية: مرونة ، ليونة ، التوصيل الكهربائي والحراري ، بريق معدني مميز.
بالنسبة للمواد ذات التركيب الجزيئي ، فإن قانون ثبات التركيب الذي اكتشفه الكيميائي الفرنسي جيه إل بروست (1799-1803) صالح. في الوقت الحاضر ، تمت صياغة هذا القانون على النحو التالي: "المركبات الكيميائية الجزيئية ، بغض النظر عن طريقة تحضيرها ، لها تركيبة وخصائص ثابتة. قانون بروست هو أحد القوانين الأساسية للكيمياء. ومع ذلك ، بالنسبة للمواد ذات البنية غير الجزيئية ، على سبيل المثال ، الأيونية ، فإن هذا القانون ليس صالحًا دائمًا.
1. حالات المادة الصلبة والسائلة والغازية.
2. المواد الصلبة: غير متبلورة وبلورية.
3. المشابك البلورية: الذرية والأيونية والمعدنية والجزيئية.
4. قانون ثبات التكوين.
ما هي خصائص النفثالين الكامنة وراء استخدامه لحماية المنتجات الصوفية من العث؟
ما هي صفات الأجسام غير المتبلورة التي تنطبق على وصف السمات الشخصية للأفراد؟
لماذا تم اكتشاف الألمنيوم من قبل العالم الدنماركي K.X. Oersted في عام 1825 ومعاملته كمعادن ثمينة لفترة طويلة؟
تذكر عمل A. Belyaev "بائع الهواء" ووصف خصائص الأكسجين الصلب باستخدام الوصف الوارد في الكتاب.
لماذا تختلف درجة انصهار المعادن على نطاق واسع جدًا؟ لتحضير إجابة على هذا السؤال ، استخدم الأدبيات الإضافية.
لماذا يتكسر منتج مصنوع من السيليكون إلى قطع عند الاصطدام ، بينما المنتج المصنوع من الرصاص يتم تسويته فقط؟ في أي من هذه الحالات يتم تدمير الرابطة الكيميائية ، وفي أي منها لا يحدث؟ لماذا؟
تتميز معظم المواد بالقدرة ، اعتمادًا على الظروف ، على أن تكون في واحدة من ثلاث حالات للتجمع: صلبة أو سائلة أو غازية.
على سبيل المثال ، الماء في ضغط عاديفي نطاق درجة الحرارة من 0-100 درجة مئوية ، يكون سائلًا ، وفي درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية يمكن أن يتواجد فقط في حالة غازية ، وفي درجات حرارة أقل من 0 درجة مئوية يكون صلبًا.
المواد في الحالة الصلبة تميز بين اللابلوري والبلوري.
السمة المميزة للمواد غير المتبلورة هي عدم وجود نقطة انصهار واضحة: تزداد سيولتها تدريجياً مع زيادة درجة الحرارة. تشتمل المواد غير المتبلورة على مركبات مثل الشمع والبارافين ومعظم البلاستيك والزجاج وما إلى ذلك.
ومع ذلك ، فإن المواد البلورية لها نقطة انصهار محددة ، أي تنتقل مادة ذات بنية بلورية من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة ليس بشكل تدريجي ، ولكن بشكل مفاجئ ، عند الوصول إلى درجة حرارة معينة. تشمل أمثلة المواد البلورية ملح الطعام والسكر والثلج.
يرجع الاختلاف في الخصائص الفيزيائية للمواد الصلبة غير المتبلورة والبلورية في المقام الأول إلى السمات الهيكلية لهذه المواد. ما هو الفرق بين مادة في حالة غير متبلورة وحالة بلورية ، أسهل طريقة لفهمها هي من الرسم التوضيحي التالي:
كما ترون ، في مادة غير متبلورة ، على عكس المادة البلورية ، لا يوجد ترتيب في ترتيب الجسيمات. إذا ، في مادة بلورية ، تربط إحداهما عقليًا ذرتين قريبتين من بعضهما البعض بخط مستقيم ، فيمكن للمرء أن يجد أن الجسيمات نفسها ستقع على هذا الخط على فترات محددة بدقة:
وهكذا ، في حالة المواد البلورية ، يمكن للمرء أن يتحدث عن مفهوم مثل الشبكة البلورية.
شعرية الكريستال يسمى الإطار المكاني الذي يربط بين نقاط الفضاء التي توجد فيها جزيئات تشكل بلورة.
تسمى النقاط في الفضاء حيث توجد الجسيمات التي تشكل البلورة عقد شعرية .
اعتمادًا على الجسيمات الموجودة في عقد الشبكة البلورية ، هناك: الجزيئية والذرية والأيونية و شعرية الكريستال المعدنية .
في عقدة شعرية الكريستال الجزيئي
الشبكة البلورية للجليد كمثال للشبكة الجزيئيةهناك جزيئات ترتبط فيها الذرات بروابط تساهمية قوية ، لكن الجزيئات نفسها تقترب من بعضها البعض بواسطة قوى ضعيفة بين الجزيئات. بسبب هذه التفاعلات الضعيفة بين الجزيئات ، تكون البلورات ذات الشبكة الجزيئية هشة. تختلف هذه المواد عن المواد ذات الأنواع الأخرى من الهيكل من خلال انخفاض درجات الانصهار والغليان بشكل ملحوظ ، ولا يتم إجراءها كهرباء، قد يذوب أو لا يذوب في مذيبات مختلفة. قد تؤدي حلول هذه المركبات إلى توصيل الكهرباء وقد لا تقوم بذلك ، اعتمادًا على فئة المركب. تشتمل المركبات ذات الشبكة البلورية الجزيئية على العديد من المواد البسيطة - غير الفلزية (H 2 ، O 2 ، Cl 2 ، الكبريت المعيني S 8 ، الفوسفور الأبيض P 4) ، بالإضافة إلى العديد من المواد المعقدة - مركبات الهيدروجين من غير المعادن ، أحماض ، أكاسيد غير فلزية ، معظمها المواد العضوية. وتجدر الإشارة إلى أنه إذا كانت المادة في حالة غازية أو سائلة ، فمن غير المناسب التحدث عن الشبكة البلورية الجزيئية: فمن الأصح استخدام المصطلح - النوع الجزيئي للهيكل.
الشبكة البلورية للماس كمثال للشبكة الذريةفي عقدة شعرية الكريستال الذرية
هناك ذرات. في هذه الحالة ، يتم "ربط" جميع العقد في مثل هذه الشبكة البلورية ببعضها البعض عن طريق روابط تساهمية قوية في بلورة واحدة. في الواقع ، مثل هذه البلورة هي جزيء عملاق واحد. نظرًا للسمات الهيكلية ، فإن جميع المواد ذات الشبكة البلورية الذرية صلبة ، ولها نقاط انصهار عالية ، وغير نشطة كيميائيًا ، وغير قابلة للذوبان في الماء أو المذيبات العضوية ، ولا يولد ذوبانها تيارًا كهربائيًا. يجب أن نتذكر أن المواد ذات النوع الذري من التركيب من مواد بسيطة تشمل البورون B ، والكربون C (الماس والجرافيت) ، والسيليكون Si ، من المواد المعقدة - ثاني أكسيد السيليكون SiO 2 (الكوارتز) ، كربيد السيليكون SiC ، نيتريد البورون BN.
للمواد ذات شعرية الكريستال الأيونية
في المواقع الشبكية توجد أيونات مرتبطة ببعضها البعض من خلال الروابط الأيونية.
نظرًا لأن الروابط الأيونية قوية بدرجة كافية ، فإن المواد ذات الشبكة الأيونية تتمتع بصلابة عالية نسبيًا وانكسارًا. غالبًا ما تكون قابلة للذوبان في الماء ، وحلولها ، مثل الذوبان ، توصل الكهرباء.
المواد ذات النوع الأيوني من الشبكة البلورية تشمل المعادن وأملاح الأمونيوم (NH 4 +) ، والقواعد ، وأكاسيد الفلزات. إن العلامة الحقيقية للتركيب الأيوني للمادة هي وجود ذرات من معدن عادي وغير فلز في تركيبته.
الشبكة البلورية لكلوريد الصوديوم كمثال للشبكة الأيونية
لوحظ في بلورات المعادن الحرة ، على سبيل المثال ، الصوديوم ، الحديد الحديد ، المغنيسيوم المغنيسيوم ، إلخ. في حالة الشبكة البلورية المعدنية ، توجد الكاتيونات وذرات المعدن عند عقدها ، والتي تتحرك الإلكترونات بينها. في هذه الحالة ، ترتبط الإلكترونات المتحركة بشكل دوري بالكاتيونات ، وبالتالي تحييد شحنتها ، وبدلاً من ذلك "تطلق" ذرات المعدن المحايدة بعضًا من إلكتروناتها ، وتتحول بدورها إلى كاتيونات. في الواقع ، لا تنتمي الإلكترونات "الحرة" إلى الذرات الفردية ، بل تنتمي إلى البلورة بأكملها.
تؤدي هذه الميزات الهيكلية إلى حقيقة أن المعادن توصل الحرارة والتيار الكهربائي جيدًا ، وغالبًا ما يكون لها ليونة عالية (ليونة).
إن التبعثر في قيم درجات حرارة انصهار المعادن كبير جدًا. لذلك ، على سبيل المثال ، تكون درجة انصهار الزئبق تقريبًا ناقص 39 درجة مئوية (سائل في ظل الظروف العادية) ، والتنغستن - 3422 درجة مئوية. وتجدر الإشارة إلى أنه في ظل الظروف العادية ، تعتبر جميع المعادن ، باستثناء الزئبق ، مواد صلبة.
معظم المواد الصلبة لها بلوريهيكل يتميز ترتيب محدد بدقة للجسيمات. إذا قمت بتوصيل الجسيمات بخطوط شرطية ، تحصل على إطار مكاني يسمى شعرية الكريستال. تسمى النقاط التي توجد بها جزيئات الكريستال بالعقد الشبكية. يمكن أن تحتوي عقد الشبكة الوهمية على ذرات أو أيونات أو جزيئات.
اعتمادًا على طبيعة الجسيمات الموجودة في العقد ، وطبيعة الاتصال بينها ، يتم تمييز أربعة أنواع من المشابك البلورية: الأيونية والمعدنية والذرية والجزيئية.
أيوني تسمى المشابك ، في العقد التي توجد بها أيونات.
تتشكل من مواد ذات روابط أيونية. في عقد مثل هذه الشبكة توجد الأيونات الموجبة والسالبة ، مترابطة عن طريق التفاعل الكهروستاتيكي.
تحتوي المشابك البلورية الأيونية على أملاح ، قلويات ، أكاسيد معادن نشطة . يمكن أن تكون الأيونات بسيطة أو معقدة. على سبيل المثال ، في مواقع الشبكة البلورية لكلوريد الصوديوم توجد أيونات الصوديوم البسيطة Na والكلور Cl - وفي المواقع الشبكية لكبريتات البوتاسيوم وأيونات البوتاسيوم البسيطة K وأيونات الكبريتات المعقدة S O 4 2 - بديلة.
الروابط بين الأيونات في هذه البلورات قوية. لذلك ، المواد الأيونية صلبة ، مقاومة للحرارة ، غير متطايرة. هذه المواد جيدة تذوب في الماء.
الشبكة البلورية لكلوريد الصوديوم
بلورات كلوريد الصوديوم
معدن تسمى المشابك ، وتتكون من أيونات موجبة وذرات معدنية وإلكترونات حرة.
تتشكل من مواد ذات رابطة معدنية. توجد في عُقد الشبكة المعدنية ذرات وأيونات (إما ذرات أو أيونات ، تتحول إليها الذرات بسهولة ، مما يعطي إلكتروناتها الخارجية للاستخدام الشائع).
هذه المشابك البلورية مميزة للمواد البسيطة من المعادن والسبائك.
يمكن أن تختلف نقاط انصهار المعادن (من \ (-37 \) درجة مئوية للزئبق إلى ألفين إلى ثلاثة آلاف درجة). لكن كل المعادن لها خاصية مميزة بريق معدني، ليونة ، ليونة ، توصيل الكهرباء بشكل جيدوبحرارة.
شعرية الكريستال المعدنية
المعدات
تسمى المشابك البلورية الذرية ، في العقد التي توجد فيها ذرات فردية متصلة بواسطة روابط تساهمية.
يحتوي هذا النوع من الشبكة على الماس - أحد التعديلات المتآصلة للكربون. تشمل المواد ذات الشبكة البلورية الذرية الجرافيت والسيليكون والبورون والجرمانيوم، وكذلك المواد المعقدة ، على سبيل المثال ، كربورندوم كربونات و السيليكا والكوارتز والكريستال الصخري والرمل، والتي تشمل أكسيد السيليكون (\ (IV \)) Si O 2.
تتميز هذه المواد قوة عاليةوالصلابة. وبالتالي ، فإن الماس هو أصعب مادة طبيعية. المواد التي تحتوي على شعرية بلورية ذرية لها قيمة عالية جدًا نقاط انصهار عاليةوالغليان.على سبيل المثال ، درجة انصهار السيليكا هي \ (1728 \) درجة مئوية ، بينما تكون أعلى بالنسبة للجرافيت - \ (4000 \) درجة مئوية. البلورات الذرية غير قابلة للذوبان عمليا.
الماس الكريستال شعرية
الماس
جزيئي تسمى المشابك ، في العقد التي توجد فيها جزيئات مرتبطة بتفاعل ضعيف بين الجزيئات.
على الرغم من حقيقة أن الذرات داخل الجزيئات مرتبطة بروابط تساهمية قوية جدًا ، إلا أن قوى التجاذب بين الجزيئات الضعيفة تعمل بين الجزيئات نفسها. لذلك ، فإن البلورات الجزيئية لها القليل من القوةوالصلابة نقاط انصهار منخفضةوالغليان. العديد من المواد الجزيئية عبارة عن سوائل وغازات في درجة حرارة الغرفة. هذه المواد متقلبة. على سبيل المثال ، يتبخر اليود البلوري وأول أكسيد الكربون الصلب (\ (IV \)) ("الثلج الجاف") دون أن يتحول إلى حالة سائلة. بعض المواد الجزيئية يشم .
المواد البسيطة في الحالة الصلبة للتجمع لها هذا النوع من الشبكة: غازات نبيلة ذات جزيئات أحادية الذرة (He ، Ne ، Ar ، Kr ، Xe ، Rn ) ، وكذلك غير المعادن ذات اثنين و جزيئات متعددة الذرات (H 2، O 2، N 2، Cl 2، I 2، O 3، P 4، S 8).
تحتوي الشبكة البلورية الجزيئيةأيضًا المواد ذات الروابط القطبية التساهمية: الماء - الجليد ، الأمونيا الصلبة ، الأحماض ، أكاسيد غير معدنية. غالبية مركبات العضويةهي أيضًا بلورات جزيئية (النفثالين والسكر والجلوكوز).
الكيمياء علم رائع. يمكن العثور على الكثير من الأشياء التي لا تصدق في الأشياء التي تبدو عادية.
كل ما يحيط بنا في كل مكان موجود في عدة حالات من التجميع: الغازات والسوائل و أجسام صلبة. قام العلماء أيضًا بعزل البلازما الرابعة. عند درجة حرارة معينة ، يمكن للمادة أن تتغير من حالة إلى أخرى. على سبيل المثال ، الماء: عند تسخينه فوق 100 ، من شكل سائل ، فإنه يتحول إلى بخار. عند درجات حرارة أقل من 0 ، فإنه يمر إلى الهيكل التجميعي التالي - الجليد.
يحتوي العالم المادي بأكمله في تكوينه على كتلة من الجسيمات المتطابقة المترابطة. يتم ترتيب هذه العناصر الأصغر بدقة في الفضاء وتشكل ما يسمى بالإطار المكاني.
تعريف
الشبكة البلورية هي بنية خاصة لمادة صلبة ، تكون فيها الجسيمات في ترتيب صارم هندسيًا في الفضاء. من الممكن اكتشاف العقد فيه - الأماكن التي توجد فيها العناصر: الذرات والأيونات والجزيئات والفضاء الداخلي.
المواد الصلبةاعتمادًا على نطاق درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة ، تكون متبلورة أو غير متبلورة - وتتميز بعدم وجود نقطة انصهار محددة. عندما يتعرض درجات حرارة مرتفعةينعمون ويتحولون تدريجياً إلى شكل سائل. وتشمل هذه المواد: الراتنج والبلاستيك.
في هذا الصدد يمكن تقسيمها إلى عدة أنواع:
- الذري؛
- أيوني؛
- الجزيئية.
- معدن.
ولكن في درجات حرارة مختلفة ، يمكن أن تحتوي مادة واحدة أشكال مختلفةوتعرض مجموعة متنوعة من الخصائص. هذه الظاهرة تسمى تعديل مؤثر.
النوع الذري
في هذا النوع ، توجد ذرات مادة أو أخرى في العقد ، التي ترتبط بواسطة روابط تساهمية. يتكون هذا النوع من الروابط من زوج من الإلكترونات من ذرتين متجاورتين. نتيجة لذلك ، يتم توصيلهم بالتساوي وبترتيب صارم.
تتميز المواد ذات الشبكة البلورية الذرية بالخصائص التالية: القوة ونقطة الانصهار العالية. هذا النوع من الروابط موجود في الماس والسيليكون والبورون..
النوع الأيوني
توجد الأيونات ذات الشحنة المعاكسة في العقد التي تخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا يميز الخصائص الفيزيائية للمادة. وسيشمل ذلك: التوصيل الكهربائي ، والحراريات ، والكثافة والصلابة. يتميز ملح الطعام ونترات البوتاسيوم بوجود شبكة بلورية أيونية.
لا تفوت: آلية التعليم ، دراسات الحالة.
النوع الجزيئي
في مواقع من هذا النوع ، توجد أيونات مرتبطة ببعضها بواسطة قوى فان دير فال. بسبب الروابط الجزيئية الضعيفة ، تتميز هذه المواد ، على سبيل المثال ، الجليد وثاني أكسيد الكربون والبارافين ، باللدونة والتوصيل الكهربائي والحراري.
نوع المعدن
في بنيته ، يشبه الجزيئي ، لكن لا يزال لديه روابط أقوى. الفرق من هذا النوع هو أن الكاتيونات موجبة الشحنة تقع عند عقدها. الإلكترونات الموجودة في الخلاليةالفضاء ، والمشاركة في تشكيل مجال كهربائي. هم أيضا يحملون الاسم غاز كهربائي.
تتميز المعادن والسبائك البسيطة بنوع شبكي معدني. تتميز بوجود لمعان معدني ، لدونة ، توصيل حراري وكهربائي. يمكن أن تذوب في درجات حرارة مختلفة.