Химическая связь кристаллические решетки. Кристаллическая решетка: понятие, виды, основные характеристики

Подробности Категория: Молекулярно-кинетическая теория Опубликовано 14.11.2014 17:19 Просмотров: 14761

В твёрдых телах частицы (молекулы, атомы и ионы) расположены настолько близко друг к другу, что силы взаимодействия между ними не позволяют им разлетаться. Эти частицы могут лишь совершать колебательные движения вокруг положения равновесия. Поэтому твёрдые тела сохраняют форму и объём.

По своей молекулярной структуре твёрдые тела разделяются на кристаллические и аморфные .

Строение кристаллических тел

Кристаллическая решётка

Кристаллическими называют такие твёрдые тела, молекулы, атомы или ионы в которых располагаются в строго определённом геометрическом порядке, образуя в пространстве структуру, которая называется кристаллической решёткой . Этот порядок периодически повторяется по всем направлениям в трёхмерном пространстве. Он сохраняется на больших расстояниях и не ограничен в пространстве. Его называют дальним порядком .

Типы кристаллических решёток

Кристаллическая решётка - это математическая модель, с помощью которой можно представить, как расположены частицы в кристалле. Мысленно соединив в пространстве прямыми линиями точки, в которых расположены эти частицы, мы получим кристаллическую решётку.

Расстояние между атомами, расположенными в узлах этой решётки, называется параметром решётки .

В зависимости от того, какие частицы расположены в узлах, кристаллические решётки бывают молекулярные, атомные, ионные и металлические .

От типа кристаллической решётки зависят такие свойства кристаллических тел, как температура плавления, упругость, прочность.

При повышении температуры до значения, при котором начинается плавление твёрдого вещества, происходит разрушение кристаллической решётки. Молекулы получают больше свободы, и твёрдое кристаллическое вещество переходит в жидкую стадию. Чем прочнее связи между молекулами, тем выше температура плавления.

Молекулярная решётка

В молекулярных решётках связи между молекулами не прочные. Поэтому при обычных условиях такие вещества находятся в жидком или газообразном состоянии. Твёрдое состояние для них возможно только при низких температурах. Температура их плавления (перехода из твёрдого состояния в жидкое) также низкая. А при обычных условиях они находится в газообразном состоянии. Примеры - иод (I 2), «сухой лёд» (двуокись углерода СО 2).

Атомная решётка

В веществах, имеющих атомную кристаллическую решётку, связи между атомами прочные. Поэтому сами вещества очень твёрдые. Плавятся они при высокой температуре. Кристаллическую атомную решётку имеют кремний, германий, бор, кварц, оксиды некоторых металлов и самое твёрдое в природе вещество - алмаз.

Ионная решётка

К веществам с ионной кристаллической решёткой относятся щёлочи, большинство солей, оксиды типичных металлов. Так как сила притяжения ионов очень велика, то эти вещества способны плавиться только при очень высокой температуре. Их называют тугоплавкими. Они обладают высокой прочностью и твёрдостью.

Металлическая решётка

В узлах металлической решётки, которую имеют все металлы и их сплавы, расположены и атомы, и ионы. Благодаря такому строению металлы обладают хорошей ковкостью и пластичностью, высокой тепло- и электропроводностью.

Чаще всего форма кристалла - правильный многогранник. Грани и рёбра таких многогранников всегда остаются постоянными для конкретного вещества.

Одиночный кристалл называют монокристаллом . Он имеет правильную геометрическую форму, непрерывную кристаллическую решётку.

Примеры природных монокристаллов - алмаз, рубин, горный хрусталь, каменная соль, исландский шпат, кварц. В искусственных условиях монокристаллы получают в процессе кристаллизации, когда охлаждая до определённой температуры растворы или расплавы, выделяют из них твёрдое вещество в форме кристаллов. При медленной скорости кристаллизации огранка таких кристаллов имеет естественную форму. Таким способом в специальных промышленных условиях получают, например, монокристаллы полупроводников или диэлектриков.

Мелкие кристаллики, беспорядочно сросшиеся друг с другом, называются поликристаллами . Ярчайший пример поликристалла - камень гранит. Все металлы также являются поликристаллами.

Анизотропия кристаллических тел

В кристаллах частицы расположены с различной плотностью по разным направлениям. Если мы соединим прямой линией атомы в одном из направлений кристаллической решётки, то расстояние между ними будет одинаковым на всём этом направлении. В любом другом направлении расстояние между атомами тоже постоянно, но его величина уже может отличаться от расстояния в предыдущем случае. Это означает, что на разных направлениях между атомами действуют разные по величине силы взаимодействия. Поэтому и физические свойства вещества по этим направлениям также будут отличаться. Это явление называется анизотропией - зависимостью свойств вещества от направления.

Электропроводность, теплопроводность, упругость, показатель преломления и другие свойства кристаллического вещества различаются в зависимости от направления в кристалле. По-разному в разных направлениях проводится электрический ток, по-разному нагревается вещество, по-разному преломляются световые лучи.

В поликристаллах явление анизотропии не наблюдается. Свойства вещества остаются одинаковыми по всем направлениям.

Строение вещества.

В химические взаимодействия вступают не отдельные атомы или молекулы, а вещества.
Наша задача познакомиться со строением вещества.

При низких температурах для веществ устойчиво твёрдое состояние.

☼ Самым твёрдым веществом в природе является алмаз. Он считается царём всех самоцветов и драгоценных камней. Да и само его название означает по-гречески «несокрушимый». На алмазы с давних пор смотрели как на чудодейственные камни. Считалось, что человек, носящий алмазы, не знает болезней желудка, на него не действует яд, он сохраняет до глубокой старости память и весёлое расположение духа, пользуется царской милостью.

☼ Алмаз, подвергнутый ювелирной обработке – огранке, шлифовке, называют бриллиантом.

При плавлении в результате тепловых колебаний порядок частиц нарушается, они становятся подвижными, при этом характер химической связи не нарушается. Таким образом, между твёрдым и жидким состояниями принципиальных различий нет.
У жидкости появляется текучесть (т. е. способность принимать форму сосуда).

Жидкие кристаллы.

Жидкие кристаллы открыты в конце XIX века, но изучены в последние 20-25 лет. Многие показывающие устройства современной техники, например некоторые электронные часы, мини-ЭВМ, работают на жидких кристаллах.

В общем-то слова «жидкие кристаллы» звучат не менее необычно, чем «горячий лёд» . Однако на самом деле и лёд может быть горячим, т.к. при давлении более 10000 атм. водяной лёд плавится при температуре выше 2000 С. Необычность сочетания «жидкие кристаллы» состоит в том, что жидкое состояние указывает на подвижность структуры, а кристалл предполагает строгую упорядоченность.

Если вещество состоит из многоатомных молекул вытянутой или пластинчатой формы и имеющих несимметричное строение, то при его плавлении эти молекулы ориентируются определённым образом друг относительно друга (их длинные оси располагаются параллельно). При этом молекулы могут свободно перемещаться параллельно самим себе, т.е. система приобретает свойство текучести, характерное для жидкости. В то же время система сохраняет упорядоченную структуру, обусловливающую свойства, характерное для кристаллов.

Высокая подвижность такой структуры даёт возможность управлять ею путём очень слабых воздействий (тепловых, электрических и др.), т.е. целенаправленно изменять свойства вещества, в том числе оптические, с очень малыми затратами энергии, что и используется в современной технике.

Типы кристаллических решёток.

Любое химическое вещество образованно большим числом одинаковых частиц, которые связаны между собою.
При низких температурах, когда тепловое движение затруднено, частицы строго ориентируются в пространстве и образуют кристаллическую решётку.

Кристаллическая решетка – это структура с геометрически правильным расположением частиц в пространстве.

В самой кристаллической решетке различают узлы и межузловое пространство.
Одно и то же вещество в зависимости от условий (p, t,…) существует в различных кристаллических формах (т.е. имеют разные кристаллические решетки) – аллотропных модификациях, которые отличаются по свойствам.
Например, известно четыре модификации углерода – графит, алмаз, карбин и лонсдейлит.

☼ Четвёртая разновидность кристаллического углерода «лонсдейлит» мало кому известна. Он обнаружен в метеоритах и получен искусственно, а строение его ещё изучается.

☼ Сажу, кокс, древесный уголь относили к аморфным полимерам углерода. Однако теперь стало известно, что это тоже кристаллические вещества.

☼ Кстати, в саже обнаружили блестящие чёрные частицы, которые назвали «зеркальным углеродом». Зеркальный углерод химически инертен, термостоек, непроницаем для газов и жидкостей, обладает гладкой поверхностью и абсолютной совместимостью с живыми тканями.

☼ Название графита происходит от итальянского «граффитто» - пишу, рисую. Графит представляет собой тёмно – серые кристаллы со слабым металлическим блеском, имеет слоистую решётку. Отдельные слои атомов в кристалле графита, связанные между собой сравнительно слабо, легко отделяются друг от друга.

ТИПЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ РЕШЁТОК

Свойства веществ с различной кристаллической решёткой (таблица)

Если скорость роста кристаллов мала при охлаждении – образуется стеклообразное состояние (аморфное).

Взаимосвязь между положением элемента в Периодической системе и кристаллической решёткой его простого вещества.

Между положением элемента в периодической системе и кристаллической решёткой его соответствующего простого вещества существует тесная взаимосвязь.

Простые вещества остальных элементов имеют металлическую кристаллическую решётку.

ЗАКРЕПЛЕНИЕ

Изучите материал лекции, ответьте на следующие вопросы письменно в тетради:
- Что такое кристаллическая решётка?
- Какие виды кристаллических решёток существуют?
- Охарактеризуйте каждый вид кристаллической решётки по плану:

Что в узлах кристаллической решётки, структурная единица → Тип химической связи между частицами узла → Силы взаимодействия между частицами кристалла → Физические свойства, обусловленные кристаллической решёткой → Агрегатное состояние вещества при обычных условиях → Примеры

Выполните задания по данной теме:

- Какой тип кристаллической решётки у следующих широко используемых в быту веществ: вода, уксусная кислота (CH3 COOH), сахар (C12 H22 O11 ), калийное удобрение (KCl), речной песок (SiO2 ) – температура плавления 1710 0C, аммиак (NH3 ), поваренная соль? Сделайте обобщённый вывод: по каким свойствам вещества можно определить тип его кристаллической решётки?
По формулам приведённых веществ: SiC, CS2 , NaBr, C2 H2 - определите тип кристаллической решётки (ионная, молекулярная) каждого соединения и на основе этого опишите физические свойства каждого из четырёх веществ.
Тренажёр №1. "Кристаллические решётки"
Тренажёр №2. "Тестовые задания"
Тест (самоконтроль):

1) Вещества, имеющие молекулярную кристаллическую решётку, как правило:
a). тугоплавки и хорошо растворимы в воде
б). легкоплавки и летучи
в). Тверды и электропроводны
г). Теплопроводны и пластичны

2) Понятия «молекула» не применимо по отношению к структурной единице вещества:

б). кислород

в). алмаз

3) Атомная кристаллическая решётка характерна для:

a). алюминия и графита

б). серы и йода

в). оксида кремния и хлорида натрия

г). алмаза и бора

4) Если вещество хорошо растворимо в воде, имеет высокую температуру плавления, электропроводно, то его кристаллическая решётка:

А). молекулярная

б). атомная

в). ионная

г). металлическая

Как мы уже знаем, вещество может существовать в трех агрегатных состояниях: газообразном , твердом и жидком . Кислород, который при обычных условиях находится в газообразном состоянии, при температуре -194° С преобразуется в жидкость голубоватого цвета, а при температуре -218,8° С превращается в снегообразную массу с кристаллами синего цвета.

Температурный интервал существования вещества в твердом состоянии определяется температурами кипения и плавления. Твердые вещества бывают кристаллическими и аморфными .

У аморфных веществ нет фиксированной температуры плавления – при нагревании они постепенно размягчаются и переходят в текучее состояние. В таком состоянии, например, находятся различные смолы, пластилин.

Кристаллические вещества отличаются закономерным расположением частиц, из которых они состоят: атомов, молекул и ионов, – в строго определенных точках пространства. Когда эти точки соединяются прямыми линиями, создается пространственный каркас, его называют кристаллической решеткой. Точки, в которых находятся частицы кристалла, называют узлами решетки.

В узлах воображаемой нами решетки могут находиться ионы, атомы и молекулы. Эти частицы совершают колебательные движения. Когда температура увеличивается, размах этих колебаний тоже возрастает, что приводит к тепловому расширению тел.

В зависимости от разновидности частиц, находящихся в узлах кристаллической решетки, и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные , атомные , молекулярные и металлические .

Ионными называют такие кристаллические решетки, в узлах которых расположены ионы. Их образуют вещества с ионной связью, которой могут быть связаны как простые ионы Na+, Cl- , так и сложные SO24-, OH-. Таким образом, ионные кристаллические решетки имеют соли, некоторые оксиды и гидроксилы металлов, т.е. те вещества, в которых существует ионная химическая связь. Рассмотрим кристалл хлорида натрия, он состоит из положительно чередующихся ионов Na+ и отрицательных CL-, вместе они образуют решетку в виде куба. Связи между ионами в таком кристалле чрезвычайно устойчивы. Из-за этого вещества с ионной решеткой обладают сравнительно высокой прочностью и твердостью, они тугоплавки и нелетучи.

Атомными кристаллическими решетками называют такие кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы. В подобных решетках атомы соединяются между собой очень крепкими ковалентными связями. К примеру, алмаз – одно из аллотропных видоизменений углерода.

Вещества с атомной кристаллической решеткой не сильно распространены в природе. К ним относятся кристаллический бор, кремний и германий, а также сложные вещества, например такие, в составе которых есть оксид кремния (IV) – SiO 2: кремнезем, кварц, песок, горный хрусталь.

Подавляющее большинство веществ с атомной кристаллической решеткой имеют очень высокие температуры плавления (у алмаза она превышает 3500° С), такие вещества прочны и тверды, практически не растворимы.

Молекулярными называют такие кристаллические решетки, в узлах которых расположены молекулы. Химические связи в этих молекулах могут быть также, как полярными (HCl, H 2 0), так и неполярными (N 2 , O 3). И хотя атомы внутри молекукл связаны очень крепкими ковалентными связями, между самими молекулами действует слабые силы межмолекулярного притяжения. Именно поэтому вещества с молекулярными кристаллическими решетками характеризуются малой твердостью, низкой температурой плавления, летучестью.

Примерами таких веществ могут послужить твердая вода – лед, твердый оксид углерода (IV) – «сухой лед», твердые хлороводород и сероводород, твердые простые вещества, образованные одно – (благородные газы), двух – (H 2 , O 2 , CL 2 , N 2 , I 2), трех – (O 3), четырех – (P 4), восьмиатомными (S 8) молекулами. Подавляющее большинство твердых органических соединений обладают молекулярными кристаллическими решетками (нафталин, глюкоза, сахар).

blog.сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

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)

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.