Взаимосвязь типа кристаллической решетки и свойств веществ
Существуют два вида твердых веществ: аморфные и кристаллические.
У аморфных веществ нет определенной температуры плавления, и расположение частиц в них строго не упорядочено.
Кристаллические вещества имеют строго определенную температуру плавления и, главное, характеризуются правильным расположением частиц, из которых они построены.
Кристаллическая решетка – пространственный каркас вещества.
Свойства веществ в твердом состоянии зависят от типа кристаллической решетки (прежде всего от того, какие частицы находятся в ее узлах), что, в свою очередь, обусловлено типом химической связи в данном веществе.
Вывод: Прослеживается логическая последовательность, взаимосвязь явлений в природе: Строение атома— Электроотрицательность (ЭО)—Виды химической связи—Тип кристаллической решетки—Свойства веществ.
В зависимости от вида частиц и от характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, молекулярные, атомные и металлические.
Молекулярная кристаллическая решетка
1. Характеристика
У веществ с молекулярным строением в узлах кристаллической решетки находятся молекулы с прочными ковалентными связями между атомами. В то же время отдельные молекулы взаимосвязаны гораздо слабее, что делает молекулярный кристалл довольно непрочным.
2. Аналогия
Можно уподобить эту структуру группе семейных пар (рис. 1). В каждой паре супругов связывают прочные узы брака (подобно прочной связи атомов внутри молекулы), а вот отношения между парами носят поверхностный характер: они могут дружить семьями, испытывать дружеские чувства, но довольно свободно могут обойтись и друг без друга.
Рис. 1 Группа супружеских пар (аналогия молекулярного кристалла)
Ионная кристаллическая решетка
1. Характеристика
У веществ с ионной решеткой в узлах расположены разноименно заряженные ионы, удерживаемые силами электростатического притяжения.
2. Аналогия
Уподобим эту структуру группе расположенных в шахматном порядке мужчин и женщин (рис. 2). Пусть мужчины символизируют катионы, а женщины - анионы. Тогда каждый человек оказывается в зоне действия обаяния окружающих его представителей противоположного пола, к которым он (она) в силу закона притяжения противоположностей испытывает интерес. Интерес этот одинаково выражен во всех направлениях, поскольку на рисунке - холостые мужчины и незамужние женщины. Этим и объясняется повышенная прочность ионного кристалла.
Рис. 2. Романтическая сила влечения (аналогия ионного кристалла)
Атомная кристаллическая решетка
1. Характеристика
В узлах атомной кристаллической решетки находятся атомы, связанные прочными ковалентными связями в протяженную пространственную сеть. В этом случае структура отличается таким внутренним единством, что можно сказать, что весь кристалл представляет одну молекулу.
2. Аналогия.
Представим эту структуру в виде гимнастической пирамиды.
Рис. 3. Гимнастическая пирамида (аналогия атомного кристалла)
Каждый гимнаст на ней символизирует атом углерода, связанный четырьмя ковалентными связями с соседними атомами. Целостность структуры поддерживается исключительно благодаря усилиям каждого из гимнастов. Таким образом, зависимость людей друг от друга в этой ситуации больше, чем на любом из предыдущих рисунков (это и является аналогией повышенной прочности атомного кристалла). Пирамида (см. рис. 3) демонстрирует также высокую взаимосвязанность узлов атомной кристаллической решетки: стоит одному из гимнастов ослабить только одну связку, и вся структура может рухнуть.