Los sólidos suelen tener una estructura cristalina. Se caracteriza por la correcta disposición de las partículas en puntos estrictamente definidos del espacio. Cuando estos puntos se conectan mentalmente mediante líneas rectas que se cruzan, se forma un marco espacial, que se llama red cristalina. Los puntos donde se ubican las partículas se llaman nodos de red cristalina. Los nodos de una red imaginaria pueden contener iones, átomos o moléculas. se comprometen movimientos oscilatorios. Al aumentar la temperatura, aumenta la amplitud de las oscilaciones, lo que se manifiesta en expansión térmica tel.
Según el tipo de partículas y la naturaleza de la conexión entre ellas, se distinguen 4 tipos. celosías cristalinas: iónicos (NaCl, KCl), atómicos, moleculares y metálicos.
Las redes cristalinas formadas por iones se llaman iónico. Están formados por sustancias con enlaces iónicos. Un ejemplo es un cristal de cloruro de sodio, en el que cada ion sodio está rodeado por 6 iones cloruro y cada ion cloruro está rodeado por 6 iones sodio.
red cristalina de NaCl
El número de partículas vecinas más cercanas a una partícula dada en un cristal o molécula individual se llama número focal.
En la red de NaCl, los números de coordinación de ambos iones son 6. Por lo tanto, en un cristal de NaCl es imposible aislar moléculas de sal individuales. No hay ninguno. El cristal completo debe considerarse como una macromolécula gigante que consta de numero igual Iones Na + y Cl -, Na n Cl n – donde n gran número. Los enlaces entre iones en dicho cristal son muy fuertes. Por tanto, las sustancias con red iónica tienen una dureza relativamente alta. Son refractarios y de bajo vuelo.
Fusión cristales iónicos conduce a una violación de la orientación geométricamente correcta de los iones entre sí y a una disminución en la fuerza del enlace entre ellos. Por tanto, sus masas fundidas conducen corriente eléctrica. Compuestos iónicos Por regla general, se disuelven fácilmente en líquidos formados por moléculas polares, como el agua.
Redes cristalinas, en cuyos nodos hay átomos individuales, se llaman atómico. Los átomos en tales redes están conectados entre sí mediante fuertes enlaces covalentes. Un ejemplo es el diamante, una de las modificaciones del carbono. El diamante está formado por átomos de carbono, cada uno de los cuales está unido a 4 átomos vecinos. El número de coordinación del carbono en el diamante es 4. Las sustancias con una red cristalina atómica tienen un alto punto de fusión (el diamante tiene más de 3500 o C), son fuertes y duras y prácticamente insolubles en agua.
Las redes cristalinas que constan de moléculas (polares y no polares) se denominan molecular. Las moléculas en tales redes están conectadas entre sí por fuerzas intermoleculares relativamente débiles. Por lo tanto, sustancias con red molecular tienen baja dureza y un bajo punto de fusión, son insolubles o ligeramente solubles en agua, sus soluciones casi no tienen conductividad corriente eléctrica. Ejemplos de ellos son el hielo, el CO 2 sólido (“hielo seco”), los halógenos, los cristales de hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, los gases nobles, etc.
Valencia
Una característica cuantitativa importante que muestra el número de átomos que interactúan en la molécula resultante es valencia– la propiedad de los átomos de un elemento de unirse cierto númeroátomos de otros elementos.
La valencia está determinada cuantitativamente por el número de átomos de hidrógeno, que este elemento puede agregar o reemplazar. Así, por ejemplo, en ácido fluorhídrico(HF) el flúor es monovalente, en amoniaco (NH 3) el nitrógeno es trivalente, en hidrógeno silicio (SiH 4 - silano) el silicio es tetravalente, etc.
Posteriormente, con el desarrollo de ideas sobre la estructura de los átomos, la valencia de los elementos comenzó a asociarse con el número de electrones desapareados (valencia), gracias a los cuales se realiza el enlace entre los átomos. Por tanto, la valencia está determinada por el número de electrones no apareados en un átomo que participan en la formación de un enlace químico (en estado fundamental o excitado). En general, la valencia es igual al número de pares de electrones que conectan un átomo determinado con átomos de otros elementos.
Los compuestos iónicos (como el cloruro NaCl de sodio) - duros y refractarios porque existen poderosas fuerzas de atracción electrostática entre las cargas de sus iones ("+" y "-").
El ion cloro cargado negativamente atrae no sólo “su” ion Na+, sino también otros iones de sodio a su alrededor. Esto lleva al hecho de que cerca de cualquiera de los iones hay más de un ion con signo opuesto, sino varios (Fig. 1).
Arroz. 1
De hecho, hay 6 iones de sodio alrededor de cada ion de cloro y 6 iones de cloruro alrededor de cada ion de sodio.
Este empaquetamiento ordenado de iones se llama cristal iónico. Si se aísla un solo átomo de cloro en un cristal, entre los átomos de sodio que lo rodean ya no es posible encontrar aquel con el que reaccionó el cloro. Atraídos entre sí por fuerzas electrostáticas, los iones son extremadamente reacios a cambiar de ubicación bajo la influencia de fuerzas externas o un aumento de temperatura. Pero si la temperatura es muy alta (alrededor de 1500°C), entonces el NaCl se evapora, formando moléculas diatómicas. Esto sugiere que las fuerzas de unión covalentes nunca se desactivan por completo.
Los cristales iónicos se caracterizan por altas temperaturas de fusión, generalmente una banda prohibida significativa, tienen conductividad iónica a altas temperaturas y una serie de propiedades ópticas específicas (por ejemplo, transparencia en la región del espectro infrarrojo cercano). Pueden construirse a partir de iones monoatómicos y poliatómicos. Un ejemplo de cristales iónicos del primer tipo son los cristales de haluros de metales alcalinos y alcalinotérreos; Los aniones se organizan según la ley del empaquetamiento esférico denso o apilamiento esférico denso, los cationes ocupan los huecos correspondientes. Mayoría estructuras características este tipo es NaCl, CsCl, CaF2. Los cristales iónicos del segundo tipo se construyen a partir de cationes monoatómicos de los mismos metales y fragmentos aniónicos finitos o infinitos. Aniones terminales (residuos ácidos) - NO3-, SO42-, СО32-, etc. Los residuos ácidos se pueden conectar en cadenas interminables, capas o formar una estructura tridimensional en cuyas cavidades se ubican los cationes, como, por ejemplo, en las estructuras cristalinas de los silicatos. Para cristales iónicos, la energía se puede calcular. estructura cristalina U (ver tabla), aproximadamente igual a la entalpía de sublimación; los resultados concuerdan bien con los datos experimentales. Según la ecuación de Born-Mayer, para un cristal formado por iones formalmente cargados individualmente:
U = -A/R + Be-R/r - C/R6 - D/R8 + E0
- (R es la distancia interiónica más corta, A es la constante de Madelung, dependiendo de la geometría de la estructura, B y r son parámetros que describen la repulsión entre partículas, C/R6 y D/R8 caracterizan los correspondientes dipolo-dipolo y dipolo-cuadrupolo interacción de iones, E
- 0 - energía de punto cero, e
- - carga de electrones). A medida que el catión crece, aumenta la contribución de las interacciones dipolares.
Sección 3. ENLACE QUÍMICO
§ 3.7. Tipos de redes cristalinas
Los sólidos suelen tener una estructura cristalina. se caracteriza ubicación correcta partículas en puntos claramente definidos en el espacio. Al conectar mentalmente estos puntos con líneas rectas que se cruzan, se forma un marco espacial, que se llama red cristalina. Los puntos en los que se ubican las partículas se denominan nodos de red. Los nodos de una red imaginaria pueden contener iones, átomos o moléculas. Realizan un movimiento oscilante. Al aumentar la temperatura, aumenta la amplitud de las oscilaciones, lo que se manifiesta en la expansión térmica de los cuerpos.
Dependiendo del tipo de partículas y la naturaleza de la conexión entre ellas, se distinguen cuatro tipos de redes cristalinas: iónica, atómica, molecular y metálica.
Las redes cristalinas formadas por iones se denominan iones. están formados por sustancias con enlaces iónicos. Un ejemplo sería un cristal de cloruro de sodio, en el que, como ya se señaló, cada ion sodio está rodeado por seis iones cloruro y cada ion cloruro por seis iones sodio. El empaquetamiento más denso corresponde a esta disposición, si los iones se representan como esferas ubicadas en el cristal (figura 3.15). Muy a menudo, las redes cristalinas se representan como se muestra en la Fig. 3.16, donde sólo se indica la ubicación relativa de las partículas, pero no sus tamaños.
El número de partículas vecinas más cercanas que están estrechamente unidas a una partícula determinada en un cristal o en una molécula individual se llama número de coordinación.
En la red de cloruro de sodio, los números de coordinación de ambos iones son 6. Por lo tanto, es imposible aislar moléculas de sal individuales en un cristal de cloruro de sodio. no hay ninguno. El cristal completo debe considerarse como una macromolécula gigante que consta de el mismo numero iones Na + y С l - , Na n Cl n , donde n - un gran número (ver Fig. 3.15). Los enlaces entre iones en dicho cristal son bastante fuertes. Por tanto, las sustancias con red iónica tienen una dureza relativamente alta. Son refractarios y jóvenes.
La fusión de cristales iónicos provoca una violación de la orientación geométricamente correcta de los iones entre sí y una disminución en la fuerza del enlace entre ellos. Por tanto, sus masas fundidas conducen corriente eléctrica. Los compuestos iónicos generalmente se disuelven fácilmente en líquidos que consisten en moléculas polares, como el agua.
Arroz. 3.15. Disposición espacial de iones en la red iónica. NaCl (bolitas - iones de sodio)
Arroz. 3.16. celosía cristalina NaCl
Cristalino celosías, en nodos en los que se encuentran los átomos individuales se llaman atómicos. Los átomos en tales redes están conectados entre sí mediante fuertes enlaces covalentes. Un ejemplo es el diamante, una de las modificaciones del carbono. El diamante está formado por átomos de carbono, cada uno de los cuales está unido a cuatro átomos vecinos. Número de coordinación carbono en diamante - 4. La estructura del diamante se muestra en la Fig. 11.1. En la red de diamantes, como en la red de cloruro de sodio, no hay moléculas. Todo el cristal debe considerarse como una molécula gigante. EN química inorgánica famoso cantidad significativa Sustancias con una red cristalina atómica. Ellos tienen altas temperaturas de fusión (para diamantes por encima de 500°C), fuerte y duro, prácticamente insoluble en líquidos. La red cristalina atómica es característica del boro sólido, el silicio, el germanio y los compuestos de algunos elementos con carbono y silicio. Las redes cristalinas que constan de moléculas (polares y no polares) se denominan moleculares. Las moléculas en tales redes están conectadas entre sí por fuerzas intermoleculares relativamente débiles. Por tanto, las sustancias con red molecular tienen baja dureza, bajas temperaturas Fundiendo, insolubles o ligeramente solubles en agua, sus soluciones casi no conducen corriente eléctrica. Número sustancias inorgánicas con una red molecular es insignificante. Ejemplos de ellos son el hielo, el monóxido de carbono sólido (y V ) (“hielo seco”), agua sólida halogenada, sólida sustancias simples, formado por uno-( gases nobles), dos-( F 2, C l 2, r 2, l 2, H 2, O 2, N 2 ), tres- (O 3), cuatro- (G 4), ocho- ( S 8) moléculas atómicas. La red cristalina molecular del yodo se muestra en la Fig. 3.17. Más cristalino compuestos orgánicos tener una red molecular.
Arroz. 3.17. Red cristalina de yodo
Arroz. 3.18. Ilustración esquemática de una rejilla metálica.
En estado sólido, los metales forman redes cristalinas metálicas. Estos últimos generalmente se describen como una combinación de cationes metálicos combinados en uno. electrones de valencia, es decir, cargado negativamente” gas de electrones" Los electrones son atraídos electrostáticamente por los cationes, lo que garantiza la estabilidad de la red. En la figura. La figura 3.18 muestra una representación esquemática de una rejilla metálica. En la figura. 3.18 muestra una representación esquemática de una rejilla metálica ( electrones libres representado por puntos). Compárelo con otros tipos de redes cristalinas.
Mayoría sólidos tiene cristalino estructura, que se caracteriza Disposición estrictamente definida de partículas.. Si conectas las partículas con líneas convencionales, obtienes un marco espacial llamado red cristalina. Los puntos en los que se ubican las partículas cristalinas se denominan nodos de red. Los nodos de una red imaginaria pueden contener átomos, iones o moléculas.
Dependiendo de la naturaleza de las partículas ubicadas en los nodos y de la naturaleza de la conexión entre ellas, se distinguen cuatro tipos de redes cristalinas: iónica, metálica, atómica y molecular.
Iónico Se llaman redes en cuyos nodos hay iones.
Están formados por sustancias con enlaces iónicos. En los nodos de dicha red hay positivos y iones negativos, interconectados por interacción electrostática.
Las redes cristalinas iónicas tienen sales, álcalis, óxidos metales activos . Los iones pueden ser simples o complejos. Por ejemplo, en los sitios de la red de cloruro de sodio hay iones de sodio simples Na y cloro Cl − , y en los sitios de la red de sulfato de potasio se alternan iones de potasio simples K e iones de sulfato complejos S O 4 2 −.
Los enlaces entre iones en tales cristales son fuertes. Es por eso sustancias iónicas duro, refractario, no volátil. Estas sustancias son buenas. disolver en agua.
Red cristalina de cloruro de sodio.
Cristal de cloruro de sodio
Metal Se llaman celosías que constan de iones positivos y átomos metálicos y electrones libres.
Están formados por sustancias con unión metálica. En los nodos de la red metálica hay átomos e iones (ya sean átomos o iones, en los que los átomos se convierten fácilmente, renunciando a su electrones externos para uso general).
Estas redes cristalinas son características de sustancias simples de metales y aleaciones.
Los puntos de fusión de los metales pueden ser diferentes (desde \(–37\) °C para el mercurio hasta dos o tres mil grados). Pero todos los metales tienen una característica. brillo metalico, maleabilidad, ductilidad, conducir bien la electricidad y calidez.
Enrejado de cristal metálico
Hardware
Las redes atómicas se denominan redes cristalinas, en cuyos nodos hay átomos individuales conectados por enlaces covalentes.
Este tipo de celosía tiene un diamante - uno de modificaciones alotrópicas carbón. Las sustancias con una red cristalina atómica incluyen grafito, silicio, boro y germanio, así como sustancias complejas, por ejemplo carborundo SiC y sílice, cuarzo, cristal de roca, arena, que incluyen óxido de silicio (\(IV\)) Si O 2.
Estas sustancias se caracterizan alta resistencia y dureza. Entonces el diamante es el más duro. sustancia natural. Las sustancias con una red cristalina atómica tienen muy altos puntos de fusión y hirviendo. Por ejemplo, el punto de fusión de la sílice es \(1728\) °C, mientras que el del grafito es superior - \(4000\) °C. Los cristales atómicos son prácticamente insolubles.
Enrejado cristalino de diamante
Diamante
Molecular se llaman redes, en cuyos nodos hay moléculas conectadas por interacciones intermoleculares débiles.
A pesar de que dentro de las moléculas los átomos están conectados por enlaces covalentes muy fuertes, entre las moléculas mismas hay fuerzas débiles atracción intermolecular. Por lo tanto, los cristales moleculares tienen baja fuerza y dureza, puntos de fusión bajos y hirviendo. Muchos sustancias moleculares a temperatura ambiente son líquidos y gases. Estas sustancias son volátiles. Por ejemplo, el yodo cristalino y el monóxido de carbono sólido (\(IV\)) ("hielo seco") se evaporan sin pasar al estado líquido. Algunas sustancias moleculares tienen oler .
Este tipo de red tiene sustancias simples en estado sólido de agregación: gases nobles con moléculas monoatómicas(Él, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ), así como no metales con dos y moléculas poliatómicas (H 2, O 2, N 2, Cl 2, I 2, O 3, P 4, S 8).
Tienen una red cristalina molecular. también sustancias con covalente enlaces polares: agua - hielo, amoníaco sólido, ácidos, óxidos no metálicos. Mayoría compuestos orgánicos También hay cristales moleculares (naftaleno, azúcar, glucosa).
Los sólidos suelen tener una estructura cristalina. Se caracteriza por la correcta disposición de las partículas en puntos estrictamente definidos del espacio. Cuando estos puntos se conectan mentalmente mediante líneas rectas que se cruzan, se forma un marco espacial, que se llama red cristalina.
Los puntos donde se ubican las partículas se llaman nodos de red cristalina. Los nodos de una red imaginaria pueden contener iones, átomos o moléculas. Realizan movimientos oscilatorios. Al aumentar la temperatura, aumenta la amplitud de las oscilaciones, lo que se manifiesta en la expansión térmica de los cuerpos.
Dependiendo del tipo de partículas y la naturaleza de la conexión entre ellas, se distinguen cuatro tipos de redes cristalinas: iónica, atómica, molecular y metálica.
Las redes cristalinas formadas por iones se denominan iónicas. Están formados por sustancias con enlaces iónicos. Un ejemplo es un cristal de cloruro de sodio en el que, como ya se señaló, cada ión de sodio está rodeado por seis iones de cloruro y cada ión de cloruro por seis iones de sodio. Esta disposición corresponde al empaquetamiento más denso si los iones se representan como esferas ubicadas en el cristal. Muy a menudo, las redes cristalinas se representan como se muestra en la Fig., donde solo posición relativa partículas, pero no sus tamaños.
El número de partículas vecinas más cercanas a una partícula dada en un cristal o en una molécula individual se llama numero de coordinacion.
En la red de cloruro de sodio, los números de coordinación de ambos iones son 6. Por tanto, en un cristal de cloruro de sodio es imposible aislar moléculas de sal individuales. No hay ninguno. El cristal completo debe considerarse como una macromolécula gigante que consta de un número igual de iones Na + y Cl -, Na n Cl n, donde n es un número grande. Los enlaces entre iones en dicho cristal son muy fuertes. Por tanto, las sustancias con red iónica tienen una dureza relativamente alta. Son refractarios y de bajo vuelo.
La fusión de cristales iónicos provoca una alteración de la orientación geométricamente correcta de los iones entre sí y una disminución de la fuerza del enlace entre ellos. Por tanto, sus masas fundidas conducen corriente eléctrica. Los compuestos iónicos generalmente se disuelven fácilmente en líquidos que consisten en moléculas polares, como el agua.
Las redes cristalinas, en cuyos nodos hay átomos individuales, se llaman atómicas. Los átomos de estas redes están conectados entre sí mediante fuertes enlaces covalentes. Un ejemplo es el diamante, una de las modificaciones del carbono. El diamante está formado por átomos de carbono, cada uno de los cuales está unido a cuatro átomos vecinos. El número de coordinación del carbono en el diamante es 4. 
. En la red de diamantes, como en la red de cloruro de sodio, no hay moléculas. Todo el cristal debe considerarse como una molécula gigante. La red cristalina atómica es característica del boro sólido, el silicio, el germanio y los compuestos de algunos elementos con carbono y silicio.
Las redes cristalinas que constan de moléculas (polares y no polares) se denominan moleculares.
Las moléculas en tales redes están conectadas entre sí por fuerzas intermoleculares relativamente débiles. Por tanto, las sustancias con red molecular tienen baja dureza y bajo punto de fusión, son insolubles o poco solubles en agua y sus soluciones casi no conducen corriente eléctrica. La cantidad de sustancias inorgánicas con una red molecular es pequeña.
Ejemplos de ellos son hielo, monóxido de carbono (IV) sólido (“hielo seco”), haluros de hidrógeno sólidos, sustancias sólidas simples formadas por uno (gases nobles), dos (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2 , O 2 , N 2), tres (O 3), cuatro (P 4), ocho (S 8) moléculas atómicas. La red cristalina molecular del yodo se muestra en la Fig. 
. La mayoría de los compuestos orgánicos cristalinos tienen una red molecular.
