15 types de réseau cristallin de chlorure de sodium. Réseau cristallin de chlorure de sodium NaCl

« Réseau cristallin » - Tâche : Déterminer le type de liaison chimique dans ces composés : Classification des solides. Caractéristiques des principaux types de réseaux cristallins. Le sujet de la leçon est LES TREILLIS DE CRISTAL. HCl, Cl2, H2O, NaBr, BaCl2, CaS, O2, NH3, CO2, C.

«Chimie des réseaux cristallins» - Types de réseaux cristallins. Les substances avec ACR ont des points de fusion élevés et une dureté accrue. Les points de placement des particules sont appelés nœuds du réseau cristallin. Le réseau cristallin d’un diamant est illustré ci-dessus. Évaluer vos propres progrès. Loi de constance de composition. Atomique. Les réseaux cristallins ioniques sont ceux dont les nœuds contiennent des ions.

« Substances cristallines et amorphes » - Soufre S8. Iode I2. Solide. Exemples : substances simples (H2, N2, O2, F2, P4, S8, Ne, He), substances complexes(CO2, H2O, sucre C12H22O11, etc.). L'état d'agrégation d'une substance (en prenant l'exemple de l'oxygène O2). Il n’y a pas de disposition stricte des particules, ni de réseau cristallin. Propriétés des substances : 1) éclat métallique, 2) conductivité thermique et électrique, 3) malléabilité et ductilité, 4) opacité.

Polycristal d'améthyste (un type de quartz). Corps amorphes. Sucette. Propriétés solides. Ambre. Druse de cristaux de cristal de roche. Cristaux. Métal polycristallin. Monocristal Sel gemme. Druze Marion. Monocristal Spar. Corps amorphe. Monocristal de cristal de roche. Propriétés physiques des corps amorphes : 1. Informe 2. Absence de point de fusion 3. Isotropie.

« Corps cristallins et amorphes » - Objectif : identifier les différences dans les propriétés des cristaux et des corps amorphes. Les cristaux ont un point de fusion corps amorphes– plage de température (fluidité). Équipement : loupe, collection de minéraux et rochers, collection de métaux. Les polycristaux sont isotropes. Les cristaux sont anisotropes, les corps amorphes sont isotropes. Disponibilité température constante fusion.

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Les solides ont généralement une structure cristalline. Il se caractérise par la disposition correcte des particules en des points strictement définis de l'espace. Lorsque ces points sont mentalement reliés par des lignes droites qui se croisent, un cadre spatial se forme, appelé réseau cristallin. Les points où se trouvent les particules sont appelés nœuds du réseau cristallin. Les nœuds d'un réseau imaginaire peuvent contenir des ions, des atomes ou des molécules. Ils effectuent des mouvements oscillatoires. Avec l'augmentation de la température, l'amplitude des oscillations augmente, ce qui se manifeste par dilatation thermique tél.

Selon le type de particules et la nature de la connexion entre elles, on distingue 4 types de réseaux cristallins : ionique (NaCl, KCl), atomique, moléculaire et métallique.

Les réseaux cristallins constitués d'ions sont appelés ionique. Ils sont formés de substances possédant des liaisons ioniques. Un exemple est un cristal de chlorure de sodium, dans lequel chaque ion sodium est entouré de 6 ions chlorure et chaque ion chlorure est entouré de 6 ions sodium.

réseau cristallin de NaCl

Le nombre de particules voisines les plus proches et étroitement adjacentes à une particule donnée dans un cristal ou une molécule individuelle est appelé numéro focal.

Dans le réseau NaCl, les nombres de coordination des deux ions sont égaux à 6. Ainsi, dans un cristal de NaCl, il est impossible d'isoler des molécules de sel individuelles. Il n'y en a pas. Le cristal entier doit être considéré comme une macromolécule géante constituée de nombre égal ions Na + et Cl -, Na n Cl n – où n est un grand nombre. Les liaisons entre les ions dans un tel cristal sont très fortes. Par conséquent, les substances possédant un réseau ionique ont une dureté relativement élevée. Ils sont réfractaires et volent à basse altitude.

La fusion des cristaux ioniques entraîne une perturbation de l'orientation géométriquement correcte des ions les uns par rapport aux autres et une diminution de la force de la liaison entre eux. Par conséquent, leurs masses fondues conduisent le courant électrique. Composés ioniques, en règle générale, se dissolvent facilement dans des liquides constitués de molécules polaires, comme l'eau.

Réseaux cristallins, aux nœuds desquels se trouvent atomes individuels, sont appelés atomique. Les atomes de ces réseaux sont reliés les uns aux autres par de fortes liaisons covalentes. Un exemple est le diamant, une des modifications du carbone. Le diamant est constitué d’atomes de carbone dont chacun est lié à 4 atomes voisins. Le numéro de coordination du carbone dans le diamant est 4. Les substances possédant un réseau cristallin atomique ont haute température point de fusion (pour le diamant supérieur à 3500 o C), solide et dur, pratiquement insoluble dans l'eau.

Les réseaux cristallins constitués de molécules (polaires et non polaires) sont appelés moléculaire. Les molécules de ces réseaux sont reliées les unes aux autres par des forces intermoléculaires relativement faibles. Par conséquent, les substances ayant un réseau moléculaire ont une faible dureté et un faible point de fusion, sont insolubles ou légèrement solubles dans l'eau et leurs solutions ne conduisent presque pas le courant électrique. Des exemples en sont la glace, le CO 2 solide (« glace carbonique »), les halogènes, les cristaux d'hydrogène, d'oxygène, d'azote, les gaz rares, etc.

Valence

Une caractéristique quantitative importante montrant le nombre d’atomes en interaction dans la molécule résultante est valence– la propriété des atomes d’un élément à se joindre certain nombre atomes d'autres éléments.

La valence est déterminée quantitativement par le nombre d'atomes d'hydrogène, qui cet élément peut ajouter ou remplacer. Ainsi, par exemple, dans acide fluorhydrique(HF) le fluor est monovalent, dans l'ammoniac (NH 3) l'azote est trivalent, dans l'hydrogène silicium (SiH 4 - silane) le silicium est tétravalent, etc.

Plus tard, avec le développement des idées sur la structure des atomes, la valence des éléments a commencé à être associée au nombre d'électrons non appariés (valence), grâce auxquels la liaison entre les atomes est réalisée. Ainsi, la valence est déterminée par le nombre d'électrons non appariés dans un atome qui participent à la formation d'une liaison chimique (à l'état fondamental ou excité). En général, la valence est égale au nombre de paires d'électrons reliant un atome donné aux atomes d'autres éléments.

La plupart des substances se caractérisent par la capacité, selon les conditions, d'être dans l'un des trois états d'agrégation : solide, liquide ou gazeux.

Par exemple, l'eau à pression normale dans la plage de température de 0 à 100 °C est un liquide à des températures supérieures à 100 °C ; elle ne peut exister que dans état gazeux, et à des températures inférieures à 0 o C, c'est une substance solide.
Les substances à l'état solide sont divisées en amorphes et cristallines.

Un trait caractéristique des substances amorphes est l'absence de point de fusion clair : leur fluidité augmente progressivement avec l'augmentation de la température. Les substances amorphes comprennent des composés tels que la cire, la paraffine, la plupart des plastiques, le verre, etc.

Cependant, les substances cristallines ont un point de fusion spécifique, c'est-à-dire une substance à structure cristalline passe de l'état solide à l'état liquide non pas progressivement, mais brusquement, lorsqu'elle atteint une température spécifique. Un exemple de substances cristallines est sel de table, sucre, glace.

La différence est propriétés physiques Les solides amorphes et cristallins sont déterminés principalement par les caractéristiques structurelles de ces substances. Quelle est la différence entre une substance amorphe et état cristallin, est plus facile à comprendre à partir de l’illustration suivante :

Comme vous pouvez le constater, dans une substance amorphe, contrairement à une substance cristalline, il n'y a pas d'ordre dans la disposition des particules. Si, dans une substance cristalline, vous reliez mentalement deux atomes proches l'un de l'autre par une ligne droite, vous constaterez que les mêmes particules se trouveront sur cette ligne à des intervalles strictement définis :

Ainsi, dans le cas de substances cristallines, nous pouvons parler d'un concept tel que réseau cristallin.

Réseau cristallin appelé cadre spatial reliant les points de l’espace dans lesquels se trouvent les particules qui forment le cristal.

Les points de l'espace où se trouvent les particules formant le cristal sont appelés nœuds du réseau cristallin .

Selon les particules situées aux nœuds du réseau cristallin, on les distingue : moléculaire, atomique, ionique Et réseaux cristallins métalliques .

Dans les nœuds réseau cristallin moléculaire

Il existe des molécules dans lesquelles les atomes sont reliés par de fortes liaisons covalentes, mais les molécules elles-mêmes sont maintenues les unes près des autres par de faibles forces intermoléculaires. En raison d'une telle faiblesse interactions intermoléculaires les cristaux avec un réseau moléculaire sont fragiles. Ces substances diffèrent des substances ayant d'autres types de structure par des points de fusion et d'ébullition nettement inférieurs, ne conduisent pas le courant électrique et peuvent ou non se dissoudre dans divers solvants. Les solutions de ces composés peuvent ou non conduire le courant électrique, selon la classe du composé. Les composés avec un réseau cristallin moléculaire comprennent de nombreuses substances simples - des non-métaux (durcis avec H 2, O 2, Cl 2, soufre rhombique S 8, phosphore blanc P 4), ainsi que de nombreuses substances complexes - composés d'hydrogène non-métaux, acides, oxydes de non-métaux, la plupart matière organique. Il est à noter que si une substance est à l'état gazeux ou liquide, il est inapproprié de parler de réseau cristallin moléculaire : il est plus correct d'utiliser le terme - type moléculaire bâtiments.

Dans les nœuds réseau cristallin atomique

il y a des atomes. De plus, tous les nœuds d’un tel réseau cristallin sont « liés » entre eux par de fortes liaisons covalentes en un seul cristal. En fait, un tel cristal est une molécule géante. En raison de leurs caractéristiques structurelles, toutes les substances possédant un réseau cristallin atomique sont solides, ont des points de fusion élevés, sont chimiquement inactives, insolubles dans l'eau ou dans les solvants organiques, et leurs matières fondues ne conduisent pas le courant électrique. Il ne faut pas oublier que les substances contenant type atomique les structures de substances simples comprennent le bore B, le carbone C (diamant et graphite), le silicium Si, celles de substances complexes - dioxyde de silicium SiO 2 (quartz), carbure de silicium SiC, nitrure de bore BN.

Pour les substances avec réseau cristallin ionique

les sites du réseau contiennent des ions reliés les uns aux autres par des liaisons ioniques.
Depuis liaisons ioniques sont assez solides, les substances avec un réseau ionique ont une dureté et un caractère réfractaire relativement élevés. Le plus souvent, ils sont solubles dans l'eau et leurs solutions, comme les matières fondues, conduisent le courant électrique.
Les substances dotées d'un réseau cristallin ionique comprennent les sels métalliques et d'ammonium (NH 4 +), les bases et les oxydes métalliques. Un signe certain La structure ionique d'une substance est la présence dans sa composition d'atomes d'un métal typique et d'un non-métal.

observé dans les cristaux de métaux libres, par exemple le sodium Na, le fer Fe, le magnésium Mg, etc. Dans le cas d'un réseau cristallin métallique, ses nœuds contiennent des cations et des atomes métalliques, entre lesquels se déplacent les électrons. Dans ce cas, les électrons en mouvement s'attachent périodiquement aux cations, neutralisant ainsi leur charge, et les atomes de métal neutre individuels « libèrent » en retour certains de leurs électrons, se transformant à leur tour en cations. En fait, les électrons « libres » n’appartiennent pas à des atomes individuels, mais au cristal entier.

De telles caractéristiques structurelles font que les métaux conduisent bien la chaleur et le courant électrique et ont souvent une ductilité élevée (malléabilité).
L’étendue des températures de fusion des métaux est très large. Par exemple, le point de fusion du mercure est d'environ moins 39°C (liquide dans des conditions normales) et celui du tungstène est de 3422°C. Il convient de noter que dans des conditions normales, tous les métaux, à l'exception du mercure, sont des solides.

La plupart des solides ont cristalline structure qui se caractérise disposition strictement définie des particules. Si vous connectez les particules avec des lignes conventionnelles, vous obtenez un cadre spatial appelé réseau cristallin. Les points où se trouvent les particules cristallines sont appelés nœuds du réseau. Les nœuds d'un réseau imaginaire peuvent contenir des atomes, des ions ou des molécules.

Selon la nature des particules situées aux nœuds et la nature de la connexion entre elles, on distingue quatre types de réseaux cristallins : ionique, métallique, atomique et moléculaire.

Ionique sont appelés réseaux dans les nœuds desquels se trouvent des ions.

Ils sont formés de substances possédant des liaisons ioniques. Aux nœuds d'un tel réseau il y a des valeurs positives et ions négatifs, interconnectés par interaction électrostatique.

Les réseaux cristallins ioniques contiennent des sels, des alcalis, oxydes métaux actifs . Les ions peuvent être simples ou complexes. Par exemple, sur les sites du réseau du chlorure de sodium, il y a des ions sodium simples Na et du chlore Cl − , et sur les sites du réseau du sulfate de potassium, des ions potassium simples K et des ions sulfate complexes S O 4 2 − alternent.

Les liaisons entre les ions dans ces cristaux sont fortes. C'est pourquoi substances ioniques dur, réfractaire, non volatil. De telles substances sont bonnes dissoudre dans l'eau.

Réseau cristallin de chlorure de sodium

Cristal de chlorure de sodium

Métal sont appelés des treillis constitués de ions positifs et les atomes métalliques et les électrons libres.

Ils sont formés de substances avec liaison métallique. Aux nœuds du réseau métallique se trouvent des atomes et des ions (soit des atomes, soit des ions, en lesquels les atomes se transforment facilement, abandonnant leur électrons externes pour usage général).

De tels réseaux cristallins sont caractéristiques des substances simples constituées de métaux et d'alliages.

Les points de fusion des métaux peuvent être différents (de \(–37\) °C pour le mercure à deux à trois mille degrés). Mais tous les métaux ont une caractéristique éclat métallique, malléabilité, ductilité, bien conduire l'électricité et de la chaleur.

Treillis cristallin en métal

Matériel

Les réseaux atomiques sont appelés réseaux cristallins, aux nœuds desquels se trouvent des atomes individuels reliés par des liaisons covalentes.

Ce type de treillis comporte un diamant - l'un des modifications allotropiques carbone. Les substances possédant un réseau cristallin atomique comprennent graphite, silicium, bore et germanium, ainsi que des substances complexes, par exemple le carborundum SiC et silice, quartz, cristal de roche, sable, qui comprennent l'oxyde de silicium (\(IV\)) Si O 2.

Ces substances sont caractérisées haute résistance et la dureté. Donc le diamant est le plus dur substance naturelle. Les substances possédant un réseau cristallin atomique ont des propriétés très points de fusion élevés et bouillante. Par exemple, le point de fusion de la silice est de \(1728\) °C, tandis que pour le graphite, il est plus élevé - \(4000\) °C. Les cristaux atomiques sont pratiquement insolubles.

Réseau cristallin de diamant

Diamant

Moléculaire sont appelés réseaux, aux nœuds desquels se trouvent des molécules reliées par de faibles interactions intermoléculaires.

Malgré le fait qu'à l'intérieur des molécules, les atomes sont reliés par des liaisons covalentes très fortes, il existe entre les molécules elles-mêmes forces faibles attraction intermoléculaire. Par conséquent, les cristaux moléculaires ont faible résistance et la dureté, basses températures fusion et bouillante. Beaucoup substances moléculairesà température ambiante, ce sont des liquides et des gaz. Ces substances sont volatiles. Par exemple, l’iode cristallin et le monoxyde de carbone solide (\(IV\)) (« neige carbonique ») s’évaporent sans se transformer en état liquide. Certaines substances moléculaires ont odeur .

Les substances simples à l’état solide d’agrégation ont ce type de réseau : gaz nobles Avec molécules monoatomiques(Il, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ), ainsi que les non-métaux à deux et molécules polyatomiques (H 2, O 2, N 2, Cl 2, I 2, O 3, P 4, S 8).

Ils ont un réseau cristallin moléculaireégalement des substances avec covalent liaisons polaires: eau - glace, ammoniaque solide, acides, oxydes non métalliques. Majorité composés organiques sont également des cristaux moléculaires (naphtalène, sucre, glucose).

La plupart des solides ont structure cristalline , dans lequel les particules à partir desquelles il est « construit » sont dans dans un certain ordre, créant ainsi réseau cristallin. Il est construit à partir de répétitions identiques unités structurelles - cellules unitaires, qui communique avec les cellules voisines, formant des nœuds supplémentaires. En conséquence, il existe 14 réseaux cristallins différents.

Types de réseaux cristallins.

Selon les particules qui se trouvent aux nœuds du réseau, on les distingue :

• réseau cristallin métallique;
• réseau cristallin ionique;
• réseau cristallin moléculaire;
• réseau cristallin macromoléculaire (atomique).

Liaison métallique dans les réseaux cristallins.

Les cristaux ioniques ont une fragilité accrue, car un changement dans le réseau cristallin (même léger) conduit au fait que des ions de même charge commencent à se repousser et que des liaisons se brisent, des fissures et des fissures se forment.

Liaison moléculaire des réseaux cristallins.

La principale caractéristique de la liaison intermoléculaire est sa « faiblesse » (van der Waals, hydrogène).

C'est la structure de la glace. Chaque molécule d'eau est reliée par des liaisons hydrogène aux 4 molécules qui l'entourent, ce qui donne une structure tétraédrique.

La liaison hydrogène explique le point d'ébullition élevé, le point de fusion et la faible densité ;

Connexion macromoléculaire des réseaux cristallins.

Il y a des atomes aux nœuds d’un réseau cristallin. Ces cristaux sont divisés en 3 types :

• cadre;
• chaîne;
• structures en couches.

Structure du cadre le diamant est l’une des substances les plus dures de la nature. L'atome de carbone forme 4 liaisons covalentes identiques, ce qui indique la forme tétraèdre régulier (sp 3 - hybridation). Chaque atome possède une paire d’électrons non liants, qui peuvent également se lier aux atomes voisins. En conséquence, un réseau tridimensionnel se forme, dans les nœuds duquel se trouvent uniquement des atomes de carbone.

Il faut beaucoup d'énergie pour détruire une telle structure ; le point de fusion de ces composés est élevé (pour le diamant, il est de 3 500°C).

Structures en couches parlent de la présence de liaisons covalentes au sein de chaque couche et de faibles liaisons de Van der Waals entre les couches.

Prenons un exemple : le graphite. Chaque atome de carbone est dans sp 2 - hybridation. Le 4ème électron non apparié forme une liaison de Van der Waals entre les couches. La 4ème couche est donc très mobile :

Les liaisons sont faibles, elles sont donc faciles à rompre, ce qui peut être observé au crayon - « propriété d'écriture » - la 4ème couche reste sur le papier.

Le graphite est un excellent conducteur courant électrique(les électrons sont capables de se déplacer le long du plan de la couche).

Structures de chaîne contiennent des oxydes (par exemple, DONC 3 ), qui cristallise sous forme d'aiguilles brillantes, de polymères, certains substances amorphes, silicates (amiante).