Kalimi i një lënde nga një gjendje e ngurtë kristalore në një lëng quhet shkrirja. Për të shkrirë një trup të ngurtë kristalor, ai duhet të nxehet në një temperaturë të caktuar, domethënë duhet të furnizohet nxehtësia.Temperatura në të cilën një substancë shkrihet quhetpika e shkrirjes së substancës.
Procesi i kundërt është kalimi nga gjendje e lëngshme në një të ngurtë - ndodh kur temperatura ulet, d.m.th., nxehtësia hiqet. Kalimi i një lënde nga një gjendje e lëngshme në një gjendje të ngurtë quhetforcim , ose Kristallizim . Temperatura në të cilën një substancë kristalizohet quhettemperatura e kristalittions .
Përvoja tregon se çdo substancë kristalizohet dhe shkrihet në të njëjtën temperaturë.
Figura tregon një grafik të varësisë nga temperatura trup kristalor(akulli) nga koha e ngrohjes (nga pika A drejt e në temë D) dhe koha e ftohjes (nga pika D drejt e në temë K). Në të boshti horizontal tregohet koha dhe vija vertikale është temperatura.
Grafiku tregon se vëzhgimi i procesit filloi që nga momenti kur temperatura e akullit ishte -40 °C, ose, siç thonë ata, temperatura ishte momenti i fillimit koha tfillim= -40 °C (pika A në grafik). Me ngrohje të mëtejshme, temperatura e akullit rritet (në grafik ky është seksioni AB). Temperatura rritet në 0 °C - temperatura e shkrirjes së akullit. Në 0°C, akulli fillon të shkrihet dhe temperatura e tij ndalon së rrituri. Gjatë gjithë kohës së shkrirjes (d.m.th. derisa të shkrihet i gjithë akulli), temperatura e akullit nuk ndryshon, edhe pse djegësi vazhdon të digjet dhe rrjedhimisht furnizohet nxehtësia. Procesi i shkrirjes korrespondon me seksionin horizontal të grafikut dielli . Vetëm pasi i gjithë akulli është shkrirë dhe shndërruar në ujë, temperatura fillon të rritet përsëri (seksioni CD). Pasi temperatura e ujit të arrijë +40 °C, djegësi fiket dhe uji fillon të ftohet, d.m.th., nxehtësia hiqet (për ta bërë këtë, mund të vendosni një enë me ujë në një enë tjetër më të madhe me akull). Temperatura e ujit fillon të ulet (seksioni DE). Kur temperatura arrin 0 °C, temperatura e ujit ndalon së uluri, pavarësisht se nxehtësia ende hiqet. Ky është procesi i kristalizimit të ujit - formimi i akullit (seksioni horizontal E.F.). Derisa i gjithë uji të kthehet në akull, temperatura nuk do të ndryshojë. Vetëm pas kësaj temperatura e akullit fillon të ulet (seksioni FK).
Pamja e grafikut të marrë shpjegohet si më poshtë. Vendndodhja është ndezur AB Për shkak të nxehtësisë së furnizuar, energjia mesatare kinetike e molekulave të akullit rritet dhe temperatura e tij rritet. Vendndodhja është ndezur dielli e gjithë energjia e marrë nga përmbajtja e balonës harxhohet për shkatërrimin e rrjetës së kristalit të akullit: rregullimi hapësinor i rregulluar i molekulave të tij zëvendësohet me një të çrregullt, distanca midis molekulave ndryshon, d.m.th. Molekulat riorganizohen në atë mënyrë që substanca të bëhet e lëngshme. Energjia mesatare kinetike e molekulave nuk ndryshon, kështu që temperatura mbetet e pandryshuar. Rritje e mëtejshme e temperaturës së ujit të shkrirë të akullit (në zonë CD) nënkupton një rritje të energjisë kinetike të molekulave të ujit për shkak të nxehtësisë së furnizuar nga djegësi.
Kur ftohni ujin (seksioni DE) i hiqet një pjesë e energjisë, molekulat e ujit lëvizin me shpejtësi më të ulët, energjia mesatare kinetike e tyre bie - temperatura ulet, uji ftohet. Në 0°C (seksioni horizontal E.F.) molekulat fillojnë të rreshtohen në një rend të caktuar, duke formuar një rrjetë kristali. Derisa të përfundojë ky proces, temperatura e substancës nuk do të ndryshojë, pavarësisht nga largimi i nxehtësisë, që do të thotë se gjatë ngurtësimit, lëngu (uji) lëshon energji. Kjo është pikërisht energjia që thithi akulli, duke u shndërruar në lëng (seksioni dielli). Energjia e brendshme e një lëngu është më e madhe se ajo e të ngurta. Pas shkrirjes (dhe kristalizimit) energjia e brendshme trupi ndryshon papritur.
Metalet që shkrihen në temperatura mbi 1650 ºС quhen zjarrdurues(titani, krom, molibden, etj.). Më së shumti ngrohjes Pika e shkrirjes së tungstenit është rreth 3400 °C. Metalet zjarrduruese dhe përbërjet e tyre përdoren si materiale rezistente ndaj nxehtësisë në ndërtimin e avionëve, prodhimin e raketave dhe teknologjinë hapësinore, energji bërthamore.
Le të theksojmë edhe një herë se kur shkrihet, një substancë thith energji. Gjatë kristalizimit, përkundrazi, i jep mjedisi. Duke marrë një sasi të caktuar nxehtësie të lëshuar gjatë kristalizimit, mediumi nxehet. Kjo është e njohur për shumë zogj. Nuk është çudi që ato mund të shihen në dimër në mot të ftohtë të ulur mbi akullin që mbulon lumenjtë dhe liqenet. Për shkak të çlirimit të energjisë kur formohet akulli, ajri mbi të është disa gradë më i ngrohtë se në pemët në pyll, dhe zogjtë përfitojnë nga kjo.
Shkrirja e substancave amorfe.
Disponueshmëria e një të caktuar pikat e shkrirjes- Kjo shenjë e rëndësishme substanca kristalore. Nga kjo veçori ato mund të dallohen lehtësisht trupa amorfë, të cilat klasifikohen edhe si lëndë të ngurta. Këto përfshijnë, në veçanti, qelqin, rrëshirat shumë viskoze dhe plastikën.
Substancat amorfe(ndryshe nga ato kristalore) nuk kanë një pikë shkrirjeje specifike - ato nuk shkrihen, por zbuten. Kur nxehet, një copë xhami, për shembull, së pari bëhet e butë nga e forta, ajo lehtë mund të përkulet ose shtrihet; në një temperaturë më të lartë, pjesa fillon të ndryshojë formën e saj nën ndikimin e gravitetit të saj. Ndërsa nxehet, masa e trashë viskoze merr formën e enës në të cilën shtrihet. Kjo masë fillimisht është e trashë, si mjalti, më pas si kosi dhe në fund bëhet pothuajse i njëjti lëng me viskozitet të ulët si uji. Sidoqoftë, këtu është e pamundur të tregohet një temperaturë e caktuar e kalimit të një ngurte në lëng, pasi nuk ekziston.
Arsyet për këtë qëndrojnë në ndryshimin thelbësor në strukturën e trupave amorfë nga struktura e atyre kristalore. Atomet në trupat amorfë janë të renditur në mënyrë të rastësishme. Trupat amorfë në strukturën e tyre u ngjajnë lëngjeve. Tashmë në gotë të ngurtë, atomet janë renditur rastësisht. Kjo do të thotë se rritja e temperaturës së qelqit vetëm rrit gamën e dridhjeve të molekulave të tij, duke i dhënë ato gradualisht gjithnjë e më të mëdha. më shumë liri lëvizjes. Prandaj, xhami zbutet gradualisht dhe nuk shfaq një tranzicion të mprehtë "ngurtë-lëng", karakteristik për kalimin nga rregullimi i molekulave në në mënyrë strikte tek të çrregullt.
Nxehtësia e shkrirjes.
Nxehtësia e shkrirjesështë sasia e nxehtësisë që duhet t'i jepet një substance kur presion konstant Dhe temperaturë konstante, temperaturë të barabartë shkrirja për ta transformuar plotësisht atë nga një gjendje e ngurtë kristalore në një të lëngshme. Nxehtësia e shkrirjes është e barabartë me sasinë e nxehtësisë që lirohet gjatë kristalizimit të një lënde nga gjendja e lëngshme. Gjatë shkrirjes, e gjithë nxehtësia që i jepet një substance shkon për të rritur energjinë potenciale të molekulave të saj. Energjia kinetike nuk ndryshon pasi shkrirja ndodh në një temperaturë konstante.
Duke studiuar në mënyrë eksperimentale shkrirjen e substancave të ndryshme me të njëjtën masë, mund të vërehet se për t'i shndërruar ato në lëng kërkohet sasi të ndryshme ngrohtësi. Për shembull, për të shkrirë një kilogram akull, duhet të shpenzoni 332 J energji, dhe për të shkrirë 1 kg plumb - 25 kJ.
Sasia e nxehtësisë së lëshuar nga trupi konsiderohet negative. Prandaj, kur llogaritet sasia e nxehtësisë së lëshuar gjatë kristalizimit të një lënde me masë m, duhet të përdorni të njëjtën formulë, por me një shenjë minus:
Nxehtësia e djegies.
Nxehtësia e djegies(ose vlera kalorifike, përmbajtjen e kalorive) është sasia e nxehtësisë që çlirohet kur djegie e plotë karburant.
Për të ngrohur trupat, shpesh përdoret energjia e lëshuar gjatë djegies së karburantit. Karburanti konvencional (qymyri, nafta, benzina) përmban karbon. Gjatë djegies, atomet e karbonit kombinohen me atomet e oksigjenit në ajër për të formuar molekula të dioksidit të karbonit. Energjia kinetike e këtyre molekulave rezulton të jetë më e madhe se ajo e grimcave origjinale. Rrit energjia kinetike molekulat gjatë djegies quhen çlirim energjie. Energjia e çliruar gjatë djegies së plotë të karburantit është nxehtësia e djegies së këtij karburanti.
Nxehtësia e djegies së karburantit varet nga lloji i karburantit dhe masa e tij. Si më shumë masë karburanti, pra më shumë sasi nxehtësia e çliruar gjatë djegies së plotë të saj.
Sasia fizike që tregon se sa nxehtësi lirohet gjatë djegies së plotë të karburantit që peshon 1 kg quhet nxehtësia specifike e djegies së karburantit.Nxehtësia specifike e djegies përcaktohet me shkronjëqdhe matet në xhaul për kilogram (J/kg).
Sasia e nxehtësisë P lirohet gjatë djegies m kg karburant përcaktohet me formulën:
Për të gjetur sasinë e nxehtësisë së lëshuar gjatë djegies së plotë të karburantit të një mase arbitrare, ju duhet ngrohje specifike djegia e këtij karburanti shumëzuar me masën e tij.
Siç e dimë tashmë, një substancë mund të ekzistojë në tre gjendje grumbullimi: të gaztë, vështirë Dhe lëngshme. Oksigjeni, i cili në kushte normale është në gjendje të gaztë, në një temperaturë prej -194 ° C shndërrohet në një lëng kaltërosh dhe në një temperaturë prej -218,8 ° C shndërrohet në një masë të ngjashme me borën me kristale blu.
Gama e temperaturës për ekzistencën e një substance në gjendje të ngurtë përcaktohet nga pikat e vlimit dhe shkrirjes. Lëndët e ngurta atje jane kristalore Dhe amorfe.
U substanca amorfe nuk ka pikë fikse shkrirjeje - kur nxehen, ato gradualisht zbuten dhe kthehen në një gjendje të lëngshme. Në këtë gjendje, për shembull, gjenden rrëshira dhe plastelinë të ndryshme.
Substancat kristalore Ato dallohen nga rregullimi i rregullt i grimcave nga të cilat përbëhen: atomet, molekulat dhe jonet, në pika të përcaktuara rreptësisht në hapësirë. Kur këto pika lidhen me vija të drejta, krijohet një kornizë hapësinore, ajo quhet rrjetë kristalore. Pikat në të cilat ndodhen grimcat kristal quhen nyjet e rrjetës.
Nyjet e rrjetës që imagjinojmë mund të përmbajnë jone, atome dhe molekula. Këto grimca bëjnë lëvizjet osciluese. Kur rritet temperatura rritet edhe diapazoni i këtyre luhatjeve, gjë që çon në zgjerim termik tel.
Në varësi të llojit të grimcave të vendosura në nyjet e rrjetës kristalore dhe natyrës së lidhjes midis tyre, dallohen katër lloje të grilave kristalore: jonike, atomike, molekulare Dhe metalike.
Jonike Këto quhen rrjeta kristalore në të cilat jonet ndodhen në nyje. Ato formohen nga substanca me lidhje jonike, të cilat mund të lidhin si jonet e thjeshta Na+, Cl- dhe kompleksin SO24-, OH-. Kështu, grilat kristalore jonike kanë kripëra, disa okside dhe hidroksile të metaleve, d.m.th. ato substanca në të cilat ekziston një lidhje kimike jonike. Konsideroni një kristal të klorurit të natriumit ai përbëhet nga jone Na+ dhe negative CL- të alternuara pozitivisht, së bashku ato formojnë një rrjetë në formë kubi. Lidhjet midis joneve në një kristal të tillë janë jashtëzakonisht të qëndrueshme. Për shkak të kësaj, substancat me një rrjetë jonike kanë forcë dhe fortësi relativisht të lartë, ato janë refraktare dhe jo të paqëndrueshme.
Atomike Rrjetat kristalore janë ato rrjeta kristalore, nyjet e të cilave përmbajnë atome individuale. Në rrjeta të tilla, atomet janë të lidhur me njëri-tjetrin shumë fort lidhje kovalente. Për shembull, diamanti është një nga modifikimet alotropike karbonit.
Substancat me një rrjetë kristalore atomike nuk janë shumë të zakonshme në natyrë. Këto përfshijnë bor kristalor, silikon dhe germanium, si dhe substanca komplekse, për shembull, ato që përmbajnë oksid silikoni (IV) - SiO 2: silicë, kuarc, rërë, kristal shkëmbi.
Shumica dërrmuese e substancave me një rrjetë kristalore atomike kanë pika shkrirjeje shumë të larta (për diamantin tejkalon 3500 ° C), substanca të tilla janë të forta dhe të forta, praktikisht të patretshme.
molekulare Këto quhen rrjeta kristalore në të cilat molekulat ndodhen në nyjet. Lidhjet kimike në këto molekula mund të jenë gjithashtu polare (HCl, H 2 0) ose jo polare (N 2, O 3). Dhe megjithëse atomet brenda molekulave janë të lidhur me lidhje kovalente shumë të forta, midis vetë molekulave ekziston një forca të dobëta tërheqja ndërmolekulare. Kjo është arsyeja pse substancat me rrjeta kristalore molekulare karakterizohen nga fortësi e ulët, pika e ulët e shkrirjes dhe paqëndrueshmëria.
Shembuj të substancave të tilla përfshijnë ujë i fortë– akull, monoksid karboni i ngurtë (IV) – “akulli i thatë”, klorur hidrogjeni i ngurtë dhe sulfuri i hidrogjenit, substanca të ngurta të thjeshta të formuara një - ( gaze fisnike), dy - (H 2, O 2, CL 2, N 2, I 2), tre - (O 3), katër - (P 4), molekula tetë-atomike (S 8). Shumica dërrmuese e të ngurta komponimet organike kanë rrjeta kristalore molekulare (naftalinë, glukozë, sheqer).
blog.site, kur kopjoni materialin plotësisht ose pjesërisht, kërkohet një lidhje me burimin origjinal.
NË ndërveprimet kimike Nuk janë atome ose molekula individuale që hyjnë, por substanca. Substancat klasifikohen sipas llojit të lidhjes molekulare dhe jo molekulare ndërtesat.
Këto janë substanca të përbëra nga molekula. Lidhjet midis molekulave në substanca të tilla janë shumë të dobëta, shumë më të dobëta sesa midis atomeve brenda molekulës, madje edhe në një temperaturat e ulëta ato çahen - substanca shndërrohet në lëng dhe më pas në gaz (sublimimi i jodit). Pikat e shkrirjes dhe të vlimit të substancave që përbëhen nga molekula rriten me rritjen peshë molekulare. TE substancave molekulare përfshijnë substanca me strukturë atomike (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W), ndër to ka metale dhe jometale.
Struktura jo molekulare e substancave
Tek substancat jo molekulare strukturat përfshijnë komponime jonike. Shumica e komponimeve të metaleve me jometale kanë këtë strukturë: të gjitha kripërat (NaCl, K 2 S0 4), disa hidride (LiH) dhe oksidet (CaO, MgO, FeO), bazat (NaOH, KOH). Substancat jonike (jo molekulare) kanë pika të larta shkrirjeje dhe vlimi.
Lëndët e ngurta: kristalore dhe amorfe
Substancat amorfe ata nuk kanë një pikë të qartë shkrirjeje - kur nxehen, ato gradualisht zbuten dhe kthehen në një gjendje të lëngshme. Për shembull, plastelina dhe rrëshirat e ndryshme janë në gjendje amorfe.
Substancat kristalore karakterizohen vendndodhjen e saktë ato grimca nga të cilat përbëhen: atomet, molekulat dhe jonet - në pika të përcaktuara rreptësisht në hapësirë. Kur këto pika lidhen me vija të drejta, formohet një kornizë hapësinore, e quajtur rrjetë kristali. Pikat në të cilat ndodhen grimcat kristal quhen nyjet e rrjetës.
Në varësi të llojit të grimcave të vendosura në nyjet e rrjetës kristalore dhe natyrës së lidhjes midis tyre, dallohen katër lloje të grilave kristalore: jonike, atomike, molekulare dhe metalike .
Rrjetat jonike kristalore
Jonike quhen rrjeta kristalore, në nyjet e të cilave ka jone. Ato formohen nga substanca me lidhje jonike, të cilat mund të lidhin si jonet e thjeshta Na +, Cl - dhe kompleksin S0 4 2-, OH -. Për rrjedhojë, kripërat dhe disa okside dhe hidrokside të metaleve kanë rrjeta kristalore jonike. Për shembull, një kristal i klorurit të natriumit është ndërtuar nga alternimi jone pozitive Na + dhe Cl- negative, duke formuar një rrjetë në formë kubi.
Rrjetë jonike kristalore e kripës së tryezës
Lidhjet midis joneve në një kristal të tillë janë shumë të qëndrueshme. Prandaj, substancat me një rrjetë jonike karakterizohen nga fortësi dhe forcë relativisht e lartë, ato janë refraktare dhe jo të paqëndrueshme.
Rrjetat atomike kristalore
Atomike quhen rrjeta kristalore, në nyjet e të cilave ka atome individuale. Në rrjeta të tilla, atomet janë të lidhur me njëri-tjetrin me lidhje kovalente shumë të forta. Një shembull i substancave me këtë lloj rrjetash kristalore është diamanti, një nga modifikimet alotropike të karbonit.
Rrjetë kristalore atomike prej diamanti
Shumica e substancave me një rrjetë kristalore atomike kanë pika shkrirjeje shumë të larta (për shembull, për diamantin është mbi 3500 ° C), ato janë të forta dhe të forta dhe praktikisht të patretshme.
Rrjetat molekulare kristalore
molekulare të quajtura rrjeta kristalore, në nyjet e të cilave ndodhen molekulat.
Rrjetë kristalore molekulare e jodit
Lidhjet kimike në këto molekula mund të jenë polare (HCl, H 2 O) dhe jo polare (N 2, O 2). Përkundër faktit se atomet brenda molekulave janë të lidhur me lidhje kovalente shumë të forta, forcat e dobëta ndërmolekulare të tërheqjes veprojnë midis vetë molekulave. Prandaj, substancat me rrjeta kristalore molekulare kanë fortësi të ulët, pikë shkrirjeje të ulët dhe janë të paqëndrueshme. Shumica e komponimeve organike të ngurta kanë rrjeta kristalore molekulare (naftalinë, glukozë, sheqer).
Rrjeta metalike kristal
Substancat me lidhje metalike kanë metalike grila kristalore.
Në vendet e rrjetave të tilla ka atome dhe jone (ose atome ose jone, në të cilat atomet metalike shndërrohen lehtësisht, duke hequr dorë nga elektronet e jashtme"V përdorim të përbashkët"). Kjo strukturë e brendshme e metaleve përcakton karakteristikën e tyre vetitë fizike: lakueshmëria, plasticiteti, përçueshmëria elektrike dhe termike, shkëlqimi karakteristik metalik.
Struktura e materies përcaktohet jo vetëm nga rregullimi relativ i atomeve në grimcat kimike, por edhe nga vendndodhja e këtyre grimcave kimike në hapësirë. Rregullimi më i renditur i atomeve, molekulave dhe joneve është në kristalet(nga greqishtja" kristale" - akull), ku grimcat kimike (atomet, molekulat, jonet) janë të renditura në një rend të caktuar, duke formuar një rrjetë kristalore në hapësirë. Në kushte të caktuara formimi, ato mund të kenë formë natyrale korrekte poliedra simetrike. Gjendja kristalore karakterizohet nga prania e rendit me rreze të gjatë në renditjen e grimcave dhe simetria e rrjetës kristalore.
Për gjendje amorfe karakterizohet nga prania e vetëm rendit me rreze të shkurtër. Strukturat e substancave amorfe i ngjajnë lëngjeve, por kanë shumë më pak rrjedhshmëri. Gjendja amorfe zakonisht është e paqëndrueshme. Nën ndikimin e ngarkesave mekanike ose ndryshimeve të temperaturës, trupat amorfë mund të kristalizohen. Reaktiviteti substancat në gjendje amorfe janë dukshëm më të larta se në gjendjen kristalore.
Substancat amorfe
Shenja kryesore amorfe(nga greqishtja" amorfos" - pa formë) gjendja e materies - mungesa e atomit ose rrjetë molekulare, pra periodiciteti tredimensional i strukturës karakteristike të gjendjes kristalore.
Kur ftohet substancë e lëngshme kristalizimi nuk ndodh gjithmonë. në kushte të caktuara, mund të formohet një gjendje e ngurtë amorfe (qelqtë) jo ekuilibër. Gjendja e qelqtë mund të përmbajë substanca të thjeshta (karbon, fosfor, arsenik, squfur, selen), okside (për shembull, bor, silikon, fosfor), halide, kalkogjenide dhe shumë polimere organike.
Në këtë gjendje, substanca mund të jetë e qëndrueshme për një periudhë të gjatë kohore, për shembull, mosha e disa gotave vullkanike vlerësohet në miliona vjet. Fizike dhe Vetitë kimike substancat në një gjendje amorfe xhami mund të ndryshojnë ndjeshëm nga vetitë e një substance kristalore. Për shembull, dioksidi i qelqtë i germaniumit është kimikisht më aktiv se ai kristalor. Dallimet në vetitë e gjendjes amorfe të lëngshme dhe të ngurtë përcaktohen nga natyra e lëvizjes termike të grimcave: në gjendjen amorfe, grimcat janë të afta vetëm për lëvizje oshiluese dhe rrotulluese, por nuk mund të lëvizin nëpër trashësinë e substancës.
Ka substanca që mund të ekzistojnë vetëm në formë të ngurtë në një gjendje amorfe. Kjo i referohet polimereve me një sekuencë të parregullt njësive.
Trupa amorfë izotropike, pra, vetitë e tyre mekanike, optike, elektrike dhe të tjera nuk varen nga drejtimi. Trupat amorfë nuk kanë një pikë shkrirjeje fikse: shkrirja ndodh në një interval të caktuar temperaturash. Tranzicioni substancë amorfe nga gjendja e ngurtë në të lëngët nuk shoqërohet me ndryshim të menjëhershëm të vetive. Modeli fizik ende nuk është krijuar gjendja amorfe.
Substancat kristalore
Të ngurta kristalet- formacione tre-dimensionale të karakterizuara nga përsëritshmëri e rreptë e të njëjtit element strukturor ( qelizë njësi) në të gjitha drejtimet. Qeliza njësi është vëllimi më i vogël i një kristali në formën e një paralelipipedi që përsëritet në kristal numër i pafund një herë.
Gjeometrikisht formën e saktë kristalet i detyrohen, para së gjithash, rreptësisht natyrale të tyre strukturën e brendshme. Nëse, në vend të atomeve, joneve ose molekulave në një kristal, ne përshkruajmë pika si qendrat e gravitetit të këtyre grimcave, marrim një shpërndarje të rregullt tredimensionale të pikave të tilla, të quajtur një rrjetë kristalore. Quhen vetë pikat nyjet rrjetë kristali.
Llojet e rrjetave kristalore
Varësisht se nga çfarë grimcash përbëhet rrjeta kristalore dhe cila është natyra e lidhjes kimike ndërmjet tyre, ekzistojnë Llojet e ndryshme kristalet.
Kristalet jonike formohen nga kationet dhe anionet (për shembull, kripërat dhe hidroksidet e shumicës së metaleve). Në to ekziston një lidhje jonike midis grimcave.
Kristalet jonike mund të përbëhen nga monatomike jonet. Kështu ndërtohen kristalet klorid sodium, jodur kaliumi, fluor kalciumi.
Kationet e metaleve monatomike dhe anionet poliatomike, për shembull, joni nitrat NO 3 -, joni sulfat SO 4 2-, joni karbonat CO 3 2-, marrin pjesë në formimin e kristaleve jonike të shumë kripërave.
Është e pamundur të izolohen molekula të vetme në një kristal jonik. Çdo kation tërhiqet nga secili anion dhe zmbrapset nga kationet e tjera. I gjithë kristali mund të konsiderohet një molekulë e madhe. Madhësia e një molekule të tillë nuk është e kufizuar, pasi ajo mund të rritet duke shtuar katione dhe anione të reja.
Shumica komponimet jonike kristalizohet në një nga llojet strukturore, të cilat ndryshojnë nga njëri-tjetri në vlerën e numrit të koordinimit, domethënë në numrin e fqinjëve rreth një joni të caktuar (4, 6 ose 8). Për komponimet jonike me numër të barabartë kationet dhe anionet, njihen katër lloje kryesore të rrjetave kristalore: kloruri i natriumit (numri i koordinimit të të dy joneve është 6), kloruri i ceziumit (numri i koordinimit të të dy joneve është 8), sfaleriti dhe wurtziti (të dy llojet strukturore karakterizohen nga numri i koordinimit të kationit dhe anionit është i barabartë me 4). Nëse numri i kationeve dyfishohet më pak numër anionet, atëherë numri i koordinimit të kationeve duhet të jetë dyfishi i numrit të koordinimit të anioneve. Në këtë rast, ato zbatohen llojet strukturore fluorit ( numrat e koordinimit 8 dhe 4), rutili (numrat e koordinimit 6 dhe 3), kristobaliti (numrat e koordinimit 4 dhe 2).
Zakonisht kristalet jonike janë të forta, por të brishtë. Brishtësia e tyre është për faktin se edhe me deformim të lehtë të kristalit, kationet dhe anionet zhvendosen në atë mënyrë që forcat refuzuese ndërmjet jonet me të njëjtin emër fillojnë të dominojnë forcat tërheqëse ndërmjet kationeve dhe anioneve dhe kristali shembet.
Kristalet jonike kanë pika të larta shkrirjeje. Në gjendje të shkrirë, substancat që formojnë kristale jonike janë përçuese elektrike. Kur treten në ujë, këto substanca shpërndahen në katione dhe anione, dhe tretësirat që rezultojnë përçojnë rrymë elektrike.
Tretshmëri e lartë në tretës polare, e shoqëruar nga disociimi elektrolitikështë për faktin se në një mjedis tretës me konstante të lartë dielektrike ε zvogëlohet energjia e tërheqjes ndërmjet joneve. Konstanta dielektrike uji është 82 herë më i lartë se vakuumi (që ekziston me kusht në një kristal jonik), tërheqja midis joneve në tretësirë ujore. Efekti përmirësohet nga tretja e joneve.
Kristalet atomike përbëhen nga atome individuale, të bashkuara nga lidhje kovalente. Nga substancat e thjeshta, vetëm elementët e borit dhe grupit IVA kanë rrjeta të tilla kristalore. Shpesh, komponimet e jometaleve me njëri-tjetrin (për shembull, dioksidi i silikonit) gjithashtu formojnë kristale atomike.
Ashtu si kristalet jonike, kristalet atomike mund të konsiderohen molekula gjigante. Ato janë shumë të qëndrueshme dhe të forta dhe nuk e përcjellin mirë nxehtësinë dhe rrymën elektrike. Substancat që kanë rrjeta atomike kristalore shkrihen në temperatura të larta. Ata janë praktikisht të pazgjidhshëm në asnjë tretës. Ato karakterizohen nga reaktivitet i ulët.
Kristalet molekulare janë ndërtuar nga molekula individuale, brenda të cilave atomet janë të lidhur me lidhje kovalente. Forca më të dobëta ndërmolekulare veprojnë ndërmjet molekulave. Ato shkatërrohen lehtësisht, kështu që kristalet molekulare kanë pika të ulëta shkrirjeje, fortësi të ulët dhe paqëndrueshmëri të lartë. Substancat që formojnë rrjeta kristalore molekulare nuk kanë Përçueshmëria elektrike, tretësirat dhe shkrirjet e tyre gjithashtu nuk përçojnë rrymë elektrike.
Forcat ndërmolekulare lindin për shkak të bashkëveprimit elektrostatik të elektroneve të ngarkuar negativisht të një molekule me bërthamat e ngarkuara pozitivisht të molekulave fqinje. Forca e ndërveprimeve ndërmolekulare ndikohet nga shumë faktorë. Më e rëndësishmja prej tyre është prania lidhjet polare, domethënë një zhvendosje në densitetin e elektroneve nga një atom në tjetrin. Përveç kësaj, ndërveprim ndërmolekular manifestohet më fort ndërmjet molekulave me një numër i madh elektronet.
Shumica e jometaleve në formën e substancave të thjeshta (për shembull, jodit I 2, argon Ar, squfur S 8) dhe komponimet me njëri-tjetrin (për shembull, uji, dioksidi i karbonit, klorur hidrogjeni), si dhe pothuajse të gjitha të ngurta çështje organike formojnë kristale molekulare.
Metalet karakterizohen nga një rrjetë kristalore metalike. Ai përmban lidhje metalike ndërmjet atomeve. Në kristalet metalike, bërthamat e atomeve janë të rregulluara në atë mënyrë që paketimi i tyre të jetë sa më i dendur. Lidhja në kristale të tilla është e delokalizuar dhe shtrihet në të gjithë kristalin. Kristalet metalike kanë përçueshmëri të lartë elektrike dhe termike, shkëlqim dhe errësirë metalike dhe deformueshmëri të lehtë.
Klasifikimi i rrjetave kristalore korrespondon me rastet kufizuese. Shumica e kristaleve substancave inorganike i përket llojeve të ndërmjetme - kovalente-jonike, molekulare-kovalente, etj. Për shembull, në një kristal grafit Brenda çdo shtrese, lidhjet janë kovalente-metalike, dhe midis shtresave ato janë ndërmolekulare.
Izomorfizmi dhe polimorfizmi
Shumë substanca kristalore kanë të njëjtat struktura. Në të njëjtën kohë, e njëjta substancë mund të formojë struktura të ndryshme kristalore. Kjo reflektohet në fenomene izomorfizëm Dhe polimorfizëm.
Izomorfizmi qëndron në aftësinë e atomeve, joneve ose molekulave për të zëvendësuar njëra-tjetrën në strukturat kristalore. Ky term (nga greqishtja " isos" - e barabartë dhe " morfë" - formulari) u propozua nga E. Mitscherlich në vitin 1819. Ligji i izomorfizmit u formulua nga E. Mitscherlich në vitin 1821 si vijon: “Të njëjtat numra atomesh, të lidhur në të njëjtën mënyrë, japin të njëjtat forma kristalore dhe forma kristalore nuk varet nga ajo natyra kimike atomeve, por përcaktohet vetëm nga numri dhe pozicioni i tyre relativ."
Duke punuar në laborator kimik Universiteti i Berlinit, Mitscherlich tërhoqi vëmendjen për ngjashmërinë e plotë të kristaleve të sulfateve të plumbit, bariumit dhe stronciumit dhe ngjashmërinë e formave kristalore të shumë substancave të tjera. Vëzhgimet e tij tërhoqën vëmendjen e kimistit të famshëm suedez J.-Ya. Berzelius, i cili sugjeroi që Mitscherlich të konfirmonte modelet e vëzhguara duke përdorur shembullin e përbërjeve të acideve fosforike dhe arsenikut. Si rezultat i studimit, u arrit në përfundimin se "dy seritë e kripërave ndryshojnë vetëm në atë që njëra përmban arsenik si një radikal acid, dhe tjetra përmban fosfor". Zbulimi i Mitscherlich tërhoqi shumë shpejt vëmendjen e mineralogistëve, të cilët filluan kërkimet mbi problemin e zëvendësimit izomorfik të elementeve në minerale.
Gjatë kristalizimit të përbashkët të substancave të prirura për izomorfizëm ( izomorfike substanca), formohen kristale të përziera (përzierje izomorfe). Kjo është e mundur vetëm nëse grimcat që zëvendësojnë njëra-tjetrën ndryshojnë pak në madhësi (jo më shumë se 15%). Përveç kësaj, substancat izomorfike duhet të kenë një rregullim të ngjashëm hapësinor të atomeve ose joneve dhe, për rrjedhojë, kristalet e ngjashme në formë të jashtme. Substanca të tilla përfshijnë, për shembull, shap. Në kristalet e shap kaliumit KAl(SO 4) 2 . 12H 2 O kationet e kaliumit mund të zëvendësohen pjesërisht ose plotësisht nga kationet rubidium ose amonium, dhe kationet e aluminit nga kationet e kromit (III) ose hekurit (III).
Izomorfizmi është i përhapur në natyrë. Shumica e mineraleve janë përzierje izomorfike të komplekseve përbërje e ndryshueshme. Për shembull, në mineralin sphalerit ZnS, deri në 20% të atomeve të zinkut mund të zëvendësohen nga atomet e hekurit (ndërsa ZnS dhe FeS kanë struktura kristalore të ndryshme). Izomorfizmi shoqërohet me sjelljen gjeokimike të elementëve të rrallë dhe gjurmë, shpërndarjen e tyre në shkëmbinj dhe xehet, ku ato përmbahen në formën e papastërtive izomorfike.
Zëvendësimi izomorfik përcakton shumë veçoritë e dobishme materiale artificiale Teknologji moderne- gjysmëpërçuesit, feromagnetët, materialet lazer.
Shumë substanca mund të formojnë forma kristalore që kanë strukturë të ndryshme dhe vetitë, por e njëjta përbërje ( polimorfike modifikime). Polimorfizmi- aftësia e trupave të ngurtë dhe kristalet e lëngëta ekzistojnë në dy ose më shumë forma me struktura dhe veti të ndryshme kristalore me të njëjtën përbërje kimike. Kjo fjalë vjen nga greqishtja " polimorfos" - i larmishëm. Fenomeni i polimorfizmit u zbulua nga M. Klaproth, i cili në 1798 zbuloi se dy minerale të ndryshme - kalciti dhe aragoniti - kanë të njëjtat përbërje kimike CaCO 3.
Polimorfizmi i substancave të thjeshta zakonisht quhet alotropi, ndërsa në të njëjtën kohë koncepti i polimorfizmit nuk vlen për jo-kristalin. forma alotropike(për shembull, O 2 dhe O 3 i gaztë). Shembull tipik forma polimorfike - modifikime të karbonit (diamanti, lonsdaleite, grafiti, karabina dhe fullerene), të cilat ndryshojnë ndjeshëm në vetitë. Forma më e qëndrueshme e ekzistencës së karbonit është grafiti, megjithatë, modifikimet e tjera të tij në kushte normale mund të vazhdojnë pafundësisht. Në temperatura të larta ato kthehen në grafit. Në rastin e diamantit, kjo ndodh kur nxehet mbi 1000 o C në mungesë të oksigjenit. Tranzicioni i kundërt është shumë më i vështirë për t'u arritur. Kërkohet jo vetëm temperaturë e lartë (1200-1600 o C), por edhe presion i madh - deri në 100 mijë atmosfera. Transformimi i grafitit në diamant është më i lehtë në prani të metaleve të shkrirë (hekur, kobalt, krom dhe të tjerë).
Në rastin e kristaleve molekulare, polimorfizmi manifestohet në paketim të ndryshëm të molekulave në kristal ose në ndryshime në formën e molekulave, dhe në kristalet jonike- në të ndryshme pozicioni relativ kationet dhe anionet. Disa substanca të thjeshta dhe komplekse kanë më shumë se dy polimorfe. Për shembull, dioksidi i silikonit ka dhjetë modifikime, fluori i kalciumit - gjashtë, nitrati i amonit - katër. Zakonisht shënohen modifikimet polimorfike Shkronjat grekeα, β, γ, δ, ε,... duke filluar me modifikime që janë të qëndrueshme në temperatura të ulëta.
Kur kristalizohet nga avulli, tretësira ose shkrihet një substancë që ka disa modifikime polimorfike, fillimisht formohet një modifikim që është më pak i qëndrueshëm në kushte të caktuara, i cili më pas kthehet në një më të qëndrueshëm. Për shembull, kur avulli i fosforit kondensohet, ai formohet fosfor i bardhë, i cili në kushte normale ngadalë, por kur nxehet, kthehet shpejt në fosfor të kuq. Kur hidroksidi i plumbit dehidratohet, në fillim (rreth 70 o C) formohet β-PbO e verdhë, e cila është më pak e qëndrueshme në temperatura të ulëta, në rreth 100 o C kthehet në α-PbO të kuqe dhe në 540 o C kthehet; përsëri në β-PbO.
Kalimi nga një polimorf në tjetrin quhet transformim polimorfik. Këto kalime ndodhin kur temperatura ose presioni ndryshon dhe shoqërohen me një ndryshim të menjëhershëm të vetive.
Procesi i kalimit nga një modifikim në tjetrin mund të jetë i kthyeshëm ose i pakthyeshëm. Kështu, kur një substancë e bardhë e butë e ngjashme me grafitin e përbërjes BN (nitrit bor) nxehet në 1500-1800 o C dhe një presion prej disa dhjetëra atmosferash, formohet modifikimi i tij në temperaturë të lartë - borazoni, afër diamantit në fortësi. Kur temperatura dhe presioni ulen në vlera që korrespondojnë me kushtet normale, borazoni ruan strukturën e tij. Një shembull i një tranzicioni të kthyeshëm është transformimi i ndërsjellë i dy modifikimeve të squfurit (orthorhombik dhe monoklinik) në 95 o C.
Transformimet polimorfike mund të ndodhin pa ndryshime të rëndësishme në strukturë. Ndonjëherë ndryshoni struktura kristalore mungon plotësisht, për shembull, gjatë kalimit të α-Fe në β-Fe në 769 o C, struktura e hekurit nuk ndryshon, por vetitë e tij ferromagnetike zhduken.
