Komponimet jonike(p.sh. klorur natriumi NaCl) - e fortë dhe refraktare sepse ekzistojnë forca të fuqishme të tërheqjes elektrostatike midis ngarkesave të joneve të tyre ("+" dhe "-").
Joni i klorit i ngarkuar negativisht tërheq jo vetëm jonin "e tij" Na+, por edhe jonet e tjera të natriumit rreth tij. Kjo çon në faktin se pranë ndonjërit prej joneve ka më shumë se një jon me shenjë e kundërt, por disa (Fig. 1).
Oriz. 1
Në fakt, ka 6 jone natriumi rreth secilit jon klori dhe 6 jone klori rreth secilit jon natriumi.
Ky paketim i renditur i joneve quhet kristal jonik. Nëse izoloheni në një kristal atom të vetëm klori, atëherë midis atomeve të natriumit që e rrethojnë nuk është më e mundur të gjendet ai me të cilin ka reaguar klori. Të tërhequr nga njëri-tjetri nga forcat elektrostatike, jonet janë jashtëzakonisht ngurrues për të ndryshuar vendndodhjen e tyre nën ndikimin e forcës së jashtme ose një rritje të temperaturës. Por nëse temperatura është shumë e lartë (rreth 1500°C), atëherë NaCl avullon, duke formuar molekulat diatomike. Kjo sugjeron që forcat e lidhjes kovalente nuk fiken kurrë plotësisht.
Kristalet jonike karakterizohen nga temperatura të larta të shkrirjes, zakonisht një hendek i rëndësishëm brezi, kanë përçueshmëri jonike në temperatura të larta dhe një numër të vetive optike specifike (për shembull, transparencë në rajonin afër IR të spektrit). Ato mund të ndërtohen nga jone monoatomike dhe poliatomike. Një shembull i kristaleve jonike të llojit të parë janë kristalet e halogjeneve të metaleve alkaline dhe tokësore alkaline; anionet janë rregulluar sipas ligjit të paketimit të dendur sferik ose grumbullimit të dendur sferik, kationet zënë zbrazëtitë përkatëse. Shumica strukturat karakteristike Ky lloj është NaCl, CsCl, CaF2 Kristalet jonike të tipit të dytë janë ndërtuar nga kationet monoatomike të të njëjtave metale dhe fragmente anionike të fundme ose të pafundme. Anionet terminale (mbetjet acide) - NO3-, SO42-, СО32-, etj. Mbetjet acide mund të lidhen në zinxhirë, shtresa të pafundme ose të formojnë një kornizë tredimensionale në zgavrat e të cilave ndodhen kationet, si p.sh. në strukturat kristalore të silikateve. Për kristalet jonike, është e mundur të llogaritet energjia e strukturës kristalore U (shih tabelën), e cila është afërsisht e barabartë me entalpinë e sublimimit; rezultatet janë në përputhje të mirë me të dhënat eksperimentale. Sipas ekuacionit Born-Meier, për një kristal të përbërë nga jone formalisht të vetëm të ngarkuar:
U = -A/R + Be-R/r - C/R6 - D/R8 + E0
- (R është distanca më e shkurtër ndërjonike, A është konstanta Madelung, në varësi të gjeometrisë së strukturës, B dhe r janë parametra që përshkruajnë zmbrapsjen midis grimcave, C/R6 dhe D/R8 karakterizojnë dipol-dipolin dhe dipol-katërpolin përkatës. ndërveprimi i joneve, E
- 0 - energji me pikë zero, e
- - ngarkesa elektronike). Ndërsa kationi bëhet më i madh, kontributi i ndërveprimeve të dipoleve rritet.
Tranzicionet fazore janë të dy llojeve - të rendit të parë dhe të dytë. Tranzicionet fazore të rendit të parë përfshijnë një ndryshim në gjendjen e grumbullimit të një substance: proceset e shkrirjes dhe kristalizimit, avullimit dhe kondensimit, sublimimit ose sublimimit, ndërsa dendësia ndryshon papritur, energjia e brendshme, entropia.
Duhet të theksohet se konsiderohet e ngurtë gjendje kristalore, d.m.th. një gjendje në të cilën atomet janë të vendosura në vendet e një rrjete kristalore. Në Fig. 2-5.1 tregon rrjetën kristalore të kripës shkëmbore NaCl. Siç shihet nga figura, kristali, për shkak të periodicitetit hapësinor të strukturës, përbëhet nga pjesë të përsëritura.
Në një kristal 1 mm, një rregullim i përsëritur i atomeve ndodh qindra mijëra herë. Prandaj, termi " porosi me rreze të gjatë" Shumica të ngurta janë lëndë të ngurta kristalore. Në kushte normale, ato përbëhen nga kokrriza të shkrira me madhësi rreth 0,001 mm. Në një kokërr të tillë, rendi me rreze të gjatë është shprehur qartë.
Megjithatë, në natyrë ka trupa të ngurtë me komplekse struktura molekulare, për shembull, qelqi, rrëshirat, plastika që nuk kanë strukturë periodike. Këto janë lëndë të ngurta amorfe që në fakt janë lëngje me viskozitet anormalisht të lartë. Trupa të tillë fitojnë vetinë e rrjedhshmërisë jo papritur, por me shpejtësi ulje graduale viskoziteti, i cili shkaktohet nga rritja e temperaturës. Trupat e ngurtë amorfë janë në kontrast me kristalet, të cilët kanë formën poliedri i rregullt. Duhet theksuar se kristaliniteti nuk manifestohet domosdoshmërisht në tiparet e formës së tyre të jashtme, është struktura e rrjetës (një copë metali nuk ka formën e saktë, por nuk është amorf).
Cila është veçoria kryesore e kristaleve? Kjo shenjë është prania e një pike të theksuar shkrirjeje. Nëse nxehtësia i jepet një trupi kristalor, temperatura e tij do të rritet derisa të fillojë të shkrihet. Pas së cilës rritja e temperaturës do të ndalet dhe i gjithë procesi i shkrirjes do të ndodhë në një temperaturë konstante të përcaktuar rreptësisht, të quajtur pika e shkrirjes T pl.
Në Fig. Figura 2-5.2 tregon diagramet e strukturës së kuarcit dhe xhamit kuarc. E njëjta gjë në kimikisht substancë, por njëra në formë kristalore, tjetra në formë amorfe. Natyra e mjedisit fqinjët më të afërt në të dyja rastet është njësoj, por në trupin amorf nuk ka rend me rreze të gjatë; një trup amorf është një "kristal i prishur". Mungesa e rendit me rreze të gjatë tipar karakteristik trupat kristalorë është shkak i menjëhershëm mungesa e një pike të theksuar shkrirjeje. Në pikën e shkrirjes, ndodh një tranzicion në të cilin rendi me rreze të gjatë zhduket dhe rrjeta ndahet në rajone nën mikroskopike lehtësisht të lëvizshme që kanë të njëjtin rregullim atomesh si kristali origjinal, por janë të orientuar në mënyrë statike në mënyrë të rastësishme në lidhje me njëri-tjetrin, duke lënë vetëm të shkurtër -rendi i diapazonit në renditjen e atomeve.
Diagrami i strukturës së kuarcit
a) kristalore, b) amorfe
(figura korrespondon me një model të thjeshtë të sheshtë)
Në trupat amorfë, me rritjen e temperaturës, natyra e rregullimit të atomeve nuk ndryshon me rritjen e temperaturës, atomet "rrëshqasin" nga mjedisi i tyre, duke ndryshuar fqinjët; Më në fund, numri i ndryshimeve të tilla në sekondë bëhet aq i madh sa për një lëng.
Thamë më lart se gjatë të gjitha shndërrimeve agregate energjia absorbohet ose çlirohet. Për shembull, për të kthyer një kilogram ujë në avull, është e nevojshme të shpenzoni 2.3 × 10 6 J energji Kjo energji është e nevojshme për të kapërcyer forcat e tërheqjes që veprojnë midis molekulave të ujit.
Metalet fillojnë të shkrihen vetëm kur rrjeta e tyre kristalore fillon të shembet, gjë që kërkon gjithashtu energji. Kjo energji quhet nxehtësia latente e shkrirjes. Nxehtësia e shkrirjes e lidhur me masën e një lënde quhet nxehtësia latente specifike e shkrirjes. Për shembull, për zinkun është 1.11×10 5 J/kg, d.m.th. sasia e nxehtësisë e nevojshme është 111 kJ/kg në mënyrë që kur T pl= 419,5°С konverton 1 kg zink nga gjendje e ngurtë në lëng. Në Fig. 2-5.3 tregon lakoren tranzicioni fazor e ngurtë në lëng (1). Transformimi i kundërt - kristalizimi (2) ndodh në të njëjtën temperaturë dhe shoqërohet me thithjen e së njëjtës sasi të energjisë si gjatë shkrirjes - nxehtësia latente e kristalizimit. Nxehtësia latente e tranzicionit quhet latente sepse furnizimi (thithja) dhe largimi (lëshimi) i kësaj nxehtësie nuk shoqërohet me një efekt të tillë si një rritje dhe ulje e temperaturës. Pavarësisht se ne vazhdojmë të ngrohim trupin (lakorja e kontrollit 1), gjatë shkrirjes temperatura nuk rritet, dhe gjatë kristalizimit (kurba e kristalizimit 2) temperatura nuk ulet, megjithëse vazhdojmë ta ftohim lëngun. Tranzicioni lëng-ngurtë shoqërohet me çlirimin e energjisë. Energjia e ndërveprimit të kristaleve mikroskopike bëhet dukshëm më e lartë se energjia e dridhjeve termike, dhe lëngu kristalizohet. Sidoqoftë, gjatë një tranzicioni të tillë, një fazë e re nuk formohet menjëherë në të gjithë vëllimin, së pari formohen bërthamat e saj, të cilat më pas rriten, duke u përhapur në të gjithë vëllimin.
Transformimet fazore të llojit të parë përfshijnë gjithashtu disa kalime të një trupi të ngurtë nga një modifikim kristalor në tjetrin. Këto shndërrime quhen polimorfike. Kristalet e modifikimeve të ndryshme përbëhen nga e njëjta substancë dhe ndryshojnë nga njëri-tjetri vetëm në strukturën e rrjetës kristalore. Për shembull, grafiti dhe diamanti janë bërë nga i njëjti element - karboni. Struktura të ndryshme do të thotë të ndryshme vetitë fizike. Vetitë fizike të diamantit janë shumë të ndryshme nga grafiti. Grafiti është i zi dhe plotësisht i errët, ndërsa diamanti është transparent dhe pa ngjyrë; grafiti nuk digjet as në temperatura shumë të larta (shkrihet në 385 °C), ndërsa diamanti në një rrjedhë oksigjeni digjet në 720 °C. Një shembull tjetër është i bardhë dhe kallaj gri. Kallaji i bardhë është një metal me shkëlqim, i lehtë dhe shumë duktil, kallaji gri është i brishtë dhe shndërrohet lehtësisht në pluhur.
“Rrjetë kristalore” - Detyrë: Përcaktoni llojin lidhje kimike në këto përbërje: Klasifikimi i lëndëve të ngurta. Karakteristikat e llojeve kryesore të grilave kristalore. Tema e mësimit është GRILAT KRISTALI. HCl, Cl2, H2O, NaBr, BaCl2, CaS, O2, NH3, CO2, C.
"Kimia e grilave kristalore" - Llojet e rrjetave kristalore. Substancat me ACR kanë pika të larta shkrirjeje dhe fortësi të rritur. Pikat e vendosjes së grimcave quhen nyje të rrjetës kristalore. Rrjeta kristalore e një diamanti është treguar më sipër. Vlerësimi i përparimit tuaj. Ligji i qëndrueshmërisë së përbërjes. Atomike. Rrjetat kristalore jonike janë ato nyjet e të cilave përmbajnë jone.
"Substancat kristalore dhe amorfe" - Squfur S8. Jodi I2. Të ngurta. Shembuj: substanca të thjeshta(H2, N2, O2, F2, P4, S8, Ne, He), substanca komplekse (CO2, H2O, sheqer C12H22O11, etj.). Gjendja e grumbullimit të një substance (duke përdorur shembullin e oksigjenit O2). Nuk ka rregullim të rreptë të grimcave, nuk ka rrjetë kristali. Vetitë e substancave: 1) shkëlqimi metalik, 2) përçueshmëria termike dhe elektrike, 3) lakueshmëria dhe duktiliteti, 4) tejdukshmëria.
Polikristal i ametistit (një lloj kuarci). Trupa amorfë. Lollipop. Vetitë e trupave të ngurtë. Qelibar. Druse e kristaleve të kristaleve shkëmbore. Kristalet. Metal polikristalor. Monokristal Kripë guri. Druze Marion. Spar monokristal. Trup amorf. Kristal i vetëm i kristalit shkëmbor. Vetitë fizike të trupave amorfë: 1. Pa formë 2. Mungesa e pikës së shkrirjes 3. Izotropia.
"Trupa kristalorë dhe amorfë" - Qëllimi: të identifikojë dallimet në vetitë e kristaleve dhe trupave amorfë. Kristalet kanë një pikë shkrirjeje trupa amorfë– diapazoni i temperaturës (fluiditeti). Pajisjet: xham zmadhues, grumbullimi i mineraleve dhe shkëmbinj, koleksion metalik. Polikristalet janë izotropikë. Kristalet janë anizotropikë, trupat amorfë janë izotropikë. Disponueshmëria temperaturë konstante shkrirja.
“Salt 4life” - Marbelle 750g. Zimushka-krasa 750g. 4 jetë 125 g. Parakushtet. Droga 1000g. Kripë deti 4Life ka veti unike shije. Asortiment. Cilat janë përfitimet e kripës 4Life? Pozicionimi. Marsel (pako 1000g). Harta e pozicionimit (tuba-kripëshat). Audienca e synuar. Çmimi, fshij. 1000 gr shtesë.
Shumica e lëndëve të ngurta kanë struktura kristalore , në të cilin janë grimcat nga të cilat është "ndërtuar". në një rend të caktuar, duke krijuar kështu rrjetë kristali. Është ndërtuar nga përsëritja e njëjtë njësitë strukturore - qeliza njësi, i cili komunikon me qelizat fqinje, duke formuar nyje shtesë. Si rezultat, ka 14 grila të ndryshme kristalore.
Llojet e rrjetave kristalore.
Në varësi të grimcave që qëndrojnë në nyjet e rrjetës, ato dallohen:
- rrjetë metalike kristali;
- rrjetë kristalore jonike;
- rrjetë kristalore molekulare;
- rrjetë kristalore makromolekulare (atomike).
Lidhja metalike në rrjeta kristalore.
Kristalet jonike kanë rritur brishtësinë, sepse një zhvendosje në rrjetën kristalore (madje edhe e lehtë) çon në faktin se jonet me ngarkesë të ngjashme fillojnë të zmbrapsin njëri-tjetrin, dhe lidhjet thyhen, krijohen çarje dhe ndarje.
Lidhja molekulare e rrjetave kristalore.
Tipari kryesor i lidhjes ndërmolekulare është "dobësia" e saj (van der Waals, hidrogjen).
Kjo është struktura e akullit. Çdo molekulë uji është e lidhur me lidhje hidrogjeni me 4 molekula që e rrethojnë, duke rezultuar në një strukturë tetraedrale.
Lidhja hidrogjenore shpjegon temperaturë të lartë vlimi, shkrirja dhe dendësia e ulët;
Lidhja makromolekulare e rrjetave kristalore.
Ka atome në nyjet e një rrjete kristalore. Këto kristale ndahen në 3 lloje:
- kornizë;
- zinxhir;
- strukturat me shtresa.
Struktura e kornizës diamanti është një nga substancat më të vështira në natyrë. Atomi i karbonit formon 4 lidhje kovalente identike, gjë që tregon formën tetraedron i rregullt (sp 3 - hibridizimi). Çdo atom ka një palë të vetme elektronesh, të cilat gjithashtu mund të lidhen me atomet fqinje. Si rezultat, formohet një grilë tre-dimensionale, në nyjet e së cilës ka vetëm atome karboni.
Duhet shumë energji për të shkatërruar një strukturë të tillë, pika e shkrirjes së komponimeve të tilla është e lartë (për diamantin është 3500°C).
Strukturat me shtresa flasin për praninë e lidhjeve kovalente brenda çdo shtrese dhe lidhjet e dobëta van der Waals midis shtresave.
Le të shohim një shembull: grafit. Çdo atom karboni është brenda sp 2 - hibridizimi. Elektroni i 4-të i paçiftuar formon një lidhje van der Waals midis shtresave. Prandaj, shtresa e 4-të është shumë e lëvizshme:
Lidhjet janë të dobëta, kështu që ato janë të lehta për t'u thyer, gjë që mund të vërehet me laps - "vetia e shkrimit" - shtresa e 4-të mbetet në letër.
Grafiti është një përcjellës i shkëlqyer rrymë elektrike(elektronet janë në gjendje të lëvizin përgjatë rrafshit të shtresës).
Strukturat zinxhir kanë okside (për shembull, SO 3 ), i cili kristalizohet në formën e gjilpërave me shkëlqim, polimereve, disa substanca amorfe, silikate (asbest).
Si të shpjegohen vetitë e kristaleve teoria molekulare? Në fillim të shekullit të 19-të, u sugjerua për herë të parë që forma e jashtme e saktë e kristaleve përcaktohet nga brenda. vendndodhjen e saktë grimcat që përbëjnë kristalet, d.m.th atomet. Bazuar në studimet me rreze X, u zbulua se ky supozim është i vërtetë.
Grimcat që përbëjnë kristalet janë të vendosura në lidhje me njëra-tjetrën në një renditje të caktuar, në distanca të caktuara nga njëra-tjetra. Sigurisht, për shkak të lëvizjes termike, distancat midis grimcave ndryshojnë pak gjatë gjithë kohës, por mund të flasim për një distancë mesatare të caktuar për secilën temperaturë. Bashkësia e nyjeve, d.m.th., pikave që korrespondojnë me pozicionet mesatare të grimcave që përbëjnë kristalin, quhet rrjetë hapësinore e këtij kristali.
Grimcat që përbëjnë kristalet janë, në disa raste, grimca të ngarkuara elektrike - jone. Jonet quhen atome (ose grupe atomesh) që kanë humbur ose, anasjelltas, kanë fituar një, dy ose më shumë elektrone. Nëse një atom ka humbur elektrone, ai është një grimcë e ngarkuar pozitivisht - jon pozitiv. Nëse atomit i shtohen elektrone, atëherë është jon negativ. Kristalet e përbëra nga jone quhen kristale jonike.
Një shembull i thjeshtë i rrjetës hapësinore të një kristali jonik është rrjeta e një kristali të klorurit të natriumit ( kripë tryezë). Ne imagjinojmë molekulën e kësaj substance të përbëhet nga një atom klori dhe një atom natriumi. Këto janë molekulat në avujt e kripës. Studim eksperimental tregoi se në një kristal të ngurtë nuk ka molekula në kuptimin e përmendur më sipër. Rrjeta kristalore e klorurit të natriumit nuk përbëhet nga molekula të klorurit të natriumit, por nga alternimi i joneve të klorit dhe natriumit (Fig. 444). Çdo jon natriumi është i rrethuar nga gjashtë jone klori të vendosura në tre drejtime reciproke pingul, dhe çdo jon klori është i rrethuar nga gjashtë jone natriumi.
Oriz. 444. Paraqitja e nyjeve në rrjetë hapësinore kristal klorur natriumi
Shumë kripëra të përbëra nga dy atome (brom argjendi dhe klorur argjendi, jodur kaliumi, shumë metale squfuri etj.) kanë grila të ngjashme. Distancat midis pozicioneve mesatare të joneve në rrjetat e substancave të ndryshme nuk janë të njëjta. Për klorurin e natriumit, distanca midis joneve fqinje është , për klorurin e argjendit, për jodurin e kaliumit, etj.). Ka edhe më komplekse kristalet jonike. Për shembull, rrjeta e sparit të Islandës përbëhet nga jone dhe jone.
Përveç kristaleve jonike, ekzistojnë edhe kristale të përbëra nga grimca të pa ngarkuara - atome ose molekula. Për shembull, rrjeta e diamantit përbëhet nga atome karboni, rrjeta e kristaleve të akullit - nga molekulat e ujit, rrjeta e naftalinës - nga grupe të mëdha molekulare, etj. Distancat midis atomeve të kristaleve të tilla janë gjithashtu të rendit të .
Atomet ose jonet nuk janë gjithmonë të vendosura në një rrjetë që përfaqëson një koleksion kubesh (grilat kubike), siç është rasti me të tjerët pamje komplekse. Një shembull është rrjeta e akullit (Fig. 445). Si të shpjegohet varësia e vetive fizike të kristaleve nga drejtimi?
Oriz. 445. Rrjetë hapësinore e kristaleve të akullit: a) pamja e sipërme; b) pamje anësore. Topat përfaqësojnë atomet e oksigjenit; Pozicionet e atomit të hidrogjenit nuk tregohen
Lëreni në Fig. 446, dhe rrathët përfaqësojnë atomet e një lëngu (për shembull, merkuri) të vendosur në një plan të caktuar. Le të zgjedhim një atom dhe të vizatojmë vija të drejta përmes tij në drejtime të ndryshme. Është e qartë se për shkak të rastësisë së plotë të renditjes së atomeve, në segmente identike të cilësdo prej këtyre vijave të drejta do të ketë praktikisht të njëjtin numër atomesh. Kjo do të thotë se me një rregullim kaotik të atomeve, të gjitha drejtimet janë të barabarta.
Oriz. 446. a) Rregullimi i rastësishëm i grimcave në një lëng. Çdo vijë e drejtë 
, e tërhequr përmes një molekule, ndeshet me të njëjtin numër grimcash (ato janë të shënuara me rrathë të zinj), b) Radhitja e renditur e atomeve në një kristal. Drejt te ndryshme kaluar nëpër molekulë takohen numër të ndryshëm atomet
Nuk do të jetë njësoj nëse kryejmë të njëjtin ndërtim me rregullimin e saktë të atomeve, karakteristikë e një kristali, për shembull, siç tregohet në Fig. 446, b. Mund të shihet se linjat e drejta të tërhequra në drejtime ose do të takohen me shumë atome, në drejtim - disi më pak, dhe në drejtim - shumë pak. Kjo shpjegon pse vetitë fizike të një kristali varen nga drejtimi. Kështu, për shembull, në një rrjetë të kripës së tryezës, ndarja ndodh më lehtë përgjatë planeve paralele me ose (Fig. 447). Prandaj, goditja e një kubi kristali të kripës së tryezës me një çekiç do ta thyejë atë përsëri në kube të rregullt, ndërsa goditja e një copë xhami amorf e thyen atë në fragmente të formave nga më të ndryshmet.
Oriz. 447. Në një kristal të kripës së tryezës, ndarja ndodh më lehtë përgjatë rrafsheve paralele ose se përgjatë çdo plani tjetër, për shembull.
Si përfundim, vërejmë se në kristale të vërteta rrjeta zakonisht nuk është e rregullt në të gjithë vëllimin e kristalit. Në disa vende rrjeta është e shtrembëruar, ka zona ku atomet janë të vendosura në çrregullim, dhe në disa vende ka përfshirje të atomeve të huaja. Këto shtrembërime lokale luajnë një rol të rëndësishëm në shpjegimin e disa vetive të kristaleve reale.
