Lëndët e ngurta zakonisht kanë një strukturë kristalore. Karakterizohet nga rregullimi i saktë i grimcave në pika të përcaktuara rreptësisht në hapësirë. Kur këto pika lidhen mendërisht me vija të drejta të kryqëzuara, formohet një kornizë hapësinore, e cila quhet rrjetë kristali. Pikat në të cilat ndodhen grimcat quhen nyjet e rrjetës kristalore. Nyjet e një rrjete imagjinare mund të përmbajnë jone, atome ose molekula. Ata angazhohen lëvizjet osciluese. Me rritjen e temperaturës, amplituda e lëkundjeve rritet, gjë që manifestohet në zgjerim termik tel.
Në varësi të llojit të grimcave dhe natyrës së lidhjes ndërmjet tyre, dallohen 4 lloje grila kristalore: jonike (NaCl, KCl), atomike, molekulare dhe metalike.
Grilat kristalore të përbëra nga jone quhen jonike. Ato formohen nga substanca me lidhje jonike. Një shembull është një kristal i klorurit të natriumit, në të cilin çdo jon natriumi është i rrethuar nga 6 jone klorur, dhe çdo jon klorur është i rrethuar nga 6 jone natriumi.
Rrjetë kristalore NaCl
Numri i grimcave fqinje më të afërta afër një grimce të caktuar në një kristal ose molekulë individuale quhet numri fokal.
Në rrjetën NaCl, numrat e koordinimit të të dy joneve janë të barabartë me 6. Dhe kështu, në një kristal NaCl është e pamundur të izolohen molekulat individuale të kripës. Nuk ka asnjë prej tyre. I gjithë kristali duhet të konsiderohet si një makromolekulë gjigante e përbërë nga numër të barabartë Jonet Na + dhe Cl -, Na n Cl n – ku n numër i madh. Lidhjet midis joneve në një kristal të tillë janë shumë të forta. Prandaj, substancat me një rrjetë jonike kanë një fortësi relativisht të lartë. Ato janë refraktare dhe fluturuese të ulëta.
Shkrirja kristalet jonikeçon në një shkelje të orientimit të saktë gjeometrik të joneve në lidhje me njëri-tjetrin dhe një ulje të forcës së lidhjes midis tyre. Prandaj, shkrirja e tyre përcjell rrymë elektrike. Komponimet jonike, si rregull, shpërndahet lehtësisht në lëngje që përbëhen nga molekula polare, siç është uji.
Rrjeta kristalore, në nyjet e të cilave ka atome individuale, quhen atomike. Atomet në rrjeta të tilla janë të lidhura me njëri-tjetrin me lidhje të forta kovalente. Një shembull është diamanti, një nga modifikimet e karbonit. Diamanti përbëhet nga atome karboni, secili prej të cilëve është i lidhur me 4 atome fqinje. Numri i koordinimit të karbonit në diamant është 4. Substancat me një rrjetë atomike kristalore kanë një pikë të lartë shkrirjeje (diamanti ka mbi 3500 o C), janë të fortë dhe të fortë dhe praktikisht janë të patretshme në ujë.
Grilat kristalore të përbëra nga molekula (polare dhe jopolare) quhen molekulare. Molekulat në rrjeta të tilla lidhen me njëra-tjetrën nga forca relativisht të dobëta ndërmolekulare. Prandaj, substancat me rrjetë molekulare kanë fortësi të ulët dhe pikë shkrirjeje të ulët, janë të patretshme ose pak të tretshme në ujë, tretësirat e tyre nuk kanë pothuajse asnjë përçueshmëri elektricitet. Shembuj të tyre janë akulli, CO 2 i ngurtë (“akulli i thatë”), halogjenet, kristalet e hidrogjenit, oksigjenit, azotit, gazeve fisnike, etj.
Valence
Një karakteristikë e rëndësishme sasiore që tregon numrin e atomeve që ndërveprojnë në molekulën që rezulton është valencë– vetia e atomeve të një elementi për t'u bashkuar numër të caktuar atomet e elementeve të tjerë.
Valenca përcaktohet në mënyrë sasiore nga numri i atomeve të hidrogjenit, i cili këtë element mund të shtohet ose zëvendësohet. Kështu, për shembull, në acid hidrofluorik(HF) fluori është njëvalent, në amoniak (NH 3) azoti është trevalent, në hidrogjen silikoni (SiH 4 - silan) silici është katërvalent, etj.
Më vonë, me zhvillimin e ideve për strukturën e atomeve, valenca e elementeve filloi të shoqërohet me numrin e elektroneve të paçiftuara (valencë), falë të cilave kryhet lidhja midis atomeve. Kështu, valenca përcaktohet nga numri i elektroneve të paçiftuara në një atom që marrin pjesë në formimin e një lidhjeje kimike (në gjendje tokësore ose të ngacmuar). Në përgjithësi, valenca është e barabartë me numrin e çifteve të elektroneve që lidhin një atom të caktuar me atomet e elementeve të tjerë.
Komponimet jonike (të tilla si kloruri 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 një atom i vetëm klori është i izoluar në një kristal, atëherë midis atomeve të natriumit që e rrethojnë nuk është më e mundur të gjendet ai me të cilin reagoi 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 dallohen nga temperaturat e 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 tipit 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, energjia mund të llogaritet struktura kristalore U (shih tabelën), 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.
Seksioni 3. LIDHJA KIMIKE
§ 3.7. Llojet e rrjetave kristalore
Lëndët e ngurta zakonisht kanë një strukturë kristalore. Karakterizohet vendndodhjen e saktë grimcat në pika të përcaktuara qartë në hapësirë. Duke i lidhur mendërisht këto pika me vija të drejta që kryqëzohen, formohet një kornizë hapësinore, e cila quhet rrjetë kristalore. Pikat në të cilat ndodhen grimcat quhen nyje grilë. Nyjet e një rrjete imagjinare mund të përmbajnë jone, atome ose molekula. Ata kryejnë një lëvizje osciluese. Me rritjen e temperaturës rritet amplituda e lëkundjeve, e cila manifestohet në zgjerimin termik të trupave.
Në varësi të llojit të grimcave dhe natyrës së lidhjes ndërmjet tyre, dallohen katër lloje të rrjetave kristalore: jonike, atomike, molekulare dhe metalike.
Rrjetat kristalore të përbëra nga jone quhen jone. ato formohen nga substanca me lidhje jonike. Një shembull do të ishte një kristal i klorurit të natriumit, në të cilin, siç është përmendur tashmë, çdo jon natriumi është i rrethuar nga gjashtë jone klorur, dhe çdo jon klorur është i rrethuar nga gjashtë jone natriumi. Paketimi më i dendur korrespondon me këtë rregullim, nëse jonet përfaqësohen si sfera të vendosura në kristal (Fig. 3.15). Shumë shpesh grilat kristal përshkruhen siç tregohet në Fig. 3.16, ku tregohet vetëm vendosja relative e grimcave, por jo madhësia e tyre.
Numri i grimcave fqinje më të afërta që janë të lidhura fort me një grimcë të caktuar në një kristal ose në një molekulë individuale quhet numri i koordinimit.
Në rrjetën e klorurit të natriumit, numrat e koordinimit të të dy joneve janë 6. Prandaj, është e pamundur të izolohen molekulat individuale të kripës në një kristal të klorurit të natriumit. Ata nuk janë këtu. I gjithë kristali duhet të konsiderohet si një makromolekulë gjigante e përbërë nga të njëjtin numër jonet Na + dhe С l - , Na n Cl n , ku n - një numër i madh (shih Fig. 3.15). Lidhjet midis joneve në një kristal të tillë janë mjaft të forta. Prandaj, substancat me një rrjetë jonike kanë një fortësi relativisht të lartë. Ata janë refraktare dhe të rinj.
Shkrirja e kristaleve jonike shkakton një shkelje të orientimit të saktë gjeometrik të joneve në lidhje me njëri-tjetrin dhe një ulje të forcës së lidhjes midis tyre. Prandaj, shkrirja e tyre përcjell rrymë elektrike. Komponimet jonike në përgjithësi treten lehtësisht në lëngje që përbëhen nga molekula polare, siç është uji.
Oriz. 3.15. Rregullimi hapësinor i joneve në rrjetën jonike NaCl (topa të vegjël - jone natriumi)
Oriz. 3.16. Qelizë kristalore NaCl
Kristalor grila, në nyje në të cilat ndodhen atomet individuale quhen atomike. Atomet në rrjeta të tilla janë të lidhura me njëri-tjetrin me lidhje të forta kovalente. Një shembull është diamanti, një nga modifikimet e karbonit. Diamanti përbëhet nga atome karboni, secila prej të cilave është e lidhur me katër atome fqinje. Numri i koordinimit karboni në diamant - 4. Struktura e diamantit është paraqitur në Fig. 11.1. Në rrjetën e diamantit, si në rrjetën e klorurit të natriumit, nuk ka molekula. I gjithë kristali duhet të konsiderohet si një molekulë gjigante. NË kimia inorganike i famshëm sasi të konsiderueshme substanca me një rrjetë kristalore atomike. Ata kane temperaturat e larta i shkrirë (për diamantin mbi 500°C), i fortë dhe i fortë, praktikisht i pazgjidhshëm në lëngje. Rrjeta atomike kristalore është karakteristikë e borit të ngurtë, silicit, germaniumit dhe komponimeve të disa elementeve me karbon dhe silic. Rrjetat kristalore të përbëra nga molekula (polare dhe jopolare) quhen molekulare. Molekulat në rrjeta të tilla lidhen me njëra-tjetrën nga forca relativisht të dobëta ndërmolekulare. Prandaj, substancat me një grilë molekulare kanë fortësi të ulët, temperaturat e ulëta i shkrirë, i patretshëm ose pak i tretshëm në ujë, tretësirat e tyre pothuajse nuk përçojnë rrymë elektrike. Numri substancave inorganike me një rrjetë molekulare është e parëndësishme. Shembuj të tyre janë akulli, monoksidi i ngurtë i karbonit (dhe V ) (“akulli i thatë”), ujë i ngurtë i halogjenuar, i ngurtë substanca të thjeshta, i formuar nga një-( gazet fisnike), dy-( F 2, C l 2, r 2, l 2, H 2, O 2, N 2 ), tre- (O 3), katër- (G 4), tetë- ( S 8) molekulat atomike. Rrjeta molekulare kristalore e jodit është paraqitur në Fig. 3.17. Më kristalore komponimet organike kanë një rrjetë molekulare.
Oriz. 3.17. Rrjetë kristalore e jodit
Oriz. 3.18. Ilustrim skematik i një skare metalike
Në gjendje të ngurtë, metalet formojnë rrjeta kristalore metalike. Këto të fundit zakonisht përshkruhen si një kombinim i kationeve metalike të kombinuara në një elektronet e valencës, domethënë të ngarkuar negativisht " gaz elektronik" Elektronet tërhiqen elektrostatikisht nga kationet, gjë që siguron stabilitetin e rrjetës. Në Fig. Figura 3.18 tregon një paraqitje skematike të një grilë metalike. Në Fig. 3.18 tregon një paraqitje skematike të një grilë metalike ( elektronet e lira përshkruhen me pika). Krahasoni atë me llojet e tjera të grilave kristalore.
Shumica të ngurta Ajo ka kristalore struktura, e cila karakterizohet rregullimi i përcaktuar rreptësisht i grimcave. Nëse i lidhni grimcat me linja konvencionale, ju merrni një kornizë hapësinore të quajtur rrjetë kristali. Pikat në të cilat ndodhen grimcat kristalore quhen nyje grilë. Nyjet e një rrjete imagjinare mund të përmbajnë atome, jone ose molekula.
Në varësi të natyrës së grimcave të vendosura në nyjet dhe natyrës së lidhjes ndërmjet tyre, dallohen katër lloje të grilave kristalore: jonike, metalike, atomike dhe molekulare.
Jonike quhen rrjeta në nyjet e të cilave ka jone.
Ato formohen nga substanca me lidhje jonike. Në nyjet e një grilë të tillë ka pozitive dhe jonet negative, të ndërlidhura nga ndërveprimi elektrostatik.
Rrjetat jonike kristalore kanë kripëra, alkale, oksidet metale aktive . Jonet mund të jenë të thjeshtë ose kompleks. Për shembull, në vendet e rrjetës së klorurit të natriumit ka jone të thjeshta natriumi Na dhe klor Cl-, dhe në vendet e rrjetës së sulfatit të kaliumit, jonet e thjeshta të kaliumit K dhe jonet komplekse të sulfatit S O 4 2 - alternojnë.
Lidhjet midis joneve në kristale të tilla janë të forta. Kjo është arsyeja pse substancat jonike i fortë, refraktar, jo i paqëndrueshëm. Substancat e tilla janë të mira tretet në ujë.
Rrjetë kristalore e klorurit të natriumit
Kristal klorur natriumi
Metal quhen grila që përbëhen nga jone pozitive dhe atomet e metaleve dhe elektronet e lira.
Ato formohen nga substanca me lidhje metalike. Në nyjet e rrjetës metalike ka atome dhe jone (ose atome ose jone, në të cilat atomet kthehen lehtësisht, duke hequr dorë nga elektronet e jashtme për përdorim të përgjithshëm).
Rrjeta të tilla kristalore janë karakteristike për substancat e thjeshta të metaleve dhe lidhjeve.
Pikat e shkrirjes së metaleve mund të jenë të ndryshme (nga \(–37\) °C për merkurin deri në dy deri në tre mijë gradë). Por të gjitha metalet kanë një karakteristikë shkëlqim metalik, lakueshmëria, duktiliteti, përçojnë mirë elektricitetin dhe ngrohtësi.
Rrjetë kristalore metalike
Hardware
Grilat atomike quhen rrjeta kristalore, në nyjet e të cilave ka atome individuale të lidhura me lidhje kovalente.
Ky lloj grilë ka një diamant - një nga modifikimet alotropike karbonit. Substancat me një rrjetë kristalore atomike përfshijnë grafit, silic, bor dhe germanium, si dhe substanca komplekse, për shembull karborund SiC dhe silicë, kuarc, kristal shkëmbi, rërë, të cilat përfshijnë oksid silikoni (\(IV\)) Si O 2.
Substancat e tilla karakterizohen forcë të lartë dhe fortësi. Pra, diamanti është më i vështiri substancë natyrale. Substancat me një rrjetë kristal atomike kanë shumë pika të larta të shkrirjes dhe zierje. Për shembull, pika e shkrirjes së silicës është \(1728\) °C, ndërsa për grafitin është më e lartë - \(4000\) °C. Kristalet atomike janë praktikisht të pazgjidhshëm.
Grilë kristal diamanti
Diamanti
molekulare quhen grila, në nyjet e të cilave ka molekula të lidhura me ndërveprime të dobëta ndërmolekulare.
Pavarësisht se brenda molekulave atomet janë të lidhur me lidhje kovalente shumë të forta, midis vetë molekulave ka forca të dobëta tërheqja ndërmolekulare. Prandaj, kristalet molekulare kanë forca e ulët dhe fortësia, pika të ulëta të shkrirjes dhe zierje. Shumë substancave molekulare në temperaturën e dhomës janë lëngje dhe gazra. Substancat e tilla janë të paqëndrueshme. Për shembull, jodi kristalor dhe monoksidi i ngurtë i karbonit (\(IV\)) ("akulli i thatë") avullohen pa u kthyer në një gjendje të lëngshme. Disa substanca molekulare kanë erë .
Ky lloj grilë ka substanca të thjeshta në gjendje të ngurtë grumbullimi: gaze fisnike me molekulat monoatomike(Ai, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ), si dhe jometalet me dy- dhe molekulat poliatomike (H 2, O 2, N 2, Cl 2, I 2, O 3, P 4, S 8).
Ata kanë një rrjetë kristalore molekulare edhe substanca me kovalente lidhjet polare: ujë - akull, amoniak i ngurtë, acide, oksidet jometale. Shumica komponimet organike janë edhe kristale molekulare (naftalinë, sheqer, glukozë).
Lëndët e ngurta zakonisht kanë një strukturë kristalore. Karakterizohet nga rregullimi i saktë i grimcave në pika të përcaktuara rreptësisht në hapësirë. Kur këto pika lidhen mendërisht me vija të drejta të kryqëzuara, formohet një kornizë hapësinore, e cila quhet rrjetë kristali.
Pikat në të cilat ndodhen grimcat quhen nyjet e rrjetës kristalore. Nyjet e një rrjete imagjinare mund të përmbajnë jone, atome ose molekula. Ata bëjnë lëvizje osciluese. Me rritjen e temperaturës rritet amplituda e lëkundjeve, e cila manifestohet në zgjerimin termik të trupave.
Në varësi të llojit të grimcave dhe natyrës së lidhjes ndërmjet tyre, dallohen katër lloje të rrjetave kristalore: jonike, atomike, molekulare dhe metalike.
Rrjetat kristalore të përbëra nga jone quhen jonike. Ato formohen nga substanca me lidhje jonike. Një shembull është një kristal i klorurit të natriumit, në të cilin, siç është përmendur tashmë, çdo jon natriumi është i rrethuar nga gjashtë jone klorur, dhe çdo jon klorur nga gjashtë jone natriumi. Ky rregullim korrespondon me paketimin më të dendur nëse jonet përfaqësohen si sfera të vendosura në kristal. Shumë shpesh, grilat kristal janë paraqitur siç tregohet në Fig., ku vetëm marrëveshje reciproke grimcat, por jo përmasat e tyre.
Numri i grimcave fqinje më të afërta afër një grimce të caktuar në një kristal ose në një molekulë individuale quhet numri i koordinimit.
Në rrjetën e klorurit të natriumit, numrat e koordinimit të të dy joneve janë 6. Pra, në një kristal të klorurit të natriumit është e pamundur të izolohen molekulat individuale të kripës. Nuk ka asnjë prej tyre. I gjithë kristali duhet të konsiderohet si një makromolekulë gjigante e përbërë nga një numër i barabartë jonesh Na + dhe Cl -, Na n Cl n, ku n është një numër i madh. Lidhjet midis joneve në një kristal të tillë janë shumë të forta. Prandaj, substancat me një rrjetë jonike kanë një fortësi relativisht të lartë. Ato janë refraktare dhe fluturuese të ulëta.
Shkrirja e kristaleve jonike çon në prishje të orientimit të saktë gjeometrik të joneve në lidhje me njëri-tjetrin dhe një ulje të forcës së lidhjes midis tyre. Prandaj, shkrirja e tyre përcjell rrymë elektrike. Komponimet jonike në përgjithësi treten lehtësisht në lëngje që përbëhen nga molekula polare, siç është uji.
Rrjetat kristalore, në nyjet e të cilave ka atome individuale, quhen atomike. Atomet në rrjeta të tilla janë të lidhura me njëri-tjetrin me lidhje të forta kovalente. Një shembull është diamanti, një nga modifikimet e karbonit. Diamanti përbëhet nga atome karboni, secila prej të cilave është e lidhur me katër atome fqinje. Numri koordinues i karbonit në diamant është 4 
. Në rrjetën e diamantit, si në rrjetën e klorurit të natriumit, nuk ka molekula. I gjithë kristali duhet të konsiderohet si një molekulë gjigante. Rrjeta atomike kristalore është karakteristikë e borit të ngurtë, silikonit, germaniumit dhe komponimeve të disa elementeve me karbon dhe silikon.
Rrjetat kristalore të përbëra nga molekula (polare dhe jopolare) quhen molekulare.
Molekulat në rrjeta të tilla lidhen me njëra-tjetrën nga forca relativisht të dobëta ndërmolekulare. Prandaj, substancat me një grilë molekulare kanë fortësi të ulët dhe pikë shkrirjeje të ulët, janë të patretshme ose pak të tretshme në ujë dhe tretësitë e tyre pothuajse nuk përçojnë rrymë elektrike. Numri i substancave inorganike me një rrjetë molekulare është i vogël.
Shembuj të tyre janë akulli, monoksidi i ngurtë i karbonit (IV) ("akulli i thatë"), halidet e ngurta të hidrogjenit, substancat e thjeshta të ngurta të formuara nga një- (gazrat fisnikë), dy- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, molekula atomike H2, O2, N2), tre- (O 3), katër- (P 4), tetë- (S 8). Rrjeta molekulare kristalore e jodit është paraqitur në Fig. 
. Shumica e komponimeve organike kristalore kanë një rrjetë molekulare.
