İyonik kristal kafesi oluşturan parçacıklar. Maddenin yapısı

Geri İleri

Dikkat! Slayt önizlemeleri yalnızca bilgilendirme amaçlıdır ve sunumun tüm özelliklerini temsil etmeyebilir. Bu çalışmayla ilgileniyorsanız, lütfen tam sürümünü indirin.

Ders türü: Birleştirilmiş.

Dersin amacı:Öğrencilerin, maddelerin fiziksel özelliklerinin kimyasal bağ tipine ve kristal kafes tipine neden-sonuç bağımlılığını kurma, fiziksel özelliklere dayanarak kristal kafes tipini tahmin etme becerilerinin geliştirilmesi için koşullar yaratmak. maddenin.

Ders hedefleri:

• Katıların kristal ve amorf halleri hakkında kavramlar oluşturmak, öğrencilere çeşitli kristal kafes türlerini tanıtmak, bir kristalin fiziksel özelliklerinin kristaldeki kimyasal bağın doğasına ve kristal kafes tipine bağımlılığını oluşturmak, öğrencilere kimyasal bağların doğasının ve kristal kafes türlerinin maddenin özellikleri üzerindeki etkisi hakkında temel fikirler vermek.
• Öğrencilerin dünya görüşünü oluşturmaya devam edin, tüm yapısal madde parçacıklarının bileşenlerinin karşılıklı etkisini göz önünde bulundurun, bunun sonucunda yeni özellikler ortaya çıkar, eğitim çalışmalarını organize etme yeteneğini geliştirin, takım halinde çalışma kurallarına uyun .
• Problem durumlarını kullanarak okul çocuklarının bilişsel ilgisini geliştirmek;

Teçhizat: Periyodik sistem D.I. Mendeleev, “Metaller” koleksiyonu, metal olmayanlar: kükürt, grafit, kırmızı fosfor, kristal silikon, iyot; Sunum “Kristal kafes çeşitleri”, farklı tiplerdeki kristal kafes modelleri (sofra tuzu, elmas ve grafit, karbondioksit ve iyot, metaller), plastik örnekleri ve bunlardan yapılan ürünler, cam, hamuru, bilgisayar, projektör.

Ders ilerlemesi

1. Organizasyon anı.

Öğretmen öğrencileri karşılar ve gelmeyenleri kaydeder.

2. “Kimyasal bağlanma” konularıyla ilgili bilgilerin test edilmesi. Oksidasyon durumu.”

Bağımsız çalışma (15 dakika)

3. Yeni materyalin incelenmesi.

Öğretmen dersin konusunu ve dersin amacını duyurur. (Slayt 1,2)

Öğrenciler dersin tarihini ve konusunu defterlerine yazarlar.

Bilginin güncellenmesi.

Öğretmen sınıfa sorular sorar:

1. Ne tür parçacıklar biliyorsunuz? İyonların, atomların ve moleküllerin yükü var mıdır?
2. Ne tür kimyasal bağları biliyorsunuz?
3. Maddelerin hangi toplu hallerini biliyorsunuz?

Öğretmen:“Herhangi bir madde gaz, sıvı veya katı olabilir. Örneğin su. Normal koşullar altında sıvıdır ancak buhar ve buz da olabilir. Veya normal şartlarda oksijen bir gazdır; -1940 C sıcaklıkta mavi bir sıvıya dönüşür ve -218,8 ° C sıcaklıkta katılaşarak mavi kristallerden oluşan kar benzeri bir kütleye dönüşür. Bu derste maddelerin katı durumuna bakacağız: amorf ve kristal.” (Slayt 3)

Öğretmen: amorf maddelerin net bir erime noktası yoktur - ısıtıldıklarında yavaş yavaş yumuşar ve sıvı bir duruma dönüşürler. Amorf maddeler arasında örneğin hem elde hem de ağızda eriyen çikolata; sakız, hamuru, balmumu, plastikler (bu tür maddelerin örnekleri gösterilmiştir). (Slayt 7)

Kristalli maddeler net bir erime noktasına sahiptir ve en önemlisi, parçacıkların uzayda kesin olarak tanımlanmış noktalarda doğru düzenlenmesi ile karakterize edilir. (Slayt 5,6) Bu noktalar düz çizgilerle birleştirildiğinde kristal kafes adı verilen uzamsal bir çerçeve oluşur. Kristal parçacıklarının bulunduğu noktalara kafes düğümleri denir.

Öğrenciler tanımı defterlerine yazarlar: “Kristal kafes, kristali oluşturan parçacıkların bulunduğu uzaydaki noktaların toplamıdır. Kristal parçacıklarının bulunduğu noktalara kafes düğümleri denir.

Bu kafesin düğümlerinde ne tür parçacıkların bulunduğuna bağlı olarak 4 tür kafes vardır. (Slayt 8) Bir kristal kafesin düğümlerinde iyonlar varsa, böyle bir kafese iyonik denir.

Öğretmen öğrencilere sorular sorar:

– Düğümlerinde atom ve moleküllerin bulunduğu kristal kafeslerin adı ne olacak?

Ancak düğümlerinde hem atomların hem de iyonların bulunduğu kristal kafesler vardır. Bu tür ızgaralara metal ızgaralar denir.

Şimdi tabloyu dolduracağız: “Kristal kafesler, bağ türü ve maddelerin özellikleri.” Tabloyu doldururken kafes türü, parçacıklar arasındaki bağlantı türü ve katıların fiziksel özellikleri arasındaki ilişkiyi kuracağız.

İyonik olarak adlandırılan 1. tip kristal kafesi ele alalım. (Slayt 9)

– Bu maddelerdeki kimyasal bağ nedir?

İyonik kristal kafesine bakın (böyle bir kafesin modeli gösterilmiştir). Düğümleri pozitif ve negatif yüklü iyonlar içerir. Örneğin, bir sodyum klorür kristali, küp şeklinde bir kafes oluşturan pozitif sodyum iyonları ve negatif klorür iyonlarından oluşur. İyonik kristal kafesli maddeler arasında tipik metallerin tuzları, oksitleri ve hidroksitleri bulunur. İyonik kristal kafesli maddeler yüksek sertliğe ve dayanıklılığa sahiptir, refrakterdir ve uçucu değildir.

Öğretmen: Atomik kristal kafesli maddelerin fiziksel özellikleri, iyonik kristal kafesli maddelerin fiziksel özellikleriyle aynıdır, ancak çoğu zaman üstün derecede - çok sert, çok dayanıklı. Atomik kristal kafese sahip olan elmas, tüm doğal maddeler arasında en sert maddedir. 10 puanlık sisteme göre en yüksek puan olan 10 ile derecelendirilen sertlik standardı görevi görür (Slayt 10). Bu tür kristal kafes için ders kitabıyla çalışarak gerekli bilgileri tabloya kendiniz gireceksiniz.

Öğretmen: Metalik olarak adlandırılan 3. tip kristal kafesi ele alalım. (Slayt 11,12) Böyle bir kafesin düğümlerinde, aralarında elektronların serbestçe hareket ettiği ve onları tek bir bütün halinde birbirine bağlayan atomlar ve iyonlar vardır.

Metallerin bu iç yapısı onların karakteristik fiziksel özelliklerini belirler.

Öğretmen: Metallerin hangi fiziksel özelliklerini biliyorsunuz? (dövülebilirlik, plastisite, elektriksel ve termal iletkenlik, metalik parlaklık).

Öğretmen: Tüm maddeler yapılarına göre hangi gruplara ayrılır? (Slayt 12)

Su, karbondioksit, oksijen, nitrojen ve diğerleri gibi iyi bilinen maddelerin sahip olduğu kristal kafes türünü düşünelim. Buna moleküler denir. (Slayt14)

– Bu kafesin düğümlerinde hangi parçacıklar bulunuyor?

Kafes bölgelerinde bulunan moleküllerdeki kimyasal bağ, polar kovalent veya polar olmayan kovalent olabilir. Molekül içindeki atomlar çok güçlü kovalent bağlarla bağlı olmasına rağmen, moleküllerin kendi aralarında zayıf moleküller arası çekim kuvvetleri etki eder. Bu nedenle moleküler kristal kafesli maddeler düşük sertliğe, düşük erime noktalarına sahiptir ve uçucudur. Gaz veya sıvı maddeler özel koşullar altında katı hale geçtiğinde moleküler kristal bir kafes oluştururlar. Bu tür maddelere örnek olarak katı su – buz, katı karbon dioksit – kuru buz verilebilir. Bu kafes, yünlü ürünleri güvelerden korumak için kullanılan naftalini içerir.

– Moleküler kristal kafesin hangi özellikleri naftalinin kullanımını belirler? (uçuculuk). Gördüğümüz gibi moleküler kristal kafese sahip olan yalnızca katı maddeler değildir. basit maddeler: soy gazlar, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, beyaz fosfor P 4, ancak ve karmaşık: katı su, katı hidrojen klorür ve hidrojen sülfür. Çoğu katı organik bileşiğin moleküler kristal kafesleri vardır (naftalin, glikoz, şeker).

Kafes bölgeleri polar olmayan veya polar moleküller içerir. Moleküllerin içindeki atomların güçlü kovalent bağlarla bağlı olmasına rağmen, moleküller arasında zayıf moleküller arası kuvvetler etki eder.

Sonuç: Maddeler kırılgandır, sertliği düşüktür, erime noktası düşüktür ve uçucudur.

Soru: Hangi sürece süblimasyon veya süblimasyon denir?

Cevap: Bir maddenin katı halden, sıvı halini atlayarak doğrudan gaz halindeki duruma geçişine denir. süblimasyon veya süblimasyon.

Deneyin gösterimi: iyotun süblimasyonu

Daha sonra öğrenciler sırayla tabloya yazdıkları bilgilerin isimlerini söylerler.

Kristal kafesler, bağ türleri ve maddelerin özellikleri.

Öğretmen: Masada yapılan işten hangi sonucu çıkarabiliriz?

Sonuç 1: Maddelerin fiziksel özellikleri kristal kafesin türüne bağlıdır. Maddenin bileşimi → Kimyasal bağ türü → Kristal kafes türü → Maddelerin özellikleri . (Slayt 18).

Soru: Yukarıda tartışılanlardan hangi tür kristal kafes basit maddelerde bulunmaz?

Cevap: İyonik kristal kafesler.

Soru: Hangi kristal kafesler basit maddelerin karakteristiğidir?

Cevap: Basit maddeler için - metaller - bir metal kristal kafes; metal olmayanlar için – atomik veya moleküler.

Periyodik Sistemle Çalışmak D.I. Mendeleev.

Soru: Periyodik Tabloda metal elementler nerede bulunur ve neden? Metal olmayan elementler ve neden?

Cevap : Bordan astatine bir köşegen çizerseniz, bu köşegenin sol alt köşesinde metal elemanlar olacaktır, çünkü son enerji seviyesinde bir ila üç elektron içerirler. Bunlar I A, II A, III A (bor hariç) elementlerinin yanı sıra kalay ve kurşun, antimon ve ikincil alt grupların tüm elementleridir.

Metal olmayan elemanlar bu köşegenin sağ üst köşesinde bulunur, çünkü Son enerji seviyesinde dört ila sekiz elektron bulunur. Bunlar IV A, V A, VI A, VII A, VIII A ve bor elementleridir.

Öğretmen: Basit maddeleri atomik kristal kafese sahip olan metal olmayan elementleri bulalım (Cevap: C, B, Si) ve moleküler ( Cevap: N, S, O , halojenler ve soy gazlar )

Öğretmen: D.I. Mendeleev'in Periyodik Tablosundaki elementlerin konumuna bağlı olarak basit bir maddenin kristal kafesinin türünü nasıl belirleyebileceğinize dair bir sonuç formüle edin.

Cevap: I A, II A, IIIA'daki (bor hariç) metal elementlerin yanı sıra kalay ve kurşun ve basit bir maddedeki ikincil alt grupların tüm elementleri için kafes tipi metaldir.

Basit bir maddedeki metal olmayan elementler IV A ve bor için kristal kafes atomiktir; ve basit maddelerdeki V A, VI A, VII A, VIII A elementleri moleküler kristal bir yapıya sahiptir.

Tamamlanan tabloyla çalışmaya devam ediyoruz.

Öğretmen: Tabloya dikkatlice bakın. Hangi model gözlemlenebilir?

Öğrencilerin cevaplarını dikkatle dinliyoruz ve ardından sınıfla birlikte bir sonuca varıyoruz. Sonuç 2 (slayt 17)

4. Malzemenin sabitlenmesi.

Test (öz kontrol):

Kural olarak moleküler kristal kafesi olan maddeler:
a) Refrakterdir ve suda oldukça çözünür
b) Eriyebilir ve uçucu
c) Katı ve elektriksel olarak iletken
d) Termal olarak iletken ve plastik

“Molekül” kavramı bir maddenin yapısal birimi için geçerli değildir:
a) Su
b) Oksijen
c) Elmas
d) Ozon

Atomik kristal kafes aşağıdakilerin karakteristiğidir:
a) Alüminyum ve grafit
b) Kükürt ve iyot
c) Silikon oksit ve sodyum klorür
d) Elmas ve bor

Bir madde suda yüksek oranda çözünürse, erime noktası yüksekse ve elektriksel olarak iletkense, kristal kafesi şu şekildedir:
a) Moleküler
b) Nükleer
c) İyonik
d) Metal

5. Yansıma.

6. Ödev.

Her kristal kafes tipini plana göre karakterize edin: Kristal kafesin düğümlerinde neler var, yapısal birim → Düğümün parçacıkları arasındaki kimyasal bağın türü → Kristal parçacıkları arasındaki etkileşim kuvvetleri → Kristale bağlı fiziksel özellikler kafes → Normal koşullar altında maddenin toplam durumu → Örnekler.

Verilen maddelerin formüllerini kullanarak: SiC, CS2, NaBr, C2H2 - her bir bileşiğin kristal kafes tipini (iyonik, moleküler) belirleyin ve buna dayanarak dört bileşiğin her birinin beklenen fiziksel özelliklerini tanımlayın. maddeler.

Doğada özellikleri bakımından önemli ölçüde farklılık gösteren iki tür katı vardır. Bunlar amorf ve kristal cisimlerdir. Amorf cisimlerin kesin bir erime noktası yoktur; ısıtma sırasında yavaş yavaş yumuşarlar ve daha sonra sıvı hale geçerler. Bu tür maddelerin bir örneği reçine veya sıradan hamurudur. Ancak kristal maddelerde durum tamamen farklıdır. Belirli bir sıcaklığa kadar katı halde kalırlar ve ancak o sıcaklığa ulaştıktan sonra bu maddeler erir.

Her şey bu tür maddelerin yapısıyla ilgili. Kristal katılarda kendilerini oluşturan parçacıklar belirli noktalarda bulunur. Ve bunları düz çizgilerle birleştirirseniz, kristal kafes adı verilen bir tür hayali çerçeve elde edersiniz. Ve kristal kafeslerin türleri çok farklı olabilir. Ve "inşa edildikleri" parçacıkların türüne göre kafesler dört türe ayrılır. Bunlar iyonik, atomik, moleküler ve

Ve düğümlerde buna göre iyonlar bulunur ve aralarında iyonik bir bağ vardır. basit (Cl-, Na+) ya da karmaşık (OH-, SO2-) olabilir. Ve bu tür kristal kafesler bazı metal hidroksitleri ve oksitleri, tuzları ve benzeri maddeleri içerebilir. Örneğin sıradan sodyum klorürü alın. Kübik bir kristal kafes oluşturan negatif klor iyonlarını ve pozitif sodyum iyonlarını değiştirir. Böyle bir kafesteki iyonik bağlar çok kararlıdır ve bu prensibe göre "inşa edilen" maddeler oldukça yüksek mukavemet ve sertliğe sahiptir.

Atomik olanlar adı verilen kristal kafes türleri de vardır. Burada düğümler arasında güçlü bir kovalent bağ bulunan atomlar bulunur. Pek çok maddenin atomik kafesi yoktur. Bunlara elmasın yanı sıra kristal halinde germanyum, silikon ve bor da dahildir. Ayrıca atomik kristal kafes içeren ve buna göre sahip olan bazı karmaşık maddeler de vardır. Bunlar kaya kristali ve silikadır. Ve çoğu durumda bu tür maddeler çok güçlü, sert ve refrakterdir. Ayrıca pratik olarak çözünmezler.

Ve kristal kafeslerin moleküler türleri çeşitli maddelere sahiptir. Bunlar arasında donmuş su, yani sıradan buz, "kuru buz" - katılaşmış karbon monoksitin yanı sıra katı hidrojen sülfit ve hidrojen klorür bulunur. Moleküler kafesler ayrıca birçok katı organik bileşik içerir. Bunlara şeker, glikoz, naftalin ve benzeri maddeler dahildir. Ve böyle bir kafesin düğümlerinde bulunan moleküller, birbirlerine polar ve polar olmayan kimyasal bağlarla bağlanır. Ve moleküllerin içinde atomlar arasında güçlü kovalent bağlar olmasına rağmen, bu moleküller çok zayıf moleküller arası bağlar nedeniyle kafes içinde tutulur. Dolayısıyla bu tür maddeler oldukça uçucudur, kolayca erir ve fazla sertliğe sahip değildir.

Metallerin çeşitli türde kristal kafesleri vardır. Ve düğümleri hem atomları hem de iyonları içerebilir. Bu durumda atomlar kolayca iyonlara dönüşebilir ve elektronlarını "ortak kullanım" için bırakabilirler. Aynı şekilde, serbest bir elektronu "yakalayan" iyonlar da atom haline gelebilir. Ve bu kafes metallerin plastisite, dövülebilirlik, termal ve elektriksel iletkenlik gibi özelliklerini belirler.

Ayrıca metallerin ve diğer maddelerin kristal kafes türleri, kafesin temel hücrelerinin şekline göre yedi ana sisteme ayrılır. En basiti kübik hücredir. Ayrıca tüm kristal kafesin şeklini belirleyen eşkenar dörtgen, dörtgen, altıgen, eşkenar dörtgen, monoklinik ve triklinik birim hücreler de vardır. Ancak çoğu durumda kristal kafesler yukarıda sıralananlardan daha karmaşıktır. Bunun nedeni, temel parçacıkların yalnızca kafes düğümlerinin kendisinde değil, aynı zamanda merkezinde veya kenarlarında da bulunabilmesidir. Ve metaller arasında en yaygın olanı aşağıdaki üç karmaşık kristal kafestir: yüzey merkezli kübik, vücut merkezli kübik ve sıkı paketlenmiş altıgen. Metallerin fiziksel özellikleri sadece kristal kafeslerinin şekline değil aynı zamanda atomlar arası mesafeye ve diğer parametrelere de bağlıdır.

Katılarda parçacıklar (moleküller, atomlar ve iyonlar) birbirine o kadar yakın yerleştirilmiştir ki, aralarındaki etkileşim kuvvetleri onların birbirinden ayrılmasına izin vermez. Bu parçacıklar yalnızca denge konumu etrafında salınım hareketleri gerçekleştirebilirler. Bu nedenle katılar şeklini ve hacmini korur.

Katılar moleküler yapılarına göre ikiye ayrılır. kristalimsi Ve amorf .

Kristal cisimlerin yapısı

Kristal kafes

Kristal, katılar, moleküller, atomlar veya iyonların kesin olarak tanımlanmış bir geometrik düzende düzenlenerek uzayda bir yapı oluşturduğu anlamına gelir. kristal kafes . Bu düzen üç boyutlu uzayda her yönde periyodik olarak tekrarlanır. Uzun mesafelerde varlığını sürdürür ve uzayla sınırlı değildir. Onu aradılar uzun bir yoldan .

Kristal kafes türleri

Kristal kafes, parçacıkların bir kristalde nasıl düzenlendiğini hayal etmek için kullanılabilecek matematiksel bir modeldir. Bu parçacıkların uzayda bulunduğu noktaları zihinsel olarak düz çizgilerle birleştirerek kristal bir kafes elde ederiz.

Bu kafesin bölgelerinde bulunan atomlar arasındaki mesafeye denir. kafes parametresi .

Düğümlerde hangi parçacıkların bulunduğuna bağlı olarak kristal kafesler moleküler, atomik, iyonik ve metalik .

Kristalin cisimlerin erime noktası, elastikiyet ve dayanıklılık gibi özellikleri kristal kafesin tipine bağlıdır.

Sıcaklık, katının erimesinin başlayacağı bir değere yükseldiğinde kristal kafes tahrip olur. Moleküller daha fazla özgürlük kazanır ve katı kristalli madde sıvı aşamaya geçer. Moleküller arasındaki bağlar ne kadar güçlü olursa erime noktası da o kadar yüksek olur.

Moleküler kafes

Moleküler kafeslerde moleküller arasındaki bağlar güçlü değildir. Bu nedenle normal koşullar altında bu tür maddeler sıvı veya gaz halindedir. Katı hal onlar için yalnızca düşük sıcaklıklarda mümkündür. Erime noktaları (katıdan sıvıya geçiş) de düşüktür. Ve normal koşullar altında gaz halindedirler. Örnekler arasında iyot (I2), “kuru buz” (karbon dioksit CO2) yer alır.

Atomik kafes

Atomik kristal kafesi olan maddelerde atomlar arasındaki bağlar güçlüdür. Bu nedenle maddelerin kendisi çok serttir. Yüksek sıcaklıklarda erirler. Silikon, germanyum, bor, kuvars, bazı metallerin oksitleri ve doğadaki en sert madde olan elmas kristal atomik bir yapıya sahiptir.

İyonik kafes

İyonik kristal kafesli maddeler arasında alkaliler, çoğu tuz ve tipik metallerin oksitleri bulunur. İyonların çekici kuvveti çok güçlü olduğundan bu maddeler ancak çok yüksek sıcaklıklarda eriyebilir. Bunlara refrakter denir. Yüksek mukavemet ve sertliğe sahiptirler.

Metal ızgara

Tüm metallerin ve alaşımlarının sahip olduğu metal kafesin düğümlerinde hem atomlar hem de iyonlar bulunur. Bu yapı sayesinde metaller iyi işlenebilirlik ve sünekliğe, yüksek ısı ve elektrik iletkenliğine sahiptir.

Çoğu zaman, kristal şekli düzenli bir çokyüzlüdür. Bu tür çokyüzlülerin yüzleri ve kenarları belirli bir madde için daima sabit kalır.

Tek kristale denir tek kristal . Düzenli bir geometrik şekle ve sürekli bir kristal kafese sahiptir.

Doğal tek kristallerin örnekleri elmas, yakut, kaya kristali, kaya tuzu, İzlanda spar'ı, kuvarstır. Yapay koşullar altında, çözeltilerin soğutulması veya belirli bir sıcaklığa eritilmesiyle kristal formunda katı bir madde onlardan izole edildiğinde, kristalizasyon işlemi yoluyla tek kristaller elde edilir. Yavaş bir kristalleşme hızıyla bu tür kristallerin kesimi doğal bir şekle sahiptir. Bu şekilde özel endüstriyel koşullar altında yarı iletken veya dielektriklerin tek kristalleri elde edilir.

Rastgele bir araya gelen küçük kristallere denir polikristaller . Polikristalin en açık örneği granit taşıdır. Tüm metaller aynı zamanda çok kristallidir.

Kristal cisimlerin anizotropisi

Kristallerde parçacıklar farklı yönlerde farklı yoğunluklarda bulunur. Atomları kristal kafesin yönlerinden birine düz bir çizgiyle bağlarsak, aralarındaki mesafe bu yön boyunca aynı olacaktır. Başka herhangi bir yönde atomlar arasındaki mesafe de sabittir, ancak değeri zaten önceki durumdaki mesafeden farklı olabilir. Bu, farklı büyüklükteki etkileşim kuvvetlerinin atomlar arasında farklı yönlerde etki ettiği anlamına gelir. Dolayısıyla maddenin bu yönlerdeki fiziksel özellikleri de farklılık gösterecektir. Bu fenomene denir anizotropi - Maddenin özelliklerinin yöne bağımlılığı.

Kristalin bir maddenin elektriksel iletkenliği, ısıl iletkenliği, elastikiyeti, kırılma indisi ve diğer özellikleri kristaldeki yöne bağlı olarak değişir. Elektrik akımı farklı yönlerde farklı şekilde iletilir, madde farklı şekilde ısıtılır ve ışık ışınları farklı şekilde kırılır.

Polikristallerde anizotropi olgusu gözlenmez. Maddenin özellikleri her yönde aynı kalır.

Çoğu madde, koşullara bağlı olarak katı, sıvı veya gaz halindeki üç toplanma durumundan birinde olma yeteneği ile karakterize edilir.

Örneğin, 0-100 o C sıcaklık aralığında normal basınçta su sıvıdır, 100 o C'nin üzerindeki sıcaklıklarda yalnızca gaz halinde bulunabilir ve 0 o C'nin altındaki sıcaklıklarda katıdır.
Katı haldeki maddeler amorf ve kristal olarak ikiye ayrılır.

Amorf maddelerin karakteristik bir özelliği, net bir erime noktasının olmamasıdır: akışkanlıkları artan sıcaklıkla birlikte yavaş yavaş artar. Amorf maddeler arasında balmumu, parafin, çoğu plastik, cam vb. gibi bileşikler bulunur.

Yine de kristalli maddelerin belirli bir erime noktası vardır; kristal yapıya sahip bir madde, belirli bir sıcaklığa ulaştığında, yavaş yavaş değil, aniden katı halden sıvı duruma geçer. Kristalli maddelerin örnekleri arasında sofra tuzu, şeker ve buz bulunur.

Amorf ve kristal katıların fiziksel özelliklerindeki fark öncelikle bu tür maddelerin yapısal özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Amorf ve kristal haldeki bir madde arasındaki farkın ne olduğu en kolay şekilde aşağıdaki çizimden anlaşılabilir:

Gördüğünüz gibi amorf bir maddede, kristalin aksine, parçacıkların dizilişinde bir düzen yoktur. Kristalin bir maddede birbirine yakın iki atomu zihinsel olarak düz bir çizgiyle bağlarsanız, aynı parçacıkların bu çizgi üzerinde kesin olarak tanımlanmış aralıklarla uzanacağını bulabilirsiniz:

Dolayısıyla kristal maddeler söz konusu olduğunda kristal kafes gibi bir kavramdan bahsedebiliriz.

Kristal kafes kristali oluşturan parçacıkların bulunduğu uzaydaki noktaları birbirine bağlayan uzaysal çerçeve denir.

Kristali oluşturan parçacıkların uzayda bulunduğu noktalara denir. kristal kafes düğümleri .

Kristal kafesin düğümlerinde hangi parçacıkların bulunduğuna bağlı olarak bunlar ayırt edilir: moleküler, atomik, iyonik Ve metal kristal kafesler .

Düğümlerde moleküler kristal kafes

Atomların güçlü kovalent bağlarla bağlandığı moleküller vardır, ancak moleküller zayıf moleküller arası kuvvetler tarafından birbirine yakın tutulur. Bu tür zayıf moleküller arası etkileşimler nedeniyle, moleküler kafesli kristaller kırılgandır. Bu tür maddeler, önemli ölçüde daha düşük erime ve kaynama noktalarına sahip olmaları, elektrik akımını iletmemeleri ve çeşitli çözücüler içinde çözülebilmeleri veya çözülmemeleri nedeniyle diğer yapı türlerine sahip maddelerden farklılık gösterir. Bu tür bileşiklerin çözeltileri, bileşiğin sınıfına bağlı olarak elektrik akımını iletebilir veya iletmeyebilir. Moleküler kristal kafesli bileşikler birçok basit maddeyi içerir - metal olmayanlar (sertleştirilmiş H2, O2, Cl2, ortorombik kükürt S8, beyaz fosfor P4) ve ayrıca birçok karmaşık madde - metal olmayan hidrojen bileşikleri, asitler, metal olmayan oksitler, çoğu organik madde. Bir maddenin gaz veya sıvı halde olması durumunda, moleküler kristal kafes hakkında konuşmanın uygun olmadığı unutulmamalıdır: moleküler yapı tipi terimini kullanmak daha doğrudur.

Düğümlerde atomik kristal kafes

atomlar var. Dahası, böyle bir kristal kafesin tüm düğümleri, güçlü kovalent bağlarla tek bir kristal halinde birbirine "bağlanır". Aslında böyle bir kristal dev bir moleküldür. Yapısal özellikleri nedeniyle atomik kristal kafese sahip tüm maddeler katıdır, yüksek erime noktalarına sahiptir, kimyasal olarak aktif değildir, suda veya organik çözücülerde çözünmez ve eriyikleri elektrik akımı iletmez. Atomik yapıya sahip maddelerin bor B, karbon C (elmas ve grafit), basit maddelerden silikon Si ve karmaşık maddelerden silikon dioksit Si02 (kuvars), silikon karbür SiC, bor nitrür BN içerdiği unutulmamalıdır.

olan maddeler için iyonik kristal kafes

Kafes bölgeleri birbirine iyonik bağlarla bağlanan iyonları içerir.
İyonik bağlar oldukça güçlü olduğundan iyonik kafese sahip maddeler nispeten yüksek sertliğe ve refrakterliğe sahiptir. Çoğu zaman suda çözünürler ve eriyik gibi çözeltileri elektrik akımını iletir.
İyonik kristal kafesli maddeler arasında metal ve amonyum tuzları (NH4+), bazlar ve metal oksitler bulunur. Bir maddenin iyonik yapısının kesin bir işareti, bileşiminde hem tipik bir metal hem de metal olmayan atomların bulunmasıdır.

serbest metallerin kristallerinde gözlenir, örneğin sodyum Na, demir Fe, magnezyum Mg, vb. Metal kristal kafes durumunda, düğümleri arasında elektronların hareket ettiği katyonlar ve metal atomları bulunur. Bu durumda, hareketli elektronlar periyodik olarak katyonlara bağlanır, böylece yüklerini nötralize ederler ve bunun karşılığında tek tek nötr metal atomları elektronlarının bir kısmını "serbest bırakır" ve sırayla katyonlara dönüşür. Aslında "serbest" elektronlar tek tek atomlara değil, kristalin tamamına aittir.

Bu tür yapısal özellikler, metallerin ısıyı ve elektrik akımını iyi iletmesine ve çoğu zaman yüksek sünekliğe (dövülebilirliğe) sahip olmasına yol açar.
Metallerin erime sıcaklıklarının yayılımı çok büyüktür. Örneğin, cıvanın erime noktası yaklaşık olarak eksi 39 °C'dir (normal koşullar altında sıvı) ve tungstenin erime noktası ise 3422 °C'dir. Normal koşullar altında cıva dışındaki tüm metallerin katı olduğu unutulmamalıdır.

Zaten bildiğimiz gibi, bir madde üç toplanma durumunda mevcut olabilir: gazlı, zor Ve sıvı. Normal şartlarda gaz halinde olan oksijen, -194°C sıcaklıkta mavimsi bir sıvıya, -218,8°C sıcaklıkta ise mavi kristalli kar benzeri bir kütleye dönüşür.

Katı haldeki bir maddenin varlığına ilişkin sıcaklık aralığı kaynama ve erime noktalarına göre belirlenir. Katılar kristalimsi Ve amorf.

sen amorf maddeler Sabit bir erime noktası yoktur; ısıtıldıklarında yavaş yavaş yumuşarlar ve sıvı bir duruma dönüşürler. Bu durumda örneğin çeşitli reçineler ve hamuru bulunur.

Kristal maddeler Bunlar, kendilerini oluşturan parçacıkların (atomlar, moleküller ve iyonlar) uzayda kesin olarak tanımlanmış noktalardaki düzenli düzeniyle ayırt edilirler. Bu noktalar düz çizgilerle birleştirildiğinde uzaysal bir çerçeve oluşturulur, buna kristal kafes denir. Kristal parçacıklarının bulunduğu noktalara denir kafes düğümleri.

Kafesin hayal ettiğimiz düğümleri iyonları, atomları ve molekülleri içerebilir. Bu parçacıklar salınım hareketleri gerçekleştirir. Sıcaklık arttığında bu salınımların aralığı da artar, bu da cisimlerin termal genleşmesine yol açar.

Kristal kafesin düğümlerinde bulunan parçacıkların türüne ve aralarındaki bağlantının niteliğine bağlı olarak dört tip kristal kafes ayırt edilir: iyonik, atomik, moleküler Ve maden.

İyonik Bunlara iyonların düğümlerde yer aldığı kristal kafesler denir. Hem basit Na+, Cl- iyonlarını hem de kompleks SO24-, OH-'yi bağlayabilen iyonik bağlı maddelerden oluşurlar. Bu nedenle, iyonik kristal kafesler metallerin tuzlarına, bazı oksitlerine ve hidroksillerine sahiptir; iyonik bir kimyasal bağın mevcut olduğu maddeler. Bir sodyum klorür kristali düşünün; pozitif olarak değişen Na+ ve negatif CL- iyonlarından oluşur ve birlikte küp şeklinde bir kafes oluştururlar. Böyle bir kristaldeki iyonlar arasındaki bağlar son derece kararlıdır. Bu nedenle iyonik kafese sahip maddeler nispeten yüksek mukavemete ve sertliğe sahiptirler; refrakterdirler ve uçucu değildirler.

atomik Kristal kafesler, düğümleri ayrı ayrı atomlar içeren kristal kafeslerdir. Bu tür kafeslerde atomlar birbirine çok güçlü kovalent bağlarla bağlanır. Örneğin elmas, karbonun allotropik modifikasyonlarından biridir.

Atomik kristal kafese sahip maddeler doğada çok yaygın değildir. Bunlar arasında kristal bor, silikon ve germanyumun yanı sıra karmaşık maddeler, örneğin silikon (IV) oksit - Si02 içerenler: silika, kuvars, kum, kaya kristali bulunur.

Atomik kristal kafesli maddelerin büyük çoğunluğu çok yüksek erime noktalarına sahiptir (elmas için 3500 ° C'yi aşar), bu tür maddeler güçlü ve serttir, pratik olarak çözünmez.

Moleküler Bunlara moleküllerin düğümlerde yer aldığı kristal kafesler denir. Bu moleküllerdeki kimyasal bağlar ayrıca polar (HCl, H 2 0) veya polar olmayan (N 2, O 3) olabilir. Moleküllerin içindeki atomlar çok güçlü kovalent bağlarla bağlı olmasına rağmen, moleküllerin kendi aralarında zayıf moleküller arası çekim kuvvetleri etki eder. Moleküler kristal kafeslere sahip maddelerin düşük sertlik, düşük erime noktası ve uçuculuk ile karakterize edilmesinin nedeni budur.

Bu tür maddelerin örnekleri arasında katı su - buz, katı karbon monoksit (IV) - "kuru buz", katı hidrojen klorür ve hidrojen sülfür, bir - (soylu gazlar), iki - (H2, O2, CL 2 , N 2 , I 2), üç - (O 3), dört - (P 4), sekiz atomik (S 8) molekül. Katı organik bileşiklerin büyük çoğunluğu moleküler kristal kafeslere (naftalin, glikoz, şeker) sahiptir.

web sitesi, materyalin tamamını veya bir kısmını kopyalarken kaynağa bir bağlantı gereklidir.