Видове кристални решетки. Видове кристални решетки на метали

Когато се извършват много физични и химични реакции, веществото преминава в агрегирано състояние. В същото време молекулите и атомите са склонни да се установят в такъв пространствен ред, че силите на взаимодействие между частиците на веществото ще бъдат възможно най-балансирани. Така се постига якостта на твърдото вещество. Атомите, след като са заели определена позиция, правят малки колебателни движения, чиято амплитуда зависи от температурата, но тяхното положение в пространството остава фиксирано. Силите на привличане и отблъскване се балансират на определено разстояние.

Съвременни идеи за структурата на материята

Съвременната наука твърди, че един атом се състои от заредено ядро, което носи положителен заряд, и електрони, които носят отрицателни заряди. С скорост от няколко хиляди трилиона оборота в секунда, електроните се въртят в орбитите си, създавайки електронен облак около ядрото. Положителният заряд на ядрото е числено равен на отрицателния заряд на електроните. По този начин атомът на материята остава електрически неутрален. Възможни взаимодействия с други атоми възникват, когато електроните се отделят от естествения атом, като по този начин разрушават електрическия баланс. В един случай атомите са подредени в определен ред, който се нарича кристална решетка. В другия, поради сложното взаимодействие на ядрата и електроните, те се съчетават в молекули с различен тип и сложност.

Дефиниция на кристалната решетка

В съвкупност, различните видове кристални решетки на вещества са решетки с различна пространствена ориентация, в възлите на които има йони, молекули или атоми. Тази стабилна геометрична пространствена позиция се нарича кристална решетка на материята. Разстоянието между възлите на единична кристална клетка се нарича период на идентичност. Пространствените ъгли, в които са разположени възлите на клетката, се наричат ​​параметри. Според метода на изграждане на връзки, кристалните решетки могат да бъдат прости, центрирани в центъра, центрирани по лицето и центрирани по тялото. Ако частиците на материята се намират само в ъглите на паралелепипеда, такава решетка се нарича проста. Пример за такава мрежа е показан по-долу:

Ако, с изключение на възлите, частиците на веществото се намират в средата на пространствените диагонали, тогава такава конструкция на частици в вещество се нарича кристална решетка с центрирано тяло. На фигурата този вид се показва визуално.

Ако, с изключение на възлите във върховете на решетката, има възел и в място, където се пресичат въображаеми диагонали на паралелепипеда, тогава имате лицево-центриран тип решетка.

Видове кристални решетки

Различните микрочастици, които съставляват веществото, определят различните видове кристални решетки. Те могат да определят принципа на изграждане на връзката между микрочастиците в кристала. Физически типове кристални решетки - йонни, атомни и молекулярни. Това включва и различни видове кристални решетки метали. Изследването на принципите на вътрешната структура на елементите, включени в химията. Видовете кристални решетки са представени по-подробно по-долу.

Йонни кристални решетки

Типове данни кристалните решетки присъстват в съединения с йонна връзка. В този случай решетъчните места съдържат йони с противоположен електрически заряд. Поради електромагнитното поле силите на между-йонното взаимодействие са доста силни и това води до физическите свойства на веществото. Обичайните характеристики са огнеустойчивост, плътност, твърдост и способност за провеждане на електрически ток. Йонни типове кристални решетки присъстват в вещества като сол, калиев нитрат и други.

Атомни кристални решетки

Този тип структура на веществото е присъща на елементи, чиято структура се определя от ковалентна химическа връзка. Видове кристални решетки от този вид съдържат отделни атоми в възлите, които са свързани помежду си със силни ковалентни връзки. Подобен тип връзка се случва, когато два еднакви атома "споделят" електрони, като по този начин образуват обща двойка електрони за съседни атоми. Благодарение на това взаимодействие ковалентните връзки равномерно и силно свързват атомите в определен ред. Химичните елементи, които съдържат атомни видове кристални решетки, имат твърдост, висока точка на топене, лошо поведение електрически ток и химически неактивни. Класически примери за елементи с подобна вътрешна структура включват диамант, силиций, германий и бор.

Молекулни решетки

Вещества с молекулен тип на кристалната решетка са система от стабилни, взаимодействащи, плътно напълнени молекули, които се намират в местата на кристалната решетка. В такива съединения молекулите запазват своето пространствено положение в газообразни, течни и твърди фази. В местата на кристала молекулите се държат от слаби ван дер ваалсови сили, които са десетки пъти по-слаби от силите на йонното взаимодействие.

Кристалообразуващите молекули могат да бъдат както полярни, така и неполярни. Поради спонтанното движение на електроните и осцилациите на ядрата в молекулите, електрическото равновесие може да се измести - така възниква моментният електрически диполен момент. Правилно ориентираните диполи създават атрактивни сили в решетката. Въглероден диоксид и парафин са типични примери за елементи с молекулна решетка.

Метални кристални решетки

Металната връзка е по-гъвкава и пластична от йонната, въпреки че може да изглежда, че и двете са базирани на един и същ принцип. Видовете кристални решетки на металите обясняват техните типични свойства - като например механична якост, термична и електрическа проводимост, и разтопяемост.

Отличителна черта на металната кристална решетка е наличието на положително заредени метални йони (катиони) в местата на тази решетка. Между възлите са електроните, които пряко участват в създаването на електрическо поле около решетката. Броят на електроните, движещи се вътре в тази кристална решетка, се нарича електронен газ. При липса на електрическо поле свободните електрони извършват хаотично движение, случайно взаимодействащо с решетъчни йони. Всяко такова взаимодействие променя инерцията и посоката на движение на отрицателно заредената частица. Електроните в своето електрическо поле привличат катиони към себе си, като балансират взаимното им отблъскване. Въпреки че електроните се считат за свободни, тяхната енергия не е достатъчна, за да напусне кристалната решетка, така че тези заредени частици винаги са в нейните граници.

Наличието на електрическо поле дава допълнителна енергия на електронния газ. Връзката с йони в кристалната решетка на металите не е трайна, така че електроните лесно напускат нейните граници. Електроните се движат по силови линии, оставяйки след себе си положително заредени йони.

данни

Химията обръща голямо внимание на изучаването на вътрешната структура на материята. Видовете кристални решетки на различни елементи определят почти целия спектър на техните свойства. Чрез въздействие върху кристалите и промяна на тяхната вътрешна структура е възможно да се постигне повишаване на желаните свойства на веществото и да се отстранят нежеланите, конвертирани химични елементи. По този начин изучаването на вътрешната структура на заобикалящия ни свят може да помогне да се разбере същността и принципите на структурата на Вселената.