Кристаллические решётки

Понятие о кристаллической решётке

Большинство твёрдых веществ имеют кристаллическое строение: их частицы расположены в строгом порядке, образуя кристаллическую решётку. Точки, в которых находятся частицы, называют узлами решётки, а воображаемые линии, соединяющие узлы, образуют пространственный каркас. Тип решётки прямо определяет физические свойства вещества: температуру плавления, твёрдость, летучесть, растворимость и электропроводность. Зная тип решётки, можно предсказать свойства, и наоборот.

Четыре типа решёток

В зависимости от того, какие частицы стоят в узлах и какие силы их связывают, выделяют четыре основных типа решёток.

• Ионная — в узлах находятся ионы, связанные ионной связью. Вещества тугоплавкие, твёрдые, но хрупкие, в расплаве и растворе проводят электрический ток. Пример — поваренная соль NaCl, а также щёлочи и большинство солей.
• Атомная — в узлах атомы, связанные прочными ковалентными связями во всех направлениях. Вещества очень твёрдые и тугоплавкие, нелетучие, нерастворимые в воде. Примеры — алмаз, кремний, оксид кремния SiO2, карбид кремния.
• Молекулярная — в узлах молекулы, между которыми действуют слабые межмолекулярные силы. Вещества легкоплавкие, летучие, часто имеют запах, в твёрдом виде непрочны. Примеры — лёд, йод I2, сухой лёд CO2, большинство органических веществ.
• Металлическая — в узлах атомы и ионы металла, объединённые общим электронным газом. Отсюда тепло- и электропроводность, ковкость, пластичность и металлический блеск.

Связь строения и свойств

Как определить тип решётки

По типу химической связи в веществе можно предсказать строение решётки, а значит и свойства. Удобна такая схема рассуждения:

соль или щёлочь -> ионная; металл -> металлическая; газ, жидкость или летучее твёрдое -> молекулярная; очень твёрдое и тугоплавкое неметаллическое -> атомная

Закон постоянства состава справедлив прежде всего для веществ с молекулярной решёткой. Вещества же немолекулярного строения (ионные, атомные, металлические) часто имеют переменный состав, и для них пишут простейшие формулы.

Правило: чем прочнее связи между частицами в узлах, тем выше температура плавления вещества. Поэтому алмаз с атомной решёткой плавится при тысячах градусов, а молекулярный лёд — около нуля.

Частые ошибки: вещество с молекулярной решёткой считают электропроводным; путают атомную и молекулярную решётки у простых веществ-неметаллов; забывают, что ионные вещества проводят ток только в расплаве или растворе.

Кратко о главном

• Тип решётки определяется частицами в узлах и связями между ними.
• Ионные и атомные решётки дают тугоплавкие вещества.
• Молекулярные решётки — легкоплавкие и летучие вещества.
• Металлическая решётка обеспечивает электропроводность и ковкость.
• По типу связи можно предсказать решётку и свойства.