Oxit có mạng tinh thể nguyên tử. Mạng tinh thể trong hóa học

Trong tự nhiên có hai loại chất rắn, khác nhau rõ rệt về tính chất của chúng. Đây là những cơ thể vô định hình và tinh thể. Và các vật thể vô định hình không có điểm nóng chảy chính xác, trong quá trình đun nóng, chúng mềm dần rồi chuyển sang trạng thái lỏng. Một ví dụ về các chất như vậy là nhựa hoặc nhựa thông thường. Nhưng tình hình hoàn toàn khác với các chất kết tinh. Chúng vẫn ở trạng thái rắn cho đến một nhiệt độ nhất định và chỉ sau khi đạt đến nhiệt độ đó thì những chất này mới tan chảy.

Đó là tất cả về cấu trúc của các chất như vậy. Trong chất rắn kết tinh, các hạt cấu thành nên chúng nằm ở những điểm nhất định. Và nếu bạn nối chúng bằng những đường thẳng, bạn sẽ có được một loại khung tưởng tượng nào đó, được gọi là mạng tinh thể. Và các loại mạng tinh thể có thể rất khác nhau. Và tùy theo loại hạt mà chúng được “xây dựng”, mạng được chia thành bốn loại. Đó là ion, nguyên tử, phân tử và

Và tại các nút, theo đó, các ion được định vị và giữa chúng có liên kết ion. có thể đơn giản (Cl-, Na+) hoặc phức tạp (OH-, SO2-). Và những loại mạng tinh thể này có thể chứa một số hydroxit và oxit kim loại, muối và các chất tương tự khác. Lấy ví dụ, natri clorua thông thường. Nó xen kẽ các ion clo âm và ion natri dương, tạo thành mạng tinh thể lập phương. Liên kết ion trong mạng như vậy rất ổn định và các chất được “chế tạo” theo nguyên tắc này có độ bền và độ cứng khá cao.

Ngoài ra còn có các loại mạng tinh thể được gọi là mạng nguyên tử. Ở đây, các nút chứa các nguyên tử giữa đó có liên kết cộng hóa trị mạnh. Không có nhiều chất có mạng nguyên tử. Chúng bao gồm kim cương, cũng như germanium tinh thể, silicon và boron. Ngoài ra còn có một số chất phức tạp chứa và có mạng tinh thể nguyên tử. Cái này kim cương giả và silic. Và trong hầu hết các trường hợp, những chất như vậy rất bền, cứng và chịu lửa. Chúng cũng thực tế không hòa tan.

Và các loại phân tử của mạng tinh thể có nhiều nhất chất khác nhau. Chúng bao gồm nước đóng băng, tức là đá thông thường, “đá khô” - carbon monoxide hóa rắn, cũng như hydro sunfua rắn và hydro clorua. Mạng phân tử cũng có nhiều chất rắn. hợp chất hữu cơ. Chúng bao gồm đường, glucose, naphthalene và các chất tương tự khác. Và các phân tử nằm ở các nút của mạng như vậy được kết nối với nhau bằng liên kết hóa học có cực và không phân cực. Và mặc dù thực tế là bên trong các phân tử có liên kết cộng hóa trị mạnh mẽ giữa các nguyên tử, nhưng bản thân các phân tử này vẫn được giữ trong mạng do liên kết giữa các phân tử rất yếu. Vì vậy, những chất này khá dễ bay hơi, dễ tan chảy và không có độ cứng lớn.

Vâng, kim loại có nhiều nhất các loại khác nhau mạng tinh thể. Và các nút của chúng có thể chứa cả nguyên tử và ion. Trong trường hợp này, các nguyên tử có thể dễ dàng biến thành các ion, nhường electron của chúng cho “ sử dụng chung" Theo cách tương tự, các ion, sau khi “bắt” được một electron tự do, có thể trở thành nguyên tử. Và mạng này xác định các tính chất như độ dẻo, tính dẻo, tính dẫn nhiệt và điện của kim loại.

Ngoài ra, các loại mạng tinh thể của kim loại và các chất khác được chia thành bảy hệ thống chính theo hình dạng của các tế bào cơ bản của mạng. Đơn giản nhất là ô khối. Ngoài ra còn có các tế bào đơn vị hình thoi, tứ giác, lục giác, hình thoi, đơn tà và ba tà xác định hình dạng của toàn bộ mạng tinh thể. Nhưng trong hầu hết các trường hợp, mạng tinh thể phức tạp hơn những mạng được liệt kê ở trên. Điều này là do thực tế là các hạt cơ bản không chỉ có thể nằm ở các nút mạng mà còn ở trung tâm hoặc trên các cạnh của nó. Và trong số các kim loại, phổ biến nhất là ba mạng tinh thể phức tạp sau: khối lập phương tâm mặt, khối lập phương tâm và lục giác đóng kín. Các đặc tính vật lý của kim loại không chỉ phụ thuộc vào hình dạng mạng tinh thể của chúng mà còn phụ thuộc vào khoảng cách giữa các nguyên tử và các thông số khác.

Hầu hết các chất được đặc trưng bởi khả năng, tùy theo điều kiện, ở một trong ba trạng thái kết tụ: rắn, lỏng hoặc khí.

Ví dụ, nước ở áp suất bình thườngở nhiệt độ 0-100 o C nó là chất lỏng, ở nhiệt độ trên 100 o C nó chỉ tồn tại ở trạng thái khí, ở nhiệt độ dưới 0 o C nó là chất rắn.
Các chất ở trạng thái rắn được chia thành vô định hình và tinh thể.

Một đặc điểm đặc trưng của các chất vô định hình là không có điểm nóng chảy rõ ràng: tính lưu động của chúng tăng dần khi nhiệt độ tăng. Các chất vô định hình bao gồm các hợp chất như sáp, parafin, hầu hết các loại nhựa, thủy tinh, v.v..

Tuy nhiên, các chất kết tinh có điểm nóng chảy cụ thể, tức là một chất có cấu trúc tinh thể chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng không phải dần dần mà đột ngột khi đạt đến nhiệt độ cụ thể. Ví dụ về các chất kết tinh bao gồm muối ăn, đường và nước đá.

Sự khác biệt về tính chất vật lý của chất rắn vô định hình và chất rắn kết tinh chủ yếu là do đặc điểm cấu trúc của các chất đó. Sự khác biệt giữa một chất ở trạng thái vô định hình và tinh thể có thể được hiểu dễ dàng nhất từ ​​hình minh họa sau:

Như bạn có thể thấy, trong một chất vô định hình, không giống như chất kết tinh, không có trật tự sắp xếp các hạt. Nếu trong một chất kết tinh, bạn kết nối hai nguyên tử gần nhau bằng một đường thẳng, thì bạn có thể thấy rằng các hạt giống nhau sẽ nằm trên đường thẳng này trong những khoảng thời gian được xác định chặt chẽ:

Như vậy, trong trường hợp chất kết tinh chúng ta có thể nói về một khái niệm như mạng tinh thể.

Mạng tinh thể được gọi là khung không gian kết nối các điểm trong không gian nơi đặt các hạt hình thành tinh thể.

Những điểm trong không gian nơi các hạt hình thành tinh thể tập trung được gọi là nút mạng tinh thể .

Tùy thuộc vào hạt nào nằm ở các nút của mạng tinh thể, chúng được phân biệt: phân tử, nguyên tử, ion Và lưới tinh thể kim loại .

Trong các nút mạng tinh thể phân tử

Mạng tinh thể băng là một ví dụ về mạng phân tử

Có những phân tử trong đó các nguyên tử được liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị mạnh, nhưng bản thân các phân tử lại được giữ gần nhau bởi lực liên phân tử yếu. Do tương tác giữa các phân tử yếu như vậy, các tinh thể có mạng phân tử rất dễ vỡ. Những chất như vậy khác với những chất có loại cấu trúc khác rõ rệt hơn nhiệt độ thấp tan chảy và đun sôi, không thực hiện điện, có thể hòa tan hoặc không hòa tan trong các dung môi khác nhau. Dung dịch của các hợp chất này có thể dẫn điện hoặc không dẫn điện, tùy thuộc vào loại hợp chất. Các hợp chất có mạng tinh thể phân tử bao gồm nhiều chất đơn giản - phi kim (được làm cứng bằng H 2, O 2, Cl 2, lưu huỳnh hình thoi S 8, phốt pho trắng P 4), cũng như nhiều chất phức tạp - hợp chất hydro của phi kim loại, axit, oxit của phi kim loại, hầu hết các chất hữu cơ. Cần lưu ý rằng nếu một chất ở trạng thái khí hoặc lỏng thì nói về mạng tinh thể phân tử là không phù hợp: sử dụng thuật ngữ loại cấu trúc phân tử sẽ đúng hơn.

Mạng tinh thể kim cương là một ví dụ về mạng nguyên tử

Trong các nút mạng tinh thể nguyên tử

có những nguyên tử. Hơn nữa, tất cả các nút của mạng tinh thể như vậy được “liên kết” với nhau thông qua liên kết cộng hóa trị mạnh thành một tinh thể duy nhất. Trên thực tế, tinh thể như vậy là một phân tử khổng lồ. Do đặc điểm cấu trúc của chúng, tất cả các chất có mạng tinh thể nguyên tử đều ở dạng rắn, có điểm nóng chảy cao, không hoạt động về mặt hóa học, không hòa tan trong nước hoặc dung môi hữu cơ và sự tan chảy của chúng không dẫn dòng điện. Cần nhớ rằng các chất có cấu trúc nguyên tử từ chất đơn giản bao gồm boron B, carbon C (kim cương và than chì), silicon Si và trong số các chất phức tạp - silicon dioxide SiO 2 (thạch anh), silicon cacbua SiC, boron nitride BN.

Đối với các chất có mạng tinh thể ion

các vị trí mạng tinh thể chứa các ion liên kết với nhau thông qua liên kết ion.
Vì liên kết ion khá mạnh nên các chất có mạng ion có độ cứng và độ khúc xạ tương đối cao. Thông thường, chúng hòa tan trong nước và dung dịch của chúng, giống như tan chảy, dẫn dòng điện.
Đối với các chất có loại ion Mạng tinh thể bao gồm kim loại và muối amoni (NH 4 +), bazơ và oxit kim loại. Một dấu hiệu chắc chắn về cấu trúc ion của một chất là sự hiện diện trong thành phần của cả hai nguyên tử của kim loại điển hình và phi kim loại.

Mạng tinh thể natri clorua là một ví dụ về mạng ion

quan sát thấy trong tinh thể kim loại tự do, ví dụ như natri Na, sắt Fe, magie Mg, v.v. Trong trường hợp mạng tinh thể kim loại, các nút của nó chứa cation và nguyên tử kim loại, giữa đó các electron chuyển động. Trong trường hợp này, các electron chuyển động định kỳ gắn vào các cation, do đó trung hòa điện tích của chúng và các nguyên tử kim loại trung tính riêng lẻ sẽ “giải phóng” một số electron của chúng, lần lượt biến thành cation. Trên thực tế, các electron “tự do” không thuộc về từng nguyên tử riêng lẻ mà thuộc về toàn bộ tinh thể.

Đặc điểm cấu trúc như vậy dẫn đến thực tế là kim loại dẫn nhiệt và dòng điện tốt và thường có độ dẻo cao (dễ uốn).
Sự chênh lệch nhiệt độ nóng chảy của kim loại là rất lớn. Ví dụ, điểm nóng chảy của thủy ngân xấp xỉ âm 39 o C (chất lỏng trong điều kiện bình thường) và vonfram - 3422 ° C. Cần lưu ý rằng trong điều kiện bình thường tất cả các kim loại trừ thủy ngân đều là chất rắn.

Không phải các nguyên tử hay phân tử riêng lẻ tham gia vào các tương tác hóa học mà là các chất.

Nhiệm vụ của chúng ta là làm quen với cấu trúc của vật chất.

Ở nhiệt độ thấp, các chất ở trạng thái rắn ổn định.

☼ Chất cứng nhất trong tự nhiên là kim cương. Ông được coi là vua của mọi loại đá quý và đá quý. Và bản thân tên của nó có nghĩa là “không thể phá hủy” trong tiếng Hy Lạp. Kim cương từ lâu đã được coi là viên đá kỳ diệu. Người ta tin rằng một người đeo kim cương không biết bệnh dạ dày, không bị ảnh hưởng bởi chất độc, giữ được trí nhớ và tâm trạng vui vẻ cho đến tuổi già và được hưởng ân huệ của hoàng gia.

☼ Một viên kim cương đã được gia công trang sức - cắt, đánh bóng - được gọi là kim cương.

Khi nóng chảy do dao động nhiệt, trật tự của các hạt bị phá vỡ, chúng trở nên linh động và đặc tính liên kết hóa học không bị vi phạm. Vì vậy, không có sự khác biệt cơ bản giữa trạng thái rắn và lỏng.

Chất lỏng có được tính lưu động (tức là khả năng có hình dạng của một chiếc bình).

Tinh thể lỏng

Tinh thể lỏng được phát hiện vào cuối thế kỷ 19, nhưng mới được nghiên cứu trong 20-25 năm qua. Nhiều thiết bị hiển thị công nghệ hiện đại, ví dụ như một số Đồng hồ kỹ thuật số, máy tính mini, chạy trên tinh thể lỏng.

Nhìn chung, từ “tinh thể lỏng” nghe không kém gì “đá nóng”. Tuy nhiên, trên thực tế, nước đá cũng có thể nóng, bởi... ở áp suất trên 10.000 atm. nước đá tan ở nhiệt độ trên 200 0 C. Điều bất thường của sự kết hợp “tinh thể lỏng” là trạng thái lỏng biểu thị tính di động của cấu trúc và tinh thể hàm ý trật tự nghiêm ngặt.

Nếu một chất bao gồm các phân tử đa nguyên tử có hình dạng thon dài hoặc dạng phiến và có cấu trúc không đối xứng, thì khi tan chảy, các phân tử này được định hướng theo một cách nhất định so với nhau (trục dài của chúng song song). Trong trường hợp này, các phân tử có thể di chuyển tự do song song với chính chúng, tức là hệ thống có được đặc tính lưu động của chất lỏng. Đồng thời, hệ thống vẫn giữ được cấu trúc có trật tự, xác định các tính chất đặc trưng của tinh thể.

Tính di động cao của cấu trúc như vậy giúp có thể điều khiển nó thông qua các tác động rất yếu (nhiệt, điện, v.v.), tức là. cố ý thay đổi các đặc tính của một chất, bao gồm cả các đặc tính quang học, với mức tiêu hao năng lượng rất ít, vốn được sử dụng trong công nghệ hiện đại.

Các loại mạng tinh thể

Bất kỳ chất hóa học nào được hình thành một số lượng lớn các hạt giống hệt nhau được kết nối với nhau.

Ở nhiệt độ thấp, khi chuyển động nhiệt khó khăn, các hạt được định hướng chặt chẽ trong không gian và hình thành mạng tinh thể.

Tế bào tinh thể - Cái này cấu trúc với sự sắp xếp chính xác về mặt hình học của các hạt trong không gian.

Trong mạng tinh thể, các nút và không gian nội nút được phân biệt.

Chất tương tự tùy theo điều kiện (P, t,...) tồn tại ở nhiều dạng tinh thể khác nhau (tức là chúng có các mạng tinh thể khác nhau) - các biến đổi đẳng hướng khác nhau về tính chất.

Ví dụ, bốn biến thể của carbon được biết đến: than chì, kim cương, carbyne và lonsdaleite.

☼ Giống thứ tư cacbon tinh thể“lonsdaleite” không được nhiều người biết đến. Nó được phát hiện trong các thiên thạch và thu được một cách nhân tạo, và cấu trúc của nó vẫn đang được nghiên cứu.

☼ Muội than, than cốc, than củiđược phân loại là polyme cacbon vô định hình. Tuy nhiên, hiện nay người ta đã biết rằng đây cũng là những chất kết tinh.

☼ Nhân tiện, người ta đã tìm thấy các hạt màu đen sáng bóng trong bồ hóng, chúng được gọi là “carbon gương”. Gương cacbon trơ về mặt hóa học, chịu nhiệt, không thấm khí và chất lỏng, có bề mặt nhẵn và tương thích tuyệt đối với các mô sống.

☼ Cái tên than chì xuất phát từ “graffito” của Ý - tôi viết, tôi vẽ. Than chì là các tinh thể màu xám đen có ánh kim loại yếu và có mạng lưới phân lớp. Các lớp nguyên tử riêng lẻ trong tinh thể than chì, liên kết với nhau tương đối yếu, dễ dàng tách ra khỏi nhau.

CÁC LOẠI MẠNG TINH THỂ

	ion			kim loại
Các nút của mạng tinh thể là gì, đơn vị cấu trúc	ion	nguyên tử	phân tử	nguyên tử và cation
Loại liên kết hóa học giữa các hạt của nút	ion		cộng hóa trị: cực và không phân cực	kim loại
Lực tương tác giữa các hạt tinh thể	tĩnh điện hợp lý	cộng hóa trị	liên phân tử- mới	tĩnh điện hợp lý
Tính chất vật lý, do mạng tinh thể gây ra	· Lực hút giữa các ion rất mạnh, · Làm ơn. (vật liệu chịu lửa), · Dễ tan trong nước · tan chảy và dung dịch dẫn dòng điện, không bay hơi (không có mùi)	· Liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử lớn, · Làm ơn. và T kip thì rất, · không tan trong nước, · tan chảy không dẫn dòng điện	· lực hút giữa các phân tử nhỏ, · Làm ơn. ↓, một số hòa tan trong nước, · có mùi dễ bay hơi	· lực tương tác lớn, · Làm ơn. , Độ dẫn nhiệt và điện cao
Trạng thái tổng hợp của một chất ở điều kiện bình thường	cứng	cứng	cứng, thể khí chất lỏng	cứng, chất lỏng (N g)
Ví dụ	hầu hết các muối, kiềm, oxit kim loại điển hình	C (kim cương, than chì), Si, Ge, B, SiO 2, CaC 2, SiC (cacborundum), BN, Fe 3 C, TaC (tpl. =3800 0 C) Phốt pho đỏ và đen. Oxit của một số kim loại	tất cả các chất khí, chất lỏng, hầu hết phi kim loại: khí trơ, halogen, H 2, N 2, O 2, O 3, P 4 (màu trắng), S 8. Hợp chất hydro của phi kim loại, oxit của phi kim loại: H 2 O, CO2 “đá khô”. Hầu hết các hợp chất hữu cơ.	Kim loại, hợp kim

Nếu tốc độ phát triển tinh thể thấp khi làm mát, trạng thái thủy tinh (vô định hình) sẽ được hình thành.

1. Mối quan hệ giữa vị trí của một nguyên tố trong Bảng tuần hoàn và mạng tinh thể của chất đơn giản của nó.

Có một mối quan hệ chặt chẽ giữa vị trí của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn và mạng tinh thể của chất nguyên tố tương ứng của nó.

		nhóm
				III				VII	VIII
P e R Và ồ d								H2
						N 2	O2	F 2
	III					P 4	S 8	Cl2
								BR 2
								tôi 2
Kiểu mạng tinh thể		kim loại					nguyên tử	phân tử

Các chất đơn giản của các nguyên tố còn lại có mạng tinh thể kim loại.

SỬA CHỮA

Nghiên cứu tài liệu bài giảng và trả lời các câu hỏi sau bằng cách viết vào vở:

1. Mạng tinh thể là gì?
2. Có những loại mạng tinh thể nào?
3. Nêu đặc điểm của từng loại mạng tinh thể theo sơ đồ: Các nút của mạng tinh thể là gì, đơn vị cấu trúc → Kiểu liên kết hóa học giữa các hạt của nút → Lực tương tác giữa các hạt của tinh thể → Tính chất vật lý do tinh thể gây ra mạng → Trạng thái tổng hợp của chất trong điều kiện bình thường → Ví dụ

Hoàn thành nhiệm vụ về chủ đề này:

1. Các chất được sử dụng rộng rãi trong đời sống sau đây có loại mạng tinh thể nào: nước, axit axetic (CH 3 COOH), đường (C 12 H 22 O 11), phân kali(KCl), cát sông (SiO 2) – nhiệt độ nóng chảy 1710 0 C, amoniac (NH 3), muối ăn? Đưa ra kết luận chung: dựa vào tính chất nào của một chất mà người ta có thể xác định được loại mạng tinh thể của nó?
2. Sử dụng công thức của các chất đã cho: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - xác định loại mạng tinh thể (ion, phân tử) của từng hợp chất và dựa trên đó mô tả tính chất vật lý của từng chất trong số bốn chất .
   
3. Huấn luyện viên số 1. "Mạng tinh thể"
   
4. Huấn luyện viên số 2. "Nhiệm vụ thử nghiệm"
   
5. Kiểm tra (tự kiểm soát):

1) Các chất có mạng tinh thể phân tử, theo quy luật:

Một). chịu lửa và hòa tan cao trong nước
b). dễ nóng chảy và dễ bay hơi
V). Chất rắn và dẫn điện
G). Dẫn nhiệt và nhựa

2) Khái niệm “phân tử” không áp dụng Về đơn vị cấu tạo của chất:

Một). Nước

b). ôxy

V). kim cương

G). khí quyển

3) Mạng tinh thể nguyên tử có đặc điểm:

Một). nhôm và than chì

b). lưu huỳnh và iốt

V). oxit silic và natri clorua

G). kim cương và boron

4) Nếu một chất hòa tan nhiều trong nước thì nó có nhiệt độ cao nóng chảy, dẫn điện, sau đó là mạng tinh thể của nó:

MỘT). phân tử

b). nguyên tử

V). ion

G). kim loại

Chất rắn tồn tại ở trạng thái kết tinh và vô định hình và có cấu trúc chủ yếu là tinh thể. Nó được phân biệt bởi vị trí chính xác của các hạt tại các điểm được xác định chính xác, được đặc trưng bởi sự lặp lại định kỳ trong thể tích. Nếu bạn kết nối những điểm này bằng các đường thẳng, chúng ta sẽ có một khung không gian, được gọi là mạng tinh thể. Khái niệm “mạng tinh thể” đề cập đến một mô hình hình học mô tả tính tuần hoàn ba chiều trong sự sắp xếp của các phân tử (nguyên tử, ion) trong không gian tinh thể.

Vị trí của các hạt được gọi là nút mạng. Có các kết nối nội bộ bên trong khung. Loại hạt và tính chất liên kết giữa chúng: phân tử, nguyên tử, ion xác định tổng cộng 4 loại: ion, nguyên tử, phân tử và kim loại.

Nếu các ion (các hạt mang điện tích âm hoặc dương) nằm ở các vị trí mạng tinh thể thì đây là mạng tinh thể ion, được đặc trưng bởi các liên kết cùng tên.

Những kết nối này rất mạnh mẽ và ổn định. Do đó, các chất có loại cấu trúc này có độ cứng và mật độ khá cao, không bay hơi và chịu lửa. Ở nhiệt độ thấp, chúng hoạt động như chất điện môi. Tuy nhiên, khi các hợp chất như vậy tan chảy, mạng tinh thể ion chính xác về mặt hình học (sự sắp xếp của các ion) bị phá vỡ và các liên kết bền giảm đi.

Ở nhiệt độ gần điểm nóng chảy, tinh thể có liên kết ion đã có khả năng dẫn dòng điện. Các hợp chất như vậy dễ hòa tan trong nước và các chất lỏng khác có chứa các phân tử phân cực.

Mạng tinh thể ion là đặc trưng của tất cả các chất có loại liên kết ion - muối, hydroxit kim loại, hợp chất nhị phân của kim loại với phi kim loại. không có tính định hướng trong không gian, bởi vì mỗi ion liên kết với nhiều phản ứng cùng một lúc, cường độ tương tác của chúng phụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng (định luật Coulomb). Các hợp chất liên kết ion có cấu trúc phi phân tử; chúng là các chất rắn có mạng ion, độ phân cực cao, điểm nóng chảy và sôi cao và dẫn điện trong dung dịch nước. Các hợp chất có liên kết ion thực tế không bao giờ được tìm thấy ở dạng nguyên chất.

Mạng tinh thể ion vốn có trong một số hydroxit và oxit của kim loại, muối điển hình, tức là các chất có tính ion

Ngoài liên kết ion, tinh thể còn chứa liên kết kim loại, phân tử và cộng hóa trị.

Tinh thể có liên kết cộng hóa trị là chất bán dẫn hoặc chất điện môi. Ví dụ điển hình của tinh thể nguyên tử là kim cương, silicon và germani.

Kim cương là một khoáng chất, một biến thể lập phương đẳng hướng (dạng) của cacbon. Mạng tinh thể kim cương có tính chất nguyên tử và rất phức tạp. Tại các nút của mạng như vậy có các nguyên tử được kết nối với nhau bằng liên kết cộng hóa trị cực kỳ mạnh. Kim cương bao gồm các nguyên tử carbon riêng lẻ, sắp xếp lần lượt ở trung tâm của một khối tứ diện, các đỉnh của chúng là bốn nguyên tử gần nhất. Mạng này được đặc trưng bởi cấu trúc hình khối đặt chính giữa mặt, xác định độ cứng tối đa của kim cương và điểm nóng chảy khá cao. Không có phân tử nào trong mạng kim cương - và tinh thể có thể được xem như một phân tử ấn tượng.

Ngoài ra, nó còn có đặc tính của silicon, boron rắn, germanium và các hợp chất của các nguyên tố riêng lẻ với silicon và carbon (silica, thạch anh, mica, cát sông, carborundum). Nhìn chung, có tương đối ít đại diện có mạng nguyên tử.

Trang 1

Mạng tinh thể phân tử và các liên kết phân tử tương ứng được hình thành chủ yếu trong tinh thể của những chất mà trong phân tử của chúng có liên kết cộng hóa trị. Khi đun nóng, liên kết giữa các phân tử dễ bị phá hủy, đó là lý do tại sao các chất có mạng phân tử có điểm nóng chảy thấp.

Mạng tinh thể phân tử được hình thành từ các phân tử phân cực, giữa chúng phát sinh lực tương tác, gọi là lực van der Waals, có bản chất là điện. Trong mạng phân tử chúng tạo thành liên kết khá yếu. Nước đá, lưu huỳnh tự nhiên và nhiều hợp chất hữu cơ có mạng tinh thể phân tử.

Mạng tinh thể phân tử của iốt được thể hiện trong hình. 3.17. Hầu hết các hợp chất hữu cơ kết tinh đều có mạng lưới phân tử.

Các nút của mạng tinh thể phân tử được hình thành bởi các phân tử. Ví dụ, các tinh thể hydro, oxy, nitơ, khí hiếm, carbon dioxide và các chất hữu cơ có mạng lưới phân tử.

Sự hiện diện của mạng tinh thể phân tử của pha rắn là nguyên nhân dẫn đến sự hấp phụ không đáng kể của các ion từ rượu mẹ và do đó làm cho kết tủa có độ tinh khiết cao hơn nhiều so với kết tủa được đặc trưng bởi tinh thể ion. Vì sự kết tủa trong trường hợp này xảy ra ở vùng axit tối ưu, khác với các ion được kết tủa bởi thuốc thử này, nên nó phụ thuộc vào giá trị của hằng số ổn định tương ứng của các phức. Thực tế này cho phép, bằng cách điều chỉnh độ axit của dung dịch, đạt được sự kết tủa có chọn lọc và đôi khi thậm chí cụ thể của một số ion nhất định. Các kết quả tương tự thường có thể đạt được bằng cách điều chỉnh thích hợp các nhóm cho trong thuốc thử hữu cơ, có tính đến đặc tính của các cation tạo phức được kết tủa.

Trong mạng tinh thể phân tử, người ta quan sát thấy tính dị hướng cục bộ của các liên kết, cụ thể là: lực nội phân tử rất lớn so với lực liên phân tử.

Trong mạng tinh thể phân tử, các phân tử nằm ở vị trí mạng tinh thể. Hầu hết các chất có liên kết cộng hóa trị đều tạo thành tinh thể loại này. Mạng phân tử tạo thành hydro rắn, clo, carbon dioxide và các chất khác ở dạng khí ở nhiệt độ bình thường. Tinh thể của hầu hết các chất hữu cơ cũng thuộc loại này. Vì vậy, rất nhiều chất có mạng tinh thể phân tử đã được biết đến.

Trong mạng tinh thể phân tử, các phân tử cấu thành được kết nối với nhau bằng lực van der Waals tương đối yếu, trong khi các nguyên tử trong phân tử được kết nối bằng liên kết cộng hóa trị mạnh hơn nhiều. Do đó, trong các mạng như vậy, các phân tử vẫn giữ được tính chất riêng của chúng và chiếm một vị trí của mạng tinh thể. Sự thay thế ở đây có thể thực hiện được nếu các phân tử có hình dạng và kích thước tương tự nhau. Vì các lực kết nối các phân tử tương đối yếu nên ranh giới thay thế ở đây rộng hơn nhiều. Như Nikitin đã chỉ ra, các nguyên tử của khí hiếm có thể thay thế đồng hình các phân tử CO2, SO2, CH3COCH3 và các phân tử khác trong mạng của các chất này. Điểm tương đồng công thức hóa họcở đây hóa ra là tùy chọn.

Trong mạng tinh thể phân tử, các phân tử nằm ở vị trí mạng tinh thể. Hầu hết các chất có liên kết cộng hóa trị đều tạo thành tinh thể loại này. Mạng phân tử tạo thành hydro rắn, clo, carbon dioxide và các chất khác ở dạng khí ở nhiệt độ bình thường. Tinh thể của hầu hết các chất hữu cơ cũng thuộc loại này. Vì vậy, rất nhiều chất có mạng tinh thể phân tử đã được biết đến. Các phân tử nằm ở vị trí mạng tinh thể được kết nối với nhau bằng lực liên phân tử (bản chất của các lực này đã được thảo luận ở trên; xem trang. Vì lực liên phân tử yếu hơn nhiều so với lực liên kết hóa học, tinh thể phân tử có độ nóng chảy thấp, đặc trưng bởi độ bay hơi đáng kể và độ cứng của chúng thấp. Điểm nóng chảy và sôi đặc biệt thấp của những chất có phân tử không phân cực. Ví dụ, tinh thể parafin rất mềm, mặc dù liên kết cộng hóa trị C-C trong các phân tử hydrocarbon mà các tinh thể này được tạo thành mạnh bằng các liên kết trong kim cương. Các tinh thể được hình thành bởi các khí khoáng quý hiếm, cũng nên được phân loại là phân tử, bao gồm các phân tử đơn nguyên tử, vì lực hóa trị không đóng vai trò trong sự hình thành các tinh thể này và liên kết giữa các hạt ở đây có cùng bản chất như trong các tinh thể phân tử khác; điều này quyết định khoảng cách tương đối lớn giữa các nguyên tử trong các tinh thể này.

Sơ đồ đăng ký Debyegram.

Tại các nút của mạng tinh thể phân tử có các phân tử được liên kết với nhau bằng lực liên phân tử yếu. Những tinh thể như vậy tạo thành các chất có liên kết cộng hóa trị trong phân tử. Rất nhiều chất có mạng tinh thể phân tử đã được biết đến. Mạng phân tử chứa hydro rắn, clo, carbon dioxide và các chất khác ở dạng khí ở nhiệt độ bình thường. Tinh thể của hầu hết các chất hữu cơ cũng thuộc loại này.