Образование ионной кристаллической решетки

Образование ионной кристаллической решетки.

Лекция 2

Тема: СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

Цель: Ознакомить студентов с разнообразием кристаллических решеток и их строением

2.Образование атомной кристаллической решетки.

Ионные решетки с чередующимися в узлах «+»-ми и «-»-ми ионами характерны для соединений, построенных по ионному типу, к ним относятся почти все соли, некоторые оксиды и некоторые другие вещества.

Рассмотрим образование ионной кристаллической решетки на примере хлорида натрия (NaCl), (CsCl).

Na

Мы представили элементарную ячейку хлорида натрия.

Элементарная ячейка – наименьшая часть решетки, которая передает все характерные особенности ее структуры. Значит, весь кристалл состоит из огромного числа таких ячеек, приложенных друг к другу.

В узлах решетки находятся ионы хлора и ионы натрия, расположенные так, что каждый ион хлора окружен шестью ионами натрия и каждый ион натрия окружен шестью ионами хлора. Характерно, что ионы натрия и хлора не связаны здесь попарно друг с другом: в кристалле нет ничего, показывающего, что он состоит из молекул NaCl. Подобное строение имеют кристаллы и других солей. Отсюда следует, что строгго установленное в химии понятие о молекулах газообразных веществ неприменимо к твердым кристаллическим веществам, образующим ионные кристаллы.

При этом возникает вопрос: могут ли вообще существовать молекулы этих соединений раз их кристаллы состоят из ионов? Ответ утвердительный, так как определение плотности паров различных солей при высоких температурах показывает, что эти пары состоят из молекул, а не из ионов.

2.Образование атомной кристаллической решетки

Атомные решетки построены из атомов, связанных между собой ковалентными неполярными связями. Эти химические связи определяют геометрию кристаллов и энергию кристаллической решетки, которая характеризует прочность и устойчивость кристалла.

Так как атомы способны перестраивать свои орбитали при различных степенях возбуждения и таким образом изменять свои химические связи, это ведет к образованию различных форм кристаллов – полиморфизму или аллотропным модификациям данного элемента.

Координационное число атомной решетки должно зависеть от распределения электронов внешнего энергетического уровня и количества валентных орбиталей. Это учитывает правило Юм-Рози:

К = 8 – N,

где К – координационное число;

N – номер группы в периодической системе.

Координационное число – число одинаковых частиц, расположенных на кратчайшем расстоянии от данной частицы.

Наиболее типичными атомными кристаллами являются кристаллы алмаза. При кристаллизации углерода его атомы находятся в состоянии sp³-гибридизации. К(алмаза) = 4. Кристаллическая решетка алмаза представляет собой центрированный тетраэдр, который можно отнести к кубической системе, так как он вписывается в куб.

Элементарная ячейка алмаза довольно сложна. Она представляет собой гранецентрированный куб, в который еще дополнительно вписано 4 атома углерода. Число частиц, необходимое для построения такой ячейки равно 8.

Кроме алмаза, обладающего наибольшей твердостью из всех твердых тел (за счет очень малых межатомных связей 0,154 нм), углерод образует кристаллы графита.

Литература:

1. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия / Н.С.Ахметов. – 3-е изд. – М.: Высшая школа, 2000. – 743с.

2. Карапетьянц М.Х. Общая и неорганическая химия / М.Х. Карапетьянц, С.И.Дракин. – М.: Высшая школа, 2002.

1. Коровин Н.В. Общая химия / Н.В.Коровин. – М.: Высшая школа, 2006. – 557 с.
2. Кузьменко Н.Е. Краткий курс химии / Н.Е. Кузьменко, В.В Еремин, В.А. Попков. – М.: Высшая школа, 2002. – 415 с.

5.Зайцев, О.С. Общая химия. Строение веществ и химические реакции / О.С.Зайцев. – М.: Химия, 1990.

1. Карапетьянц, М.Х. Строение вещества / М.Х. Карапетьянц, С.И.Дракин. – М.: Высшая школа, 1981.

Дата добавления: 2014-01-05