Тверді речовини. Кристалічний стан речовин

Розрізняють кристалічний та аморфний стан твердих речовин.

Кристалічний стан речовин характеризується впорядкованим розмі­щенням частинок речовини в усьому об'ємі кристалу. В аморфному стані впорядковане розташування частинок зустрічається лише на дуже маленьких ділянках, а не в усьому об'ємі.

Речовини у кристалічному стані мають сталу температуру плавлення. А речовини в аморфному стані за нагрівання розм'якшуються поступово, тобто не за сталої температури, а у деякому температурному інтервалі.

Аморфний стан є характерним для силікатного скла, твердих смол. Деякі речовини можуть знаходитись як у кристалічному, так і в аморфному стані. Наприклад, силіцій (IV) оксид SiO₂ зустрічається в природі у вигляді кристалів кварцу і в аморфному стані у вигляді мінералу кремінь.

Завдяки високому ступеню упорядкованості частинок кристалічний стан є енергетично більш стійким, ніж аморфний. Тому можливий перехід речовин з аморфного у кристалічний стан, що супроводжується виділенням енергії. Але цей процес відбувається дуже повільно через в'язкість системи.

У речовин в кристалічному стані певні точки просто­ру, де знаходяться частинки речовини, мають назву вузлів кристалічної решітки. В залежності від природи частинок, що містяться у вузлах кристалічної решітки, та характеру взаємодії між ними розрізняють такі основні типи кристалічних решіток: атомні, молекулярні, йонні і мета­лічні.

У вузлах атомних решіток містяться атоми, зв'язані міцними кова­лентними зв'язками. Речовини з атомними решітками характеризуються високими температурами плавлення, великою твердістю і практично не роз­чинні у жодному з розчинників, неелектропровідні та погано проводять тепло. Кова­лентний зв'язок між атомами не допускає взаємного зміщення атомів без руйнування решітки. Тому для кристалів з атомною решіткою характерна крихкість. До речовин з атомними решітками належать алмаз, кремній, бор, кварц SiO₂, бор нітрид BN, карборунд SiС тощо.

У вузлах молекулярних решіток розміщені молекули, зв'язані між со­бою міжмолекулярною взаємодією. Оскільки міжмолекулярна взаємодія знач­но слабкіша за ковалентний зв'язок, то речовини з молекулярними решіт­ками мають невелику твердість, леткі, легкоплавкі. Особливо низькі тем­ператури плавлення у тих речовин, молекули яких неполярні, тому що між ними існує тільки дисперсійна взаємодія. Речовини з молекуляр­ними решітками не проводять електричний струм, розчинні, але їх розчинність залежить від природи молекул, з яких вони побудовані. Якщо решітка побудована з неполярних молекул, то речовина розчиняєть­ся у неполярних розчинниках. Якщо у вузлах решітки містяться полярні молекули, то речовина розчиняється у полярних розчинниках.

Молекулярні решітки утворюють такі речовини: більшість органічних сполук, HF, НСІ, Н₂О, H₂S, NH₃, CO₂, H₂, O₂, Р₄, Сl₂, І₂, Не, Ne, Ar тощо.

У вузлах йонних решіток розміщені йони протилежного знаку, зв'я­зані силами електростатичного притягання. До сполук з йонними решіт­ками належить більшість солей та оксиди активних металів, наприклад, NaCl, КІ, NH₄NO₃, СаO. Характерними властивостями більшості таких сполук є їх розчинність у полярних розчинниках, електропровідність іх розчинів та розплавів.

У вузлах металічних решіток містяться атоми та катіони металів, між якими вільно рухаються валентні електрони і забезпечують зв'язок між катіонами металу. Такий нелокалізований зв'язок в кри­сталах металів називається металічним.

Свобода руху електронів в кристалах металів обумовлює високу тепло- та елект­ропровідність металів. Через те, що валентні електрони не закріплені за однією або іншою парою атомів, в металах можливе значне зміщення атомів без руйнування зв'язку. Тому для металів характерна пластичність, здатність до деформації.

4. КЛАСИ НЕОРГАНІЧНИХ СПОЛУК

Найважливішими класами неорганічних сполук є оксиди, гідроксиди (продукти приєднання води до оксидів), солі.

Оксиди - це сполуки атомів елемента з атомами оксигену. Валентність оксигену в оксидах дорівнює двом, а ступінь окиснення "-2". Валентність елемента та його ступінь окиснення в оксидах чисельно збігаються. Якщо відомий ступінь окиснення елемента "+n", то формулу оксиду складають, враховуючи, що алгебраїчна сума ступенів окиснення усіх атомів у складі оксиду дорівнює нулю: х·(+n) + у·(–2) =0.

Назви оксидів. Назву оксиду складають з двох слів: перше є назвою елемента, а друге – „оксид”. Якщо елемент може виявляти різну валентність, отже, і різні ступені окиснення, то після назви елемента римською цифрою вказують її значення.

Хімічний характер оксидів визначається їх відношенням до кислот та основ. За хімічним характером оксиди поділяють на несолетворні та солетворні. До несолетворних оксидів, які не беруть участь в реакціях з утворенням солей, належать такі оксиди деяких неметалів: CO, SiO,NO,N₂O. Солетворні оксиди, які здатні утворювати солі, в свою чергу поділяють на основні, амфотерні та кислотні.

Основні оксиди. До основних оксидів належать оксиди тільки металів з валентністю І та II (із ступенем окиснення "+1" та "+2"). Гідроксиди основних оксидів є основами. Основа Me(OH)_n складається з атома металу та гідроксид-груп ОН, число яких дорівнює валентності металу.

Оксид	Назва оксиду	Гідроксид – основа	Залишки основи
	Калій оксид		K^+
	Магній оксид		Mg^+2, MgOH^+

Залишок основи - це частинка, яка залишається після відщеплення всіх або частини груп ОН від основи. Залишок основи має позитивний заряд, який дорівнює числу відщеплених груп ОН. Число залишків основи відповідає числу груп ОН в її складі.

Кислотні оксиди. До кислотних оксидів належать оксиди металів з ва­лентністю V, VІ, VІІ та оксиди неметалів незалежно від іх валентності за винятком несолетворних оксидів (CO, SіО, N₂O, NO). Гідроксиди кис­лотних оксидів є кислотами. Формулу оксигенвмісної кислоти можна скласти додаючи воду до кислотного оксиду.

Оксид	Назва оксиду	Гідроксид – кислота	Кислотні залишки
	Ванадій (V) оксид
	Сульфур (IV) оксид		,

Кислоти складаються з атомів гідрогену та кислотного залишку.

Кислотний залишок - це частинка, яка залишається після відщеплення від молекули кислоти всіх або частини атомів гідрогену. Число кислотних залишків дорівнює числу атомів гідрогену у складі молекули кислоти, які здатні заміщуватись на атоми металу. Кислотний залишок має негативний заряд, який дорівнює числу відщеплених атомів гідрогену.

Амфотерні оксиди. До амфотерних оксидів належать оксиди тільки ме­талів з валентністю III, ІV та оксиди деяких металів з валентністю II, а саме: BeO, ZnO, SпО, РbO. Гідроксиди амфотерних оксидів виявляють властивості як основ, так і кислот.

Оксид	Назва оксиду	Гідроксид
	Берилій оксид
	Хром (ΙΙΙ) оксид

З розглянутого матеріалу можна зробити такі висновки:

1) метали в залежності від іх валентності утворюють основні, ам­фотерні та кислотні оксиди,

2) неметали утворюють тільки кислотні оксиди та декілька несолетворних оксидів, а саме: CO, SіО, N₂O, NO.

3) валентність та ступінь окиснення елементів в гідроксидах, які відповідають оксидам, залишаються незмінними.

Дата добавления: 2015-05-23