03. Типы кристаллических решёток

На уроке будут рассмотрены типы кристаллических решёток, типы агрегатных состояний вещества и твёрдые тела с кристаллической структурой. Вводится понятие полиморфизма и аллотропии.

В зависимости от давления и температуры, все вещества могут существовать в различных агрегатных состояниях: твёрдом, жидком, газообразном или в виде плазмы. При низких температурах и высоком давлении все вещества существуют в твёрдом агрегатном состоянии. Твёрдое и жидкое состояние вещества называют конденсированным.

В твёрдых телах частицы располагаются компактно, в определённом порядке. В зависимости от степени упорядоченности частиц в твёрдых телах определяют 2 фазовых состояния: кристаллическое и аморфное. Если частицы располагаются таким образом, что между соседними частицами есть некоторая упорядоченность в расположении, а именно: постоянное расстояние и углы между ними, такое явление называют наличие ближнего порядка в расположении (рис. а).

Если же частицы расположены таким образом, что упорядоченность наблюдается и между ближайшими соседями, и на гораздо больших расстояниях, это называют наличие дальнего порядка (рис. б).

Аморфное тело (от греч А – не, morfe – форма) – бесформенные вещества. В них существует только ближний порядок и нет дальнего порядка.

Примеры аморфных тел приведены на рис. 2.

Это воск, стекло, пластилин, смола, шоколад.

Свойства аморфных веществ

• Имеют только ближний порядок (как в жидкостях).

• Твёрдое агрегатное состояние при нормальных условиях.

• Нет чёткой температуры плавления. Плавятся в интервале температур.

В кристаллическом теле существует и ближний, и дальний порядок. Если мысленно соединить точки, обозначающие линии, получится пространственный каркас, который называется кристаллической решёткой. Точки, в которых размещены частицы – ионы, атомы или молекулы – называют узлами кристаллической решётки (рис. 3). Частицы не жёстко фиксированы в узлах, они могут немного колебаться, не убегая из этих точек. В зависимости от того, какие частицы находятся в узлах кристаллической решётки, выделяют её типы (табл. 1).

Физические свойства веществ с различными типами кристаллических решёток

Табл. 1. Физические свойства веществ

Существует несколько подтипов кристаллических решёток, различающихся расположением атомов в пространстве.

В веществах с атомной, ионной, металлической кристаллической решётками нет молекул – это немолекулярные вещества. Молекулярные вещества – с молекулярной кристаллической решёткой.

Полиморфизм - это явление, при котором сложные вещества одинакового состава имеют разные кристаллические решётки.

Например, пирит и марказит. Их формула – . Но они и выглядят по-разному, и обладают различными физическими свойствами. Аналогично, различными физическими свойствами обладают минералы состава : арагонит, мрамор, исландский шпат, мел.

Явление существования химических элементов в виде нескольких простых веществ называется аллотропией, а вещества – аллотропными модификациями. Это объясняется различным составом вещества или различием в их кристаллической решётке. Кислород и озон – аллотропные модификации химического элемента кислорода. Углерод образует графит, алмаз, фуллерен, карбин. Расположение атомов в их кристаллических решётках разное, и поэтому они проявляют разные свойства. У фосфора аллотропные вещества – красный, белый и чёрный фосфор. Аллотропия характерна и для металлов. Например, железо может существовать в виде .

На уроке рассмотрены типы кристаллических решёток, типы агрегатных состояний вещества, твёрдые тела с кристаллической структурой. Введено понятие полиморфизма и аллотропии. Объяснялась зависимость физических и химических свойств от разных типов кристаллических решёток в веществе.

Список литературы

1. Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.

2. Попель П. П. Химия: 11 кл.: учебник для общеобразовательных учебных заведений / П. П. Попель, Л. С. Кривля. – К.: ИЦ «Академия», 2008. – 240 с.: ил.

3. Габриелян О. С. Химия. 11 класс. Базовый уровень. 2-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2007. – 220 с.

Полезные ссылки

1. Интернет-портал «hemi.nsu.ru».

2. Интернет-портал «chemport.ru».

Проверь себя

1. № 7, 8, 9 (с. 41) Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.

2. Приведите примеры веществ молекулярного строения.

3. Что такое полиморфизм?