Ковалентная связь может связывать атомы не только в молекулах. Теперь рассмотрим, как могут соединяться частицы в веществе. Если частицы твердого вещества расположены в пространстве хаотично, вещество называют аморфным.

По своим физическим свойствам и молекулярной структуре твердые тела разделяются на два класса – аморфные и кристаллические. Характерной особенностью аморфных тел является их изотропность, т. е. независимость всех физических свойств (механических, оптических и т. д.) от направления внешнего воздействия. Молекулы и атомы в изотропных твердых телах располагаются хаотично, образуя лишь небольшие локальные группы, содержащие несколько частиц (ближний порядок).

Например, решетка поваренной соли содержит ионы Na+ и Cl–, не объединенные попарно в молекулы NaCl (рис. 3.6.1). В каждой пространственной решетке можно выделить структурный элемент минимального размера, который называется элементарной ячейкой.

Теоретически доказано, что всего может существовать 230 различных пространственных кристаллических структур. Большинство из них (но не все) обнаружены в природе или созданы искусственно. Кристаллические тела могут быть монокристаллами и поликристаллами.

Молекулярная кристаллическая решетка

Большие монокристаллы редко встречаются в природе и технике. Чаще всего кристаллические твердые тела, в том числе и те, которые получаются искусственно, являются поликристаллами. В отличие от монокристаллов, поликристаллические тела изотропны, т. е. их свойства одинаковы во всех направлениях.

Многие вещества могут существовать в нескольких кристаллических модификациях (фазах), отличающихся физическими свойствами. Переход из одной модификации в другую называется полиморфным переходом. На рис. 3.6.2 приведены примеры простых кристаллических решеток.

Строение вещества. Типы кристаллических решеток

В изображении кристаллических решеток указывается только положение центров частиц. Много лет назад в Петербурге на одном из неотапливаемых складов лежали большие запасы белых оловянных блестящих пуговиц. И вдруг они начали темнеть, терять блеск и рассыпаться в порошок. За несколько дней горы пуговиц превратились в груду серого порошка.

И белое и серое олово — это кристаллы олова, но при низкой температуре изменяется их кристаллическая структура, а в результате меняются физические свойства вещества. Анизотропия наблюдается в основном в монокристаллах.

Сравнение свойств веществ с различными кристаллическими решетками

Нарушить порядок расположения в кристалле частицы могут, только если он начал плавиться. Пока есть порядок частиц, есть кристаллическая решетка — существует кристалл. Аморфные тела не имеют строгого порядка в расположении атомов и молекул (стекло, смола, янтарь, канифоль). В амофных телах наблюдается изотропия — их физические свойства одинаковы по всем направлениям. Аморфные тела не имеют определенной температуры плавления, а значит,и температуры кристаллизации.

В жидком расплаве вещества частицы движутся совершенно беспорядочно. Если расплав застывает медленно, спокойно, то частицы собираются в ровные ряды и образуются кристаллы. Посмотрите на нее в лупу: это мелкие кристаллики сахара. В некристаллическом сахаре начался рост кристаллов. Очень старое стекло становится иногда совершенно мутным,потому что в нем образуется масса мелких непрозрачных кристаллов.

Это кристаллическое стекло очень прочное.Легче разрушить печь, чем выбить из нее упрямого «козла». Это стеклокристаллический материал, полученный в результате объёмной кристаллизации стекла. Могут существовать разные кристаллические формы одного и того же вещества. Графит — это кристаллический углерод. Так расположены атомы углерода в кристалле графита (слева) и алмаза (справа). Темы кодификатора ЕГЭ: Вещества молекулярного и немолекулярного строения.

Зависимость свойств веществ от их состава и строения. Все молекулы состоят из мельчайших частиц – атомов. Все открытые на настоящий момент атомы собраны в таблице Менделеева. Атом– это мельчайшая, химически неделимая частица вещества, сохраняющая его химические свойства.

Ранее мы уже рассматривали виды химических связей и их свойства. В зависимости от расположения частиц друг относительно друга свойства образуемых ими веществ могут очень сильно различаться. Например, воздух – смесь азота и кислорода – это газ при нормальных условиях. Данная статья рассматривает свойства твердых тел, в зависимости от их строения. Пластичность– это способность вещества деформироваться без разрушения. Таким образом, ток могут проводить только такие вещества, в которых присутствуют подвижные заряженные частицы.

Проводники – это вещества, которые могут проводить ток (т.е. содержат подвижные заряженные частицы). Примеры аморфных веществ – уголь, слюдяное стекло. Большинство известных нам веществ – кристаллы. Сами частицы при этом расположены в узлахкристаллической решетки. В зависимости от типа частиц, образующих кристаллическую решетку, различают атомную, молекулярную, ионную и металлическую кристаллическую структуру. Атомная кристаллическая решетка образуется, когда в узлах кристалла расположены атомы. Атомы соединены между собой прочными ковалентными химическими связями.

Атомную кристаллическую решетку могут образовывать атомы с высокой валентностью, т.е. с большим числом связей с соседними атомами (4 или больше). Молекулярная кристаллическая решетка – это такая решетка, в узлах которой располагаются молекулы. Удерживают молекулы в кристалле слабые силы межмолекулярного притяжения (силы Ван-дер-Ваальса, водродные связи, или электростатическое притяжение).

Вещества с молекулярной кристаллической решеткой – легкоплавкие, непрочные. Чаще всего кристаллическая решетка строится из ионов (положительно и отрицательно заряженных) атомов, которые входят в состав молекулы данного вещества. В молекулах таких веществ атомы связаны друг с другом более или менее прочной ковалентной связью. Большинство известных химических веществ и смесей могут существовать в твердом, жидком и газообразном состояниях.