Pevné, kapalné, plynné těleso: co mají společného? Samozřejmě částice, které je tvoří. Všechny chemické látky jsou tedy tvořeny z drobných částic, které jsou navzájem spojeny vazbami: více či méně pevnými, podle stavu agregace. Částice tvoří mřížky. Krystalová mřížka kovů je jedním z typů mřížek vyskytujících se v přírodě.

Složení krystalové mřížky

Takže ze školních kurzů chemie a fyziky víme, že absolutně všechny látky se skládají z malých částic, které jsou navzájem propojeny. A je to právě síla vazeb, která určuje, v jakém stavu agregace se těleso nachází: pevné, kapalné nebo plynné. Když mají částice přísnou orientaci v prostoru, tvoří pevné těleso. Všechna tělesa mají jasné obrysy díky jasné struktuře jejich malých částí. Pokud jde o malé částice, i přes jejich striktní místo ve vesmíru se stále pohybují. Rychlost a amplituda takového pohybu přímo závisí na teplotě: pokud je pod nulou, pak rychlost klesne a vytvoří se pevné těleso, jako u vysokých teplot, pak se v tomto případě vytvoří plynná a kapalná tělesa a částice se vytvoří jednoduše se pohybovat a rychle.

Zastavme se u organizace pevných látek. Když jsou částice (atomy, molekuly nebo ionty) přesně definovány s místem v prostoru, pak se vytvoří krystalová mřížka. Částice mohou být umístěny jak mezi uzly v prostoru, tak přímo v uzlech. Molekulární, atomové, kovové a iontové – tyto čtyři typy mřížek existují v přírodě. Rozdíl mezi mřížkami spočívá v částicích, které se nacházejí v uzlech, a ve spojeních, která mezi nimi proudí.

Molekulární mřížky

Molekulární krystalová mřížka se skládá z molekul, které jsou uspořádány do uzlů. Takové částice jsou spojeny spíše slabými vazbami – mezimolekulárními vazbami, kterým se také říká van der Waalsovy vazby. Samotné molekuly se však skládají z atomů. Mezi atomy je mnohem silnější a pevnější vazba, která se nazývá kovalentní. Tento typ krystalové mřížky se nachází v chlóru, oxidu uhličitém, pevném vodíku a dalších látkách, které jsou za běžných teplot plynné. Toto je struktura, která se často vyskytuje v přírodě. Navíc i anorganické látky mohou mít následující strukturu: pevné halogenovodíky, led, síra a některé další. Vzhledem k nízkému bodu tání těles s takovou strukturou se velmi rychle vznítí a tají.

ČTĚTE VÍCE
Jak používat Phacelii na zahradě?

Pokud jde o strukturu reprezentovanou kovovou krystalovou mřížkou, tyto typy částic se volně pohybují pouze v těle krystalu, umístěném v jasně definovaném uzlu. Ale přesto mají takové částice schopnost volně se pohybovat po krystalové mřížce. Vzhledem k tomu, že částice tvořící krystalovou mřížku kovů jsou různě nabité, přitahují se k sobě a tvoří strukturu kovu.

Díky elektronovému plynu, který se skládá z volně se pohybujících elektronů, může mít kov vlastnosti vysoké elektrické a tepelné vodivosti. Jakmile se v mřížkovém poli objeví elektrické pole, elektrony jsou okamžitě nasměrovány ke kladným částicím. V důsledku takových pohybů vzniká proud. Tento typ mřížky se často skládá z elementárních kovů a je vhodný pro spojování různých kovů.

Navzdory tomu však nelze s jistotou říci, že vlastnosti všech kovů jsou stejné, naopak se od sebe radikálně liší. Koneckonců, interakce mezi elektrony a ionty vytváří typ kovu. Krystalová mřížka se také vytváří díky volným elektrodám, které létají v oblasti mřížky. Díky mřížce mají kovy vysokou teplotu tání (vyšší než organické látky).

Video: Pokusy v chemii. Modely krystalových mřížek

Související materiály:

Neexistují žádné podobné materiály.

Podívejte se na sněhovou vločku. Je dokázáno, že na světě neexistují dvě absolutně stejné sněhové vločky, a to i přes obrovské množství sněhu. Krystalová mřížka je zodpovědná za tvar, velikost a dokonce i za teplotu, při které se sněhová vločka promění v kapku vody.

Studium krystalů zajímalo lidi od starověku. Existuje dokonce speciální věda o krystalech – krystalografie. Zahrnuje krystalovou chemii a krystalovou fyziku. V roce 1749 M.V.Lomonosov formuloval hypotézu o struktuře krystalických těles. R. J. Gayuy je zakladatelem teorie mřížkové struktury krystalů a O. Bravais studoval různé geometrické tvary a struktury krystalových mřížek. S objevem rentgenového záření bylo poprvé možné „vidět“ strukturu berylového krystalu.

Co je to krystalová mřížka

Jak název napovídá, krystalová mřížka (CL) označuje, že daná látka je krystal. Mříž je sbírka bodů nazývaných uzly a spojených konvenčními čarami. V uzlech krystalové mřížky mohou být různé částice látky umístěné ve stejných vzdálenostech od sebe. Tato struktura může být vyjádřena jako imaginární geometrický obraz, který umožňuje zarovnání a paralelní přenos každé krystalové mřížky.

ČTĚTE VÍCE
Jaká tráva by se neměla dávat kravám?

Užitečné informace o krystalové mřížce

Koordinační číslo KR Počet částic, které jsou přímo spojeny s částicí umístěnou v uzlu CR a mají s ní chemické vazby.
KR konstanta Minimální prostor mezi částicemi umístěnými v uzlech ČR a majícími chemickou vazbu.
Symetrie KR Vzhledem k tomu, že ČR má stabilní strukturu, je schopna si zachovat svou identitu při prostorovém pohybu.

Typy krystalových mřížek

V každé krystalové mřížce se nachází elementární buňka, která je její nejmenší strukturní jednotkou a má všechny vlastnosti její symetrie. Podle toho, které částice se nacházejí v uzlech krystalové mřížky a jaký je charakter chemické vazby, se rozlišuje atomová, molekulární, iontová a kovová krystalová mřížka.

Atomová krystalová mřížka

Existují tři hlavní typy atomové krystalové mřížky:

V uzlech takové krystalové mřížky jsou atomy spojené kovalentní vazbou. Tyto látky se vyznačují pevností, výraznou tvrdostí, odolností proti tavení a nerozpustností v naprosté většině rozpouštědel.

  1. vrstvená forma (například grafit). Atomy v takové mřížce jsou spojeny do velkých molekul, umístěných pod sebou, jako vrstvený koláč;
  2. rámcová forma (například diamant), kde atomy uhlíku tvoří mřížku připomínající pyramidu. Tato struktura dává látce zvláštní sílu;
  3. řetězová forma (například rumělka HgS), kde shluk atomů tvoří dlouhé řetězce.

Molekulární krystalová mřížka

V uzlových bodech takové krystalové mřížky jsou molekuly spojené slabými chemickými vazbami. Z tohoto důvodu mají molekulární krystaly malou tvrdost, jsou elektricky nevodivé, jsou těkavými a tavitelnými látkami (například led) a nerozpouštějí se ve vodném prostředí.

Iontová krystalová mřížka

Struktura iontové krystalové mřížky je reprezentována kladnými a zápornými ionty v jejích uzlech a vzájemně propojenými silami elektrostatické přitažlivosti. Tato mřížka je charakteristická pro většinu solí (například NaCl), alkálií (KOH) a oxidů kovů (CaO). Tyto sloučeniny mají tvrdost kombinovanou s křehkostí, jsou netěkavé a žáruvzdorné, schopné se rozpouštět ve vodě a vést elektrický proud.

Kovová krystalová mřížka

Kovy, jak známo, se vyznačují určitým souborem charakteristických vlastností: mají vysokou tvrdost kombinovanou s tažností, dobrou kujnost doplňuje vysoký bod tání, jsou výbornými vodiči tepla a elektřiny. Všechny tyto vlastnosti jsou spojeny se specifickou krystalovou mřížkou, jejíž uzly mohou obsahovat atomy i kovové ionty. Zvláštností je přítomnost běžných elektronů, které se volně pohybují v prostoru krystalové mřížky.

ČTĚTE VÍCE
Je možné zalévat hrozny v horku?

Příklady krystalové mřížky

Většina látek vyskytujících se v přírodě má krystalovou strukturu založenou na jednom ze čtyř typů krystalové mřížky.

Atomová mřížka se nachází např. v křemíku (Si), bóru (B), křemene (SiO2), Německo (Ge). Vzácné plyny (He, Ne, Ar a další), kyslík (O2), jód (I2), “suchý led” (СО2).

Iontová mřížka je charakteristická pro oxidy většiny kovů (MgO, CaO), alkálie (NaOH, KOH), soli (NaCl, KNO3).

Kovy a jejich slitiny mají kovovou krystalovou mřížku.

Jak určit krystalovou mřížku

Typ krystalové mřížky vlastní konkrétní přírodní nebo uměle získané látce je určen typem chemické vazby ve sloučenině.

Pokud v látce dochází k chemické interakci iontů, pak můžeme oprávněně mluvit o krystalové mřížce iontového typu. Kovová vazba jasně ukazuje na kovovou krystalovou mřížku.

Situace je složitější u kovalentní chemické vazby, protože může být jak v atomové, tak v molekulární mřížce. V tomto případě se musíte podívat na takové vlastnosti látky, jako je pevnost, žáruvzdornost, tvrdost, které se liší ve sloučeninách, které mají molekulární a atomovou krystalovou mřížku.

to je zajímavé
Struktura atomu
Spolu s odborníky budeme zvažovat moderní vědecké představy o struktuře atomů

Vlastnosti krystalových mřížek

Vlastnosti krystalové mřížky závisí nejen na povaze spojení mezi různými částicemi látky, ale také na jejich vzájemné vzájemné poloze. Například v diamantových krystalech jsou atomy uhlíku uspořádány symetricky a jsou spojeny kovalentními nepolárními vazbami, což dává látce vysokou pevnost. Naopak krystalická struktura grafitu, sestávající rovněž z atomů uhlíku, tvoří ploché šestiúhelníky spojené mezi sebou slabými mezimolekulárními vazbami.

Problémy na téma „Krystalová mřížka“

Otestujte si, co jste se naučili nebo si zapamatovali o krystalových mřížkách zodpovězením tří jednoduchých otázek

1. Vyjmenujte typ krystalové mřížky vápníku (Ca).

2. Která z následujících charakteristik platí pro látky s atomovou krystalovou mřížkou?

a) křehké
b) žáruvzdorné
c) rozpustí se ve vodném prostředí
d) elektricky vodivé

3. Jaké částice se nacházejí v uzlech krystalové mřížky grafitu?

a) molekuly
b) ionty
c) atomy
d) atomy a ionty

Odpovědi na problémy

Pojďme zkontrolovat vaše odpovědi.

ČTĚTE VÍCE
Jak získat houbový blok?

1. Kov
2. b) žáruvzdorné
3. c) atomy

3 témata z chemie, která budou užitečná v testu

Bude brzy test z chemie? Zkontrolujte, zda jsou vám všechna tato témata známá.

  1. Jak používat periodickou tabulku
  2. Co je valence
  3. Moderní představy o struktuře atomu

Oblíbené otázky a odpovědi

Odpověděla Victoria Elesina, kandidátka biologických věd, učitelka chemie ve vzdělávacím centru Nadace Andreje Melničenka v Bijsku:

Jak spolu souvisí krystalová mřížka a stav agregace látek?

Pevná látka má určitě krystalovou mřížku, ale její typ je jiný. Například kovy jako pevné látky mají typ kovové mřížky. Ale plyn a kapalina mohou mít také pevné skupenství, jak je patrné z referenčních hodnot. Například oxid uhličitý může být v závislosti na tlaku a teplotě v plynném, kapalném nebo pevném stavu. Podle referenčních hodnot je bod varu oxidu uhličitého –56,6 °C při tlaku jedné atmosféry a –78,5 °C je bod tuhnutí při tlaku jedné atmosféry. Oxid uhličitý v pevném stavu je suchý led. Má typ molekulární mřížky.

Jak chápete, že látka má krystalovou mřížku?

Pokud odpovíte na první otázku, můžete odpovědět na tuto otázku: všechny látky v pevném stavu mají krystalovou mřížku.

Proč se v 8. ročníku učí téma „Křišťálová mřížka“?

Různé učebnice pokrývají toto téma v různé době. Otázkou není, ve které třídě se to stane. Otázkou je, po jakém tématu by se to mělo dělat. Podle mého názoru, poté, co student prostudoval stav agregace, je možné vysvětlit, jak je tento stav agregace strukturován. Je to však právě typ krystalové mřížky, který by měl být podrobně zvážen po tématu „Elektrická disociace“, protože se v ní studuje vzhled iontů jako takových.

Která USE úloha v chemii ověřuje znalosti krystalové mřížky?

V zadání 4. Jedná se o konkrétní otázku o krystalové mřížce a jejím typu.

V úlohách 6 a 7 (interakce jednoduchých a složitých látek) však zmiňuji i typ krystalové mřížky.

V úlohách 20 a 21 (elektrolýza a hydrolýza) existuje souvislost mezi krystalovými mřížkami a procesy.

Úloha 27 (tepelný účinek reakce) závisí na stavu agregace, a tedy na krystalové mřížce.

Problém 30 (elektrolytická disociace) také úzce souvisí s typy krystalových mřížek.