Вещества с ионной связью
В веществах, которые состоят из противоположно заряженных ионов, основной удерживающей ионы силой является притяжение разноименных зарядов.
Если заряд иона больше 1, то взаимное притяжение ионов будет соответственно больше (согласно закону Кулона).
Ионные кристаллы, в которых имеются ионы с абсолютным зарядом более единицы, обладают обычно более высокими температурами плавления и худшей растворимостью по сравнению с теми, которые состоят лишь из однозарядных ионов с зарядами.
? Какое вещество, KI или CaS,(a) имеет более высокую температуру плавления, (b) лучшую растворимость?
Кристаллические решетки
Вещества с упорядоченно расположенными молекулами или ионами образуют кристаллические решетки, в которых местоположения атомов или ионов регулярно повторяются.
Частички располагаются в узлах кристаллической решетки и характеризуются тепловым колебанием, которое тем более интенсивно, чем выше t°.
Свойства вещества часто зависят от выбранного направления – кристаллические вещества анизотропны.
Элементарная ячейка кристалла – повторяющийся элемент кристаллической решетки, в котором имеются все элементы симметрии данного кристалла. Характеризуется осями симметрии (a, b, c) и межосными углами (α, β, γ)
Выделяют 7 кристаллических систем: кубическая, тетрагональная, ромбическая, гексагональная, моноклинная, тригональная и триклинная.
Системы в свою очередь подразделяются на классы и типы.
Решетки, состоящие из одних и тех же атомов (например, металлы).
Металлическая связь в металле Na (Na - атомы металла, e - электроны)
В подобных решетках атомы пытаются занять такое положение, чтобы пространство было заполнено максимально плотно.
В
случае атомов одного размера кристалл
будет состоять из слоев с шестиугольным
(гексагональным) расположением атомов.
В
торой
слой
располагается по отношению к первому
таким образом, чтобы атомы располагались
в промежутках между атомами первого
слоя.
Для расположения третьего слоя имеется две возможности:
Совпадает с первым слоем - получаемые кристаллические решетки называются плотной гексагональной упаковкой.
Будет со сдвигом (поворотом?):
В
этом случае лишь четвертый
слой
начинает повторять первый – такой
кристалл называется плотной
кубической упаковкой.
http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/sphere10.swf
Плотность упаковки атомов в обоих случаях одинакова. Какой вариант реализуется, будет зависеть от конкретного вещества.
2. В случае ионных кристаллов тип плотной упаковки зависит от состава и размера ионов, входящих в состав кристаллической решетки.
Пример: NaCl обладает т.н. простой кубической кристаллической решеткой, CsCl – т.н. объемноцентрированной решеткой (Cs+ располагаются в вершинах куба, а Cl– - в центре куба, образованного такими гранями). Основной причиной различий является разница в размерах ионов Na+ и Cs+.
Зная размеры и заряды ионов, можно делать предсказания относительно типа кристаллической решетки.
Экспериментально тип кристаллической решетки определяется преимущественно методом рентгеноструктурного анализа (XRD – x-ray difraction).
Длина волны рентгеновского излучения сравнима с межатомным расстоянием, и при прохождении между атомами и ионами кристаллической решетки волны в какой-то мере отклоняются от первоначального направления (явление дифракции). В случае веществ с упорядоченной структурой дифракционный процесс повторяется многократно и сопровождается интерференцией рентгеновских волн.
На фотопластинке получается характеристическая интерференционная картина, на основе анализа которой можно сделать выводы о типе кристаллической решетки и прочих свойствах кристалла.
Характеристика кристаллических решеток различных типов
