סוגי סריג כימי. כיצד לקבוע את סוג סריג הקריסטל. סריג קריסטל אטומי

גביש הוא גוף שחלקיקיו (אטומים, יונים, מולקולות) מסודרים לא בסדר כאוטי, אלא בסדר מוגדר בהחלט. סדר זה חוזר על עצמו מעת לעת, ויוצר מעין "סריג" דמיוני. מקובל בדרך כלל שיש ארבעה סוגים של סריג קריסטל: מתכתי, יוני, גרעיני ומולקולרי. כיצד ניתן לקבוע איזה סוג של סריג קריסטל יש לחומר מסוים?

הוראות

1. כפי שניתן לנחש בקלות מהשם עצמו, סוג המתכת של הסריג נמצא במתכות. חומרים אלו מאופיינים, כרגיל, בנקודת התכה גבוהה, ברק מתכתי, קשיות והם מוליכים מצוינים של זרם חשמלי. זכור שאתרי סריג מסוג זה מכילים אטומים ניטרליים או יונים בעלי מטען חיובי. במרווחים שבין הצמתים ישנם אלקטרונים, שהנדידה שלהם מבטיחה מוליכות חשמלית גבוהה של חומרים דומים.

2. סוג יוני של סריג קריסטל. יש לזכור שהוא טבוע בתחמוצות ובמלחים. דוגמה קלאסית היא קריסטלים לכולם מלח שולחן, נתרן כלורי. באתרים של סריג כזה מתחלפים לסירוגין יונים בעלי מטען סדיר ושלילי. חומרים כאלה, כרגיל, הם עקשן, עם תנודות נמוכה. כפי שאתה יכול לנחש, יש להם סוג יוני של קשר כימי.

3. סוג גרעיניסריג קריסטל טבוע בחומרים פשוטים - לא מתכות, שבתנאים אופייניים הם מוצקים. נניח גופרית, זרחן, פחמן. באתרים של סריג כזה יש אטומים ניטרליים המחוברים זה לזה בקשרים כימיים קוולנטיים. חומרים כאלה מאופיינים בעמידות וחוסר מסיסות במים. לחלקם (נניח, פחמן בצורת יהלום) יש קשיות יוצאת דופן.

4. לבסוף, סוג הסריג הסופי הוא מולקולרי. זה מתרחש בחומרים שנמצאים בצורה נוזלית או גזית בתנאים אופייניים. כמו שוב, קל להבין מהשם, בצמתים של סריג כזה יש מולקולות. הם יכולים להיות לא קוטביים (בגזים פרימיטיביים כגון Cl2, O2) או קוטביים (הדוגמה המפורסמת ביותר היא מים H2O). חומרים עם סריג מסוג זה אינם מוליכים זרם, הם נדיפים ובעלי נקודות התכה נמוכות.

5. לפיכך, כדי לקבוע בביטחון איזה סוג של סריג גביש יש לחומר מסוים, עליך להבין לאיזה סוג של חומרים הוא שייך ואיזה תכונות פיזיקוכימיות יש לו.

טֶמפֶּרָטוּרָה הַתָכָהשל מוצק נמדד כדי לקבוע את טוהר המידות שלו. זיהומים בחומר טהור מורידים באופן מסורתי את הטמפרטורה הַתָכָהאו להגדיל את הפער שבו התרכובת נמסה. השיטה הנימית אופיינית לשליטה בתכולת הזיהומים.

אתה תצטרך

• - חומר בדיקה;
• - נימי זכוכית, אטום בקצה אחד (קוטר 1 מ"מ);
• – צינור זכוכית בקוטר של 6-8 מ"מ ואורך של 50 ס"מ לפחות;
• – בלוק מחומם.

הוראות

1. טוחנים את חומר הבדיקה המיובש מראש במכתש לאבקה העדינה ביותר. קח בזהירות את הנימים והטבל את הקצה הפתוח לתוך החומר, בעוד שחלק ממנו צריך ליפול לתוך הנימים.

2. הנח את צינור הזכוכית בצורה אנכית על משטח קשיח והפיל את הנימים דרכו מספר פעמים כשהקצה האטום כלפי מטה. זה עוזר לדחוס את החומר. כדי לקבוע טמפרטורה הַתָכָהעמודת החומר בנימי צריכה להיות בערך 2-5 מ"מ.

3. מחברים את הנימים עם החומר למדחום בעזרת טבעת גומי כך שהקצה האטום של הנימים יהיה על שכבת כדור הכספית של המדחום, והחומר נמצא בערך באמצעו.

4. הנח מדחום נימי בבלוק המחומם ועקוב אחר שינויים בחומר הנבדק ככל שהטמפרטורה עולה. לפני ובמהלך החימום, המדחום לא צריך לגעת בקירות הבלוק ובמשטחים מחוממים בעוצמה אחרת, להיפך, הוא עלול להתפוצץ.

5. ברגע שהטמפרטורה על המדחום מתקרבת לטמפרטורה הַתָכָהחומר טהור, הפחיתו את החימום כדי לא לפספס את רגע ההתחלה הַתָכָה .

6. שימו לב לטמפרטורה שבה מופיעות טיפות הנוזל הראשונות בנימים (הקדמה הַתָכָה), והטמפרטורה שבה נעלמים הגבישים האחרונים של החומר (סוף הַתָכָה). במרווח זה, החומר מתחיל לשקוע עד שהוא הופך לחלוטין למצב נוזלי. בעת ביצוע סקירה, שימו לב גם למטמורפוזה של צבע או פירוק של החומר.

7. חזור על המדידות 1-2 פעמים נוספות. הציגו את תוצאות המדידה כולה בצורה של מרווח הטמפרטורות המתאים שבמהלכו החומר עובר ממצב מוצק לנוזל. סיים את הסקירה במסקנה לגבי טוהר החומר הנבדק.

סרטון על הנושא

בגבישים, חלקיקים כימיים (מולקולות, אטומים ויונים) מסודרים בסדר מסוים, ובתנאים מסוימים הם יוצרים פולי-הדרה סימטרית רגילה. ישנם ארבעה סוגים של סריג קריסטל - יוני, גרעיני, מולקולרי ומתכתי.

קריסטלים

המצב הגבישי מאופיין בנוכחות של סדר ארוך טווח בסידור החלקיקים, כמו גם בסימטריה של סריג הגביש. גבישים מוצקים הם תצורות תלת מימדיות שבהן אותו אלמנט מבני חוזר על עצמו לכל הכיוונים. הצורה הנכונה של גבישים נקבעת לפי שלהם מבנה פנימי. אם מחליפים בתוכם מולקולות, אטומים ויונים בנקודות במקום במרכזי הכובד של החלקיקים הללו, מקבלים חלוקה סדירה תלת מימדית - סריג גביש. האלמנטים החוזרים של המבנה שלו נקראים תאים יסודיים, והנקודות נקראות צמתים של סריג הגביש. ישנם מספר סוגים של גבישים בהתאם לחלקיקים היוצרים אותם, כמו גם לאופי הקשר הכימי ביניהם.

סריג קריסטל יוני

גבישים יוניים יוצרים אניונים וקטיונים, ביניהם יש קשר יוני. סוג זה של גבישים כולל מלחים והידרוקסידים של רוב המתכות. הקטיון כולו נמשך לאניון ונדחה מקטיונים אחרים, לכן, אי אפשר לבודד מולקולות בודדות בגביש יוני. גביש יכול להיחשב כמולקולה אחת גדולה, וגודלו אינו מוגבל, הוא מסוגל לחבר יונים חדשים.

סריג קריסטל אטומי

בגבישים גרעיניים, אטומים בודדים משולבים קשרים קוולנטיים. כמו גבישים יוניים, הם יכולים להיחשב גם כמולקולות גדולות. יחד עם זאת, גבישים גרעיניים קשים וחזקים מאוד ואינם מוליכים חשמל וחום היטב. הם כמעט בלתי מסיסים ומאופיינים בתגובתיות נמוכה. חומרים בעלי סריג גביש גרעיני נמס בטמפרטורות גבוהות מאוד.

גבישים מולקולריים

סריגי גביש מולקולריים נוצרים ממולקולות שהאטומים שלהן מאוחדים בקשרים קוולנטיים. בגלל זה, כוחות מולקולריים חלשים פועלים בין מולקולות. גבישים כאלה מאופיינים בקשיות נמוכה, נקודת התכה נמוכה ונזילות גבוהה. החומרים שהם יוצרים, כמו גם ההמסות והתמיסות שלהם, אינם מתנהלים היטב זרם חשמלי.

סריגי קריסטל ממתכת

בסריגי גביש מתכת, אטומים מסודרים בצפיפות מקסימלית, הקשרים שלהם מובטלים, והם נמשכים לכל גביש. גבישים כאלה הם אטומים, בעלי ברק מתכתי, הם מעוותים בקלות, ובו זמנית מוליכים חשמל וחום היטב. וכו' כדוגמה, אנו יכולים לתת לגביש גרפיט יש קשרים קוולנטיים-מתכתיים בתוך כל שכבה, וקשרים מולקולריים בין השכבות.

יהלום הוא מינרל ששייך לאחד השינויים האלוטרופיים של פחמן. המאפיין הייחודי שלו הוא הקשיות הגבוהה שלו, מה שמזכה אותו בצדק בתואר החומר הקשה ביותר. יהלום הוא מינרל נדיר למדי, אך יחד עם זאת הוא הידוע ביותר. הקשיות יוצאת הדופן שלו משמשת בהנדסת מכונות ובתעשייה.

הוראות

1. ליהלום יש סריג גביש גרעיני. אטומי הפחמן המהווים את הבסיס של המולקולה מסודרים בצורה של טטרהדרון, וזו הסיבה ליהלום יש חוזק כה גבוה. כל האטומים מחוברים בקשרים קוולנטיים חזקים, שנוצרים על סמך המבנה האלקטרוני של המולקולה.

2. לאטום הפחמן יש אורביטלים הכלאיים sp3 שנמצאים בזווית של 109 מעלות ו-28 דקות. החפיפה של אורביטלים היברידיים מתרחשת בקו ישר במישור האופקי.

3. לפיכך, כאשר האורביטלים חופפים בזווית כזו, נוצר טטרהדרון ממורכז, השייך למערכת המעוקבת, לכן ניתן לומר שליהלום יש מבנה קובי. עיצוב זה נחשב לאחד החזקים בטבע. כל הטטרהדרות יוצרות רשת תלת מימדית של שכבות של טבעות אטומים עם שישה איברים. רשת יציבה כזו של קשרים קוולנטיים והפרדה תלת מימדית שלהם מובילה לחוזק נוסף של סריג הגביש.

4. סריג הקריסטל של יהלום מורכב למדי. הוא מורכב מ-2 תת-סריגים פרימיטיביים. עבור סריג היהלום, אזור החלל הקרוב יותר לאטום זה מאשר לאטומים אחרים הוא טטרהדרון קטום מטריאקיס. גם לסיליקון, גרמניום ופח יש סוג זה של סריג, רצוי בצורת אלפא.

5. הטטרהדרון הקטום של טריאקיס הוא רב-הדרון העשוי מארבעה משושים ושנים-עשר משולשים שווה שוקיים. ניתן להשתמש בו כדי לדמות מרחב תלת מימדי. כדוגמה לאסלה, ניתן לראות ריבוע, כזה שצריך לחתוך באלכסון, כלומר לחלק את הריבוע לשני משולשים. Tessellation עצמו משפר את הריאליזם של מודל תלת מימד, וכאשר מיושם על סריג הקריסטל של היהלום, הוא הופך אותו למציאותי יותר.

6. נכון לעכשיו, המדע הגיע לרכישת יהלומים בשיטה הסינתטית. כדי לסנתז גבישים כאלה, כרגיל, נעשה שימוש בסגסוגת פחמן גבוהה של ניקל ומנגן או פלזמה בתדר גבוה המרוכזת על המצע, שם נוצר היהלום עצמו. כאשר מינרל נרכש בשיטה זו, סריג הקריסטל שלו שונה מאוד מהסריג שיש ליהלום אמיתי. יש תזוזה של שכבות הפחמן, ולכן הן מסודרות בצורה כאוטי. כתוצאה מכך, גבישים המתקבלים בשיטה זו הם בעלי חוזק נמוך יותר ושבריריות גבוהה למדי.

היווצרות מולקולות מאטומים מביאה לעלייה באנרגיה, שכן בתנאים רגילים המצב המולקולרי יציב יותר מהמצב האטומי.

כדי לשקול נושא זה אתה צריך לדעת:

אלקטרונית השליליות היא היכולת של אטום להעביר זוג אלקטרונים משותף לעבר עצמו. (היסוד האלקטרונילי ביותר הוא פלואור.)

סריג קריסטל - סידור חלקיקים מסודר תלת מימדי.

ישנם שלושה סוגים עיקריים של קשרים כימיים: קוולנטי, יוני ומתכתי.

חיבור מתכת מאפיין מתכות המכילות מספר קטן של אלקטרונים ברמת האנרגיה החיצונית (1 או 2, לעתים רחוקות יותר 3). אלקטרונים אלו מאבדים בקלות מגע עם הגרעין ונעים בחופשיות בכל פיסת המתכת, יוצרים "ענן אלקטרונים" ומספקים תקשורת עם היונים הטעונים חיובית שנוצרו לאחר הסרת האלקטרונים. סריג הקריסטל הוא מתכת. זה קובע תכונות פיזיקליותמתכות: מוליכות תרמית וחשמלית גבוהה, גמישות וגמישות, ברק מתכתי.

קשר קוולנטי נוצר עקב זוג אלקטרונים משותף של אטומים שאינם מתכתיים, כאשר כל אחד מהם משיג תצורה יציבה של אטום של יסוד אינרטי.

אם קשר נוצר על ידי אטומים בעלי אותה אלקטרושליליות, כלומר ההבדל באלקטרושליליות של שני אטומים הוא אפס, צמד האלקטרונים ממוקם באופן סימטרי בין שני האטומים והקשר נקרא קוולנטי לא קוטבי.

אם קשר נוצר על ידי אטומים בעלי אלקטרושליליות שונה, וההבדל באלקטרושליליות של שני האטומים נע בטווח שבין אפס לשניים לערך (לרוב מדובר בלא-מתכות שונות), אזי זוג האלקטרונים המשותף מוסט ליותר יסוד אלקטרוני שלילי. מטען שלילי חלקי מתעורר עליו (הקוטב השלילי של המולקולה), ומטען חיובי חלקי מתעורר על האטום השני (הקוטב החיובי של המולקולה). חיבור זה נקרא קוטבי קוולנטי.

אם קשר נוצר על ידי אטומים בעלי אלקטרושליליות שונה, וההבדל באלקטרושליליות של שני אטומים הוא יותר משניים (לרוב זה לא מתכת ומתכת), אז מאמינים שהאלקטרון מועבר לחלוטין אל הלא. -אטום מתכת. כתוצאה מכך, אטום זה הופך ליון בעל מטען שלילי. אטום שתורם אלקטרון הוא יון בעל מטען חיובי. הקשר בין יונים נקרא קשר יוני.

לתרכובות עם קשרים קוולנטיים יש שני סוגים של סריג גביש: אטומי ומולקולרי.

בסריג גביש אטומי, הצמתים מכילים אטומים המחוברים בקשרים קוולנטיים חזקים. לחומרים עם סריג גביש כזה יש נקודות התכה גבוהות, הם חזקים וקשים, וכמעט שאינם מסיסים בנוזלים. לדוגמה, יהלום, בורון מוצק, סיליקון, גרמניום ותרכובות של כמה יסודות עם פחמן וסיליקון.

בסריג גביש מולקולרי, הצמתים מכילים מולקולות המחוברות על ידי אינטראקציות בין-מולקולריות חלשות. חומרים עם סריג כזה הם בעלי קשיות נמוכה ונקודות התכה נמוכות, אינם מסיסים או מסיסים מעט במים, ותמיסות למעשה אינן מוליכות זרם חשמלי. לדוגמה, קרח, פחמן חד חמצני מוצק (IV) הלידי מימן מוצקים, מוצקים פשוטים שנוצרו על ידי אחד- (גזים אצילים), שניים (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2, O 2, N 2) , שלוש-(O 3), ארבע-(P 4), שמונה-(S 8) מולקולות אטומיות. הכי גבישיתרכובות אורגניות

בעלי סריג מולקולרי. לתרכובות עם קשרים יוניים יש סריג גביש יוני, שבצמתיו מתחלפים יונים בעלי מטען חיובי ושלילי. חומרים בעלי סריג יוני יש להם קשיות גבוהה יחסית, אבל הם שבירים. נמסים ותמיסות מימיות של מלחים ואלקליות מוליכות זרם חשמלי.

דוגמאות למשימות

1. באיזו מולקולה הקשר הקוולנטי "יסוד - חמצן" הכי קוטבי?

1) SO 2 2) NO 3) Cl 2 O 4) H 2 O

פִּתָרוֹן:

הקוטביות של קשר נקבעת על ידי ההבדל באלקטרושליליות בין שני אטומים (במקרה זה, יסוד וחמצן). גופרית, חנקן וכלור ממוקמים ליד חמצן, ולכן האלקטרושליליות שלהם שונה במקצת. ורק מימן נמצא במרחק מהחמצן, מה שאומר שההבדל באלקטרושליליות יהיה גדול, והקשר יהיה הקוטבי ביותר.

תשובה: 4)

2. נוצרים קשרי מימן בין מולקולות

1) מתנול 2) מתנאל 3) אצטילן 4) מתיל פורמט

פִּתָרוֹן:

אצטילן אינו מכיל אלמנטים אלקטרוניים שליליים במיוחד. מתנאל H 2 CO ומתיל פורמט HCOOCH 3 אינם מכילים מימן המחובר ליסוד אלקטרוני שלילי חזק. המימן שבהם משולב עם פחמן. אבל במתנול CH 3 OH, קשר מימן יכול להיווצר בין אטום המימן של קבוצת הידרוקסו אחת לאטום החמצן של מולקולה אחרת.

תשובה: 1)

לרוב המוצקים יש מבנה גבישי. סריג קריסטלבנוי מיחידות מבניות זהות חוזרות, אינדיבידואליות עבור כל גביש. יחידה מבנית זו נקראת "תא יחידה". במילים אחרות, סריג הקריסטל משמש כהשתקפות מבנה מרחביחומר מוצק.

ניתן לסווג סריג קריסטל בדרכים שונות.

אֲנִי. לפי סימטריה של גבישיםסריג מסווג לעוקב, טטראגונל, מעוין, משושה.

סיווג זה נוח להערכת המאפיינים האופטיים של גבישים, כמו גם הפעילות הקטליטית שלהם.

II. לפי טבעם של החלקיקים, ממוקם בצמתי סריג ו לפי סוג הקשר הכימייש הבחנה ביניהם סריג גביש אטומי, מולקולרי, יוני ומתכתי. סוג הקשר בגביש קובע את ההבדל בקשיות, מסיסות במים, חום התמיסה וחום היתוך ומוליכות חשמלית.

מאפיין חשוב של גביש הוא אנרגיית סריג קריסטל, kJ/mol – האנרגיה שיש להשקיע כדי להרוס גביש נתון.

סריג מולקולרי

גבישים מולקולרייםמורכבים ממולקולות המוחזקות במיקומים מסוימים של סריג הגביש על ידי קשרים בין מולקולריים חלשים (כוחות ואן דר ואלס) או קשרי מימן. סריג אלו אופייניים לחומרים בעלי קשרים קוולנטיים.

יש הרבה חומרים עם סריג מולקולרי. מדובר במספר רב של תרכובות אורגניות (סוכר, נפתלין וכו'), מים גבישיים (קרח), מוצקים פחמן דו חמצני("קרח יבש"), הלידי מימן מוצקים, יוד, גזים מוצקים, לרבות גזים אצילים,

האנרגיה של סריג הגביש היא מינימלית עבור חומרים בעלי מולקולות לא קוטביות ונמוכות קוטביות (CH 4, CO 2 וכו').

לסריג שנוצר על ידי מולקולות קוטביות יותר יש גם אנרגיית סריג גביש גבוהה יותר. הסריג עם חומרים היוצרים קשרי מימן (H 2 O, NH 3) הם בעלי האנרגיה הגבוהה ביותר.

בשל האינטראקציה החלשה בין מולקולות, חומרים אלו נדיפים, מתיכים, בעלי קשיות נמוכה, אינם מוליכים זרם חשמלי (דיאלקטרי) ובעלי מוליכות תרמית נמוכה.

סריג אטומי

בצמתים סריג קריסטל אטומיישנם אטומים של יסוד אחד או אחר המחוברים זה לזה בקשרים קוולנטיים לאורך כל שלושת הצירים. כָּזֶה קריסטליםשנקראים גם קוולנטי, הם מעטים יחסית במספרם.

דוגמאות של גבישים מסוג זה כוללות יהלום, סיליקון, גרמניום, פח וכן גבישים של חומרים מורכבים כמו בורון ניטריד, אלומיניום ניטריד, קוורץ וסיליקון קרביד. לכל החומרים הללו יש סריג דמוי יהלום.

האנרגיה של סריג הגביש בחומרים כאלה עולה בקנה אחד עם האנרגיה של הקשר הכימי (200 - 500 קילו ג'ל/מול). זה קובע את התכונות הפיזיקליות שלהם: קשיות גבוהה, נקודת התכה ונקודת רתיחה.

מְגוּוָן תכונות מוליכות חשמליתגבישים אלה: יהלום, קוורץ, בורון ניטריד - דיאלקטריים; סיליקון, גרמניום - מוליכים למחצה; פח אפור מתכתי מוליך חשמל היטב.

בגבישים עם סריג גביש אטומי, אי אפשר להבחין ביחידה מבנית נפרדת. כל הגביש היחיד הוא מולקולה ענקית אחת.

סריג יוני

בצמתים סריג יונייונים חיוביים ושליליים מתחלפים, ביניהם פועלים כוחות אלקטרוסטטיים. גבישים יוניים יוצרים תרכובות עם קשרים יוניים, למשל, נתרן כלורי NaCl, אשלגן פלואוריד ו-KF וכו'. תרכובות יוניות עשויות לכלול גם יונים מורכבים, למשל, NO 3 -, SO 4 2 -.

גבישים יוניים הם גם מולקולות ענק שבהן כל יון מושפע באופן משמעותי מכל שאר היונים.

האנרגיה של סריג הגביש היוני יכולה להגיע לערכים משמעותיים. אז, E (NaCl) = 770 קילו-ג'יי/מול, ו-E (BeO) = 4530 קילו-ג'יי/מול.

לגבישים יוניים נקודות התכה ורתיחה גבוהות וחוזק גבוה, אך הם שבירים. רבים מהם מוליכים חשמל בצורה גרועה בטמפרטורת החדר (נמוכים בעשרים סדרי גודל ממתכות), אך עם עליית הטמפרטורה נצפית עלייה במוליכות החשמלית.

סורג מתכת

גבישי מתכתתן דוגמאות למבני הגביש הפשוטים ביותר.

יוני מתכת בסריג של גביש מתכת יכולים להיחשב בערך בצורה של כדורים. במתכות מוצקות, כדורים אלו ארוזים בצפיפות מקסימלית, כפי שמצוין על ידי הצפיפות המשמעותית של רוב המתכות (מ-0.97 גרם/ס"מ 3 עבור נתרן, 8.92 גרם / ס"מ 3 עבור נחושת ועד 19.30 גרם / ס"מ 3 עבור טונגסטן וזהב). האריזה הצפופה ביותר של כדורים בשכבה אחת היא אריזה משושה, שבה כל כדור מוקף בשישה כדורים נוספים (באותו מישור). המרכזים של כל שלושה כדורים סמוכים יוצרים משולש שווה צלעות.

תכונות של מתכות כמו גמישות גבוהה וגמישות מעידות על חוסר קשיחות בסורגי מתכת: המטוסים שלהן נעים די בקלות זה ביחס לזה.

אלקטרונים ערכיים משתתפים ביצירת קשרים עם כל האטומים ונעים בחופשיות לאורך כל הנפח של פיסת מתכת. זה מצוין על ידי ערכים גבוהים של מוליכות חשמלית ומוליכות תרמית.

במונחים של אנרגיית סריג הגביש, מתכות תופסות עמדת ביניים בין גבישים מולקולריים וקולנטיים. האנרגיה של סריג הגביש היא:

לפיכך, התכונות הפיזיקליות של מוצקים תלויות באופן משמעותי בסוג הקשר הכימי ובמבנה.

מבנה ותכונות של מוצקים

(כל ההגדרות, הנוסחאות, הגרפים והמשוואות של התגובות ניתנות בתיעוד.)

ישנם שני סוגים בטבע מוצקים, אשר נבדלים באופן ניכר בתכונותיהם. אלו הם גופים אמורפיים וגבישים. ולגופים אמורפיים אין נקודת התכה מדויקת במהלך החימום, הם מתרככים בהדרגה ואז עוברים למצב נוזלי. דוגמה לחומרים כאלה היא שרף או פלסטלינה רגילה. אבל המצב שונה לחלוטין עם חומרים גבישיים. הם נשארים במצב מוצק עד לטמפרטורה מסוימת, ורק לאחר שהם מגיעים אליה, החומרים הללו נמסים.

הכל קשור למבנה של חומרים כאלה. במוצקים גבישיים, החלקיקים מהם הם מורכבים נמצאים בנקודות מסוימות. ואם מחברים אותם בקווים ישרים, מקבלים איזושהי מסגרת דמיונית, שנקראת סריג קריסטל. וסוגי סריג הקריסטל יכולים להיות שונים מאוד. ולפי סוג החלקיקים שמהם הם "בנויים", סריגים מחולקים לארבעה סוגים. אלה הם יוניים, אטומיים, מולקולריים ו

ובצמתים, בהתאם, ממוקמים יונים, ויש ביניהם קשר יוני. יכול להיות פשוט (Cl-, Na+) או מורכב (OH-, SO2-). וסוגים אלה של סריג קריסטל עשויים להכיל כמה הידרוקסידים ותחמוצות מתכת, מלחים וחומרים דומים אחרים. קחו, למשל, נתרן כלורי רגיל. זה מחליף יוני כלור שליליים ויוני נתרן חיוביים, היוצרים סריג גביש מעוקב. קשרים יוניים בסריג כזה יציבים מאוד ולחומרים "הבנויים" לפי עיקרון זה חוזק וקשיות גבוהים למדי.

ישנם גם סוגים של סריג קריסטל הנקרא סריג אטומי. כאן, הצמתים מכילים אטומים שביניהם יש קשר קוולנטי חזק. לא להרבה חומרים יש סריג אטומי. אלה כוללים יהלום, כמו גם גרמניום גבישי, סיליקון ובורון. ישנם גם כמה חומרים מורכבים המכילים ויש להם, בהתאם, סריג גביש אטומי. אלה הם גביש סלע וסיליקה. וברוב המקרים, חומרים כאלה הם מאוד חזקים, קשים ועמידים. הם גם כמעט בלתי מסיסים.

ולסוגים המולקולריים של סריגי גביש יש מגוון של חומרים. אלה כוללים מים קפואים, כלומר קרח רגיל, "קרח יבש" - פחמן חד חמצני מוצק, כמו גם מימן גופרתי מוצק ומימן כלורי. סריג מולקולרי מכיל גם תרכובות אורגניות מוצקות רבות. אלה כוללים סוכר, גלוקוז, נפתלין וחומרים דומים אחרים. והמולקולות הממוקמות בצמתים של סריג כזה מחוברות זו לזו על ידי קוטבי ולא קוטבי קשרים כימיים. ולמרות העובדה שבתוך המולקולות יש קשרים קוולנטיים חזקים בין אטומים, מולקולות אלו עצמן מוחזקים בסריג עקב קשרים בין מולקולריים חלשים מאוד. לכן, חומרים כאלה הם נדיפים למדי, נמסים בקלות ואין להם קשיות רבה.

ובכן, למתכות יש הכי הרבה סוגים שוניםסריג קריסטל. והצמתים שלהם יכולים להכיל גם אטומים וגם יונים. במקרה זה, אטומים יכולים להפוך בקלות ליונים, ולוותר על האלקטרונים שלהם ל"שימוש נפוץ". באותו אופן, יונים, לאחר ש"לכדו" אלקטרון חופשי, יכולים להפוך לאטומים. והסריג הזה קובע תכונות כאלה של מתכות כמו פלסטיות, גמישות, מוליכות תרמית וחשמלית.

כמו כן, סוגי סריג הקריסטל של מתכות, וחומרים נוספים, מחולקים לשבע מערכות עיקריות לפי צורת התאים היסודיים של הסריג. הפשוט ביותר הוא התא המעוקב. ישנם גם תאים מעוינים, טטראגונליים, משושה, מעוינים, מונוקליניים וטריקליניים הקובעים את צורת סריג הגביש כולו. אבל ברוב המקרים, סריגי קריסטל מורכבים יותר מאלה המפורטים לעיל. זאת בשל העובדה שניתן למקם חלקיקים יסודיים לא רק בצמתי הסריג עצמם, אלא גם במרכזו או בקצוותיו. ובין המתכות, הנפוצים ביותר הם שלושת סריגי הקריסטל המורכבים הבאים: מעוקב במרכז פנים, מעוקב במרכז גוף, ומשושה צמודים. המאפיינים הפיזיים של מתכות תלויים גם לא רק בצורת סריג הגביש שלהן, אלא גם במרחק הבין-אטומי ובפרמטרים אחרים.

מוצקים קיימים במצבים גבישיים ואמורפיים והם בעיקרם גבישיים במבנה. זה מובחן על ידי המיקום הנכון של חלקיקים בנקודות מוגדרות במדויק, המאופיין על ידי חזרה תקופתית בנפח אם אתה מחבר נקודות אלה עם קווים ישרים, אנו מקבלים מסגרת מרחבית, אשר נקראת סריג קריסטל. המושג "סריג גביש" מתייחס לתבנית גיאומטרית המתארת ​​את המחזוריות התלת מימדית בסידור מולקולות (אטומים, יונים) במרחב הגבישי.

מיקומם של חלקיקים נקראים צמתים סריג. ישנם חיבורים פנימיים בתוך המסגרת. סוג החלקיקים ואופי הקשר ביניהם: מולקולות, אטומים, יונים קובעים בסך הכל ארבעה סוגים: יוני, אטומי, מולקולרי ומתכתי.

אם יונים (חלקיקים בעלי מטען שלילי או חיובי) ממוקמים באתרי סריג, אזי זהו סריג גביש יוני, המאופיין בקשרים בעלי אותו שם.

החיבורים האלה מאוד חזקים ויציבים. לכן, לחומרים עם סוג זה של מבנה יש קשיות וצפיפות גבוהים למדי, הם לא נדיפים ועמידים. בטמפרטורות נמוכות הם פועלים כדיאלקטריים. עם זאת, כאשר תרכובות כאלה נמסות, סריג הגביש היוני הנכון (סידור היונים) מופרע וקשרי החוזק פוחתים.

בטמפרטורות קרובות לנקודת ההיתוך, גבישים בעלי קשרים יוניים כבר מסוגלים להוליך זרם חשמלי. תרכובות כאלה מסיסות בקלות במים ובנוזלים אחרים המורכבים ממולקולות קוטביות.

סריג גביש יוני אופייני לכל החומרים בעלי סוג קשר יוני - מלחים, הידרוקסידים של מתכות, תרכובות בינאריות של מתכות עם לא מתכות. אין לו כיווניות במרחב, מכיוון שכל יון קשור למספר נגדים בו-זמנית, שעוצמת האינטראקציה שלהם תלויה במרחק ביניהם (חוק קולומב). לתרכובות הקשורות ליונים מבנה לא מולקולרי הם חומרים מוצקים עם סריג יוני, קוטביות גבוהה, נקודות התכה ורתיחה גבוהות תמיסות מימיותלהיות מוליכים חשמלית. תרכובות עם קשרים יוניים ב צורה טהורהכמעט אף פעם לא מתרחש.

סריג הגביש היוני טבוע בכמה הידרוקסידים ותחמוצות של מתכות טיפוסיות, מלחים, כלומר. חומרים עם יוניים

בנוסף לקשרים יוניים, גבישים מכילים קשרים מתכתיים, מולקולריים וקולנטיים.

גבישים בעלי קשר קוולנטי הם מוליכים למחצה או דיאלקטריים. דוגמאות אופייניות של גבישים אטומיים הם יהלום, סיליקון וגרמניום.

יהלום הוא מינרל, שינוי קובי אלוטרופי (צורה) של פחמן. סריג הקריסטל של היהלום הוא אטומי ומורכב מאוד. בצמתים של סריג כזה יש אטומים המחוברים זה לזה בקשרים קוולנטיים חזקים במיוחד. יהלום מורכב מאטומי פחמן בודדים, מסודרים אחד בכל פעם במרכז טטרהדרון, שקודקודיו הם ארבעת האטומים הקרובים ביותר. סריג זה מאופיין בסריג מעוקב במרכז הפנים, הקובע את הקשיות המרבית של היהלום והוא די טמפרטורה גבוהההַתָכָה. אין מולקולות בסריג היהלום - וניתן לראות את הגביש כמולקולה אחת מרשימה.

בנוסף, הוא אופייני לסיליקון, בורון מוצק, גרמניום ותרכובות של יסודות בודדים עם סיליקון ופחמן (סיליקה, קוורץ, נציץ, חול נהר, קרבורונדום). באופן כללי, יש מעט יחסית נציגים עם סריג אטומי.