KRISTALINĖS KIETOSIOS MEDŽIAGOS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS, TIPAI, PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Kad kristalinės kietos medžiagos yra tie, kurių mikroskopinis struktūros yra rūšiuojami ir pakluskite Būdingas už tam tikrą grotelių; pavyzdžiui: kubinė, šešiakampė, triklinė, romboedrinė ir kt.

Sakoma, kad šios kietosios medžiagos yra kaip kristalai, vaizduojantys briaunas ir geometrinius piešinius, atspindinčius, kaip jie tvarkingi. Kiti kristalinių kietų medžiagų pavyzdžiai yra deimantas, kvarcas, antracenas, sausas ledas, kalio chloridas arba magnio oksidas.

Krištolo skaidrumo rudojo cukraus juosta. Šaltinis: „Pixabay“.

Gerai žinoma kristalinių kietųjų dalelių pora yra cukrus ir druska (NaCl). Iš pirmo žvilgsnio abu rodo baltus kristalus; tačiau jų savybės labai skiriasi. Cukrus yra molekulinė kristalinė kieta medžiaga, o druska - joninė kristalinė kieta medžiaga. Pirmąjį sudaro sacharozės molekulės; ir antrasis iš Na ⁺ ir Cl ^- jonų .

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje galima pamatyti, kokie ryškūs gali būti cukraus kristalai. Tačiau druskos kristalai nėra labai atsilikę. Nors cukrus ir druska atrodo kaip broliai, jų struktūros skiriasi: cukrus, kuris yra sacharozė, turi monoklininę struktūrą; o druska - kubine struktūra.

Natrio chlorido kristalinė struktūra, NaCl

Miltelinis cukrus ir druska (apledėjimas) išlieka skaidrūs; jo kristalai mūsų akims tapo tik daug mažesni. Taigi kietos medžiagos kristališkumą labiau apibūdina jo vidinė struktūra, o ne išorinė išvaizda ar ryškumas.

Kristalinių kietųjų dalelių struktūra

Tinkamos kristalinių kietųjų medžiagų struktūros. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras.

Kristalinės kietosios medžiagos turi tvarkingą struktūrą. Jų geometrinės charakteristikos priklausys nuo kristalinės grotelės, kuriai jos priklauso, rūšies, kuri, savo ruožtu, iškyla į kristalo pavidalą (kristalinė sistema). Viršutinis vaizdas iliustruoja dvi svarbias tokių struktūrų sąvokas: periodiškumą ir kristalinius grūdus.

Kristalinės kietosios dalelės erdvine tvarka yra periodiškos; y., ji kartojasi vėl ir vėl į visas puses. Tai sukuria kiekvienos kietos ir kristalinės grotelės struktūrą; Pvz., čia druska ir cukrus pradeda skirtis ne tik dėl savo cheminės prigimties.

A skiltyje romdai yra išdėstyti taip, kad atsirastų didesnis rombas. Kiekvienas purpurinis rombas žymi dalelę arba dalelių rinkinį (atomus, jonus ar molekules). Taigi galima tikėtis, kad makroskopinis A kristalas turės romboedrinę išvaizdą.

Tuo tarpu B rombai yra išdėstyti taip, kad jie kiltų iš kristalinių grūdų; tai yra labai maži kristalai (kristalitai). Tada B yra sakoma kaip polikristalinė kieta medžiaga; ty jis susidaro aglomeruojant daugybę kristalitų.

Apibendrinant galima pasakyti, kad kieta medžiaga gali būti tiesiog kristalinė (A) arba polikristalinė (B); A sudaro kristalus, o B - polikristalus.

Savybės

Kristalinių kietųjų medžiagų savybės priklauso nuo jų kristalų rūšies. Jau žinoma, kad jų struktūros yra tvarkingos, be to, jos taip pat linkusios pateikti ryškias savybes, kurias myli mineralų mėgėjai. Tačiau buvo paminėta, kad miltelių pavidalo kieta medžiaga, net „išjungta“, taip pat gali būti klasifikuojama kaip kristalinė.

Jų dalelių erdvinis orientavimas leidžia joms apibūdinti keletą svarbių savybių. Pavyzdžiui, kristalinės kietosios medžiagos gali difrakcijuoti rentgeno spindulius, sukurdamos difrakcijos spektrus, pagal kuriuos galima nustatyti kristalo mikroskopinę struktūrą.

Be to, kadangi struktūra yra periodinė, šiluma pasklinda vienodai visoje kietoje medžiagoje; tol, kol nėra jokių priemaišų. Taigi kristalinės kietos medžiagos lydymosi taškai yra pastovūs ir nesikeičia, nesvarbu, kaip jie matuojami.

Kristalinių kietų medžiagų tipai

Kristalinių kietųjų medžiagų tipai yra pagrįsti tuo, kokio tipo dalelės yra pagamintos ir kokia yra jų sąveika ar jungtys. Iš esmės yra keturi tipai: joniniai, metaliniai, molekuliniai ir kovalentiniai tinklai.

Net ir turėdami tam tikrą priemaišų kiekį, jie ir toliau yra kristaliniai, net jei tai turi įtakos jų savybėms ir neparodo tų pačių verčių, kurių tikimasi grynai kietai medžiagai.

Joninės

Druska yra joninės kristalinės kietos medžiagos pavyzdys, nes ją sudaro Na ⁺ ir Cl ^- jonai . Todėl šio tipo kietosiose medžiagose valdoma joninė jungtis: konstrukcinę struktūrą valdo elektrostatinės jėgos.

Metalinis

Visi metalo atomai sudaro metalinius kristalus. Tai reiškia, kad, pavyzdžiui, sidabro šakutė yra sulydytų sidabro kristalų konglomeratas. Vidinė arba mikroskopinė struktūra yra tokia pati kiekviename objekto colyje ir išlieka nepakitusi nuo šakės rankenos iki danties galiuko.

Molekulinė

Cukrus yra molekulinės kristalinės kietos medžiagos pavyzdys, nes jis yra sudarytas iš sacharozės molekulių. Todėl šio tipo kietąsias medžiagas sudaro molekulės, kurios per savo tarpmolekulines sąveikas (o ne kovalentinius ryšius) sugeba sukurti tvarkingą struktūrą.

Kovalentiniai tinklai

Pagaliau turime kovalentinių tinklų kristalines kietąsias medžiagas. Jose vyrauja kovalentiniai ryšiai, nes jie yra atsakingi už tvarkos nustatymą ir atomų tvirtą laikymąsi atitinkamose erdvinėse pozicijose. Mes nekalbame apie jonus, atomus ar molekules, bet apie trimačius tinklus.

Pavyzdžiai

Toliau, galiausiai, bus paminėti keli kristalinių kietų medžiagų tipai.

Joninės

Visos druskos yra joninės kietosios medžiagos. Taip pat yra sulfidai, hidroksidai, oksidai, halogenidai ir kiti junginiai, kuriuos taip pat sudaro jonai, arba jų sąveika iš esmės yra joninė. Taigi mes turime:

-KCl

-Case ₄

-Ba (OH) ₂

-CASE ₄

-FeCl ₃

-Na ₂ S

-MgO

-CaF ₂

-NaHCO ₃

- (NH ₄ ) ₂ CrO ₄

Be šių pavyzdžių, didžioji dauguma mineralų yra laikomi joninėmis kristalinėmis kietosiomis medžiagomis.

Metalinis

Bet kuris metalinis elementas natūraliai atsiranda kaip metaliniai kristalai. Kai kurie iš jų yra:

- Varis

-Iron

-Aluminis

-Chrome

-Metalinis vandenilis (esant neįsivaizduojamam slėgiui)

-Volframas

-Cirkonis

-Titanas

-Magnis

-Natris

Molekulinė

Yra daugybė molekulinių kristalinių kietų medžiagų. Beveik bet kuris organinis junginys, kuris sukietėja, gali sudaryti kristalus, jei jų grynumas yra aukštas arba jei jo struktūra nėra per daug sudėtinga. Taigi mes turime:

-Ice (H ₂ O)

- Sausas ledas (CO ₂ )

-I ₂

-P ₄

-S ₈ (ir jo polimorfai)

-Antracenas

-Kietas deguonis

-Kietas amoniakas

-Fenolftaleinas

-Benzoinė rūgštis

Kovalentiniai tinklai

Galiausiai, tarp kai kurių kovalentinių tinklų kristalinių kietųjų medžiagų:

-Dimantas

-Grafitas

- Anglies nanovamzdeliai

-Fullerenos

-Kvarcas

-Siliconas

-Vokietija

-Borono nitridas

Iš šio sąrašo anglies nanovamzdeliai ir fullenai taip pat galėtų būti laikomi kristalinėmis molekulinėmis kietosiomis medžiagomis. Taip yra todėl, kad, nors jie susideda iš kovalentiškai sujungtų anglies atomų, jie apibūdina vienetus, kuriuos galima vaizduoti kaip makromolekules (futbolo kamuolius ir vamzdelius).

Nuorodos

1. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
2. Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. (Ketvirtasis leidimas). Mc Graw Hill.
3. Vikipedija. (2020). Krištolas. Atkurta iš: en.wikipedia.org
4. Chemija „LibreTexts“. (2019 m. Birželio 16 d.). Kristalinės ir amorfinės kietosios medžiagos. Atkurta iš: chem.libretexts.org
5. Rachelė Bernstein ir Anthony Carpi. (2020). Kietųjų medžiagų savybės. Atkurta iš: visionlearning.com