Millist tüüpi kristallvõre on Korbutil? Suur nafta ja gaasi entsüklopeedia

Tabeli jätk. Z4

Kristallid jagunevad elektrijuhtivuse alusel kolme klassi:

Esimest tüüpi dirigendid– elektrijuhtivus 10 4 - 10 6 (Ohm×cm) -1 – metallkristallvõrega ained, mida iseloomustab “voolukandjate” olemasolu – vabalt liikuvad elektronid (metallid, sulamid).

Dielektrikud (isolaatorid)– elektrijuhtivus 10 -10 -10 -22 (Ohm×cm) -1 – aatom-, molekulaar- ja harvem ioonvõrega ained, millel on suur osakestevaheline sidumisenergia (teemant, vilgukivi, orgaanilised polümeerid jne).

Pooljuhid – elektrijuhtivus 10 4 -10 -10 (Ohm×cm) -1 – aatom- või ioonkristallvõrega ained, mille osakestevaheline sidumisenergia on nõrgem kui isolaatoritel. Temperatuuri tõustes suureneb pooljuhtide elektrijuhtivus (hall tina, boor, räni jne)

Töö lõpp -

See teema kuulub jaotisesse:

Üldkeemia alused

Veebilehel loe: üldkeemia alused. c m drutskaja..

Kui vajate sellel teemal lisamaterjali või te ei leidnud seda, mida otsisite, soovitame kasutada otsingut meie tööde andmebaasis:

Mida teeme saadud materjaliga:

Kui see materjal oli teile kasulik, saate selle oma sotsiaalvõrgustike lehele salvestada:

Looduses eksisteeriva moodustab suur hulk identseid osakesi, mis on omavahel seotud. Kõik ained eksisteerivad kolmes agregatsiooni olekus: gaasiline, vedel ja tahke. Kui termiline liikumine on raske (madalatel temperatuuridel), aga ka tahketes ainetes, on osakesed rangelt ruumis orienteeritud, mis väljendub nende täpses struktuurses korralduses.

Aine kristallvõre on struktuur, mille osakeste (aatomite, molekulide või ioonide) ruumi teatud punktides on geomeetriliselt järjestatud paigutus. Erinevates võres tehakse vahet sõlmedevahelisel ruumil ja sõlmedel endil – punktidel, kus asuvad osakesed ise.

Kristallvõre on nelja tüüpi: metalliline, molekulaarne, aatom, ioonne. Võre tüübid määratakse vastavalt nende sõlmedes paiknevate osakeste tüübile, samuti nendevaheliste ühenduste olemusele.

Kristallvõre nimetatakse molekulaarseks, kui selle sõlmedes asuvad molekulid. Neid ühendavad molekulidevahelised suhteliselt nõrgad jõud, mida nimetatakse van der Waalsi jõududeks, kuid molekuli sees olevad aatomid ise on seotud oluliselt tugevama või mittepolaarse jõuga). Molekulaarkristallvõre on iseloomulik kloorile, tahkele vesinikule ja teistele ainetele, mis on tavatemperatuuril gaasilised.

Väärisgaase moodustavatel kristallidel on ka molekulaarvõred, mis koosnevad monoatomilistest molekulidest. Enamikul orgaanilistest tahketest ainetest on selline struktuur. Nende arv, millel on molekulaarne struktuur, on väga väike. Need on näiteks tahked vesinikhalogeniidid, looduslik väävel, jää, lihtsad tahked ained ja mõned teised.

Kuumutamisel hävivad suhteliselt nõrgad molekulidevahelised sidemed üsna kergesti, seetõttu on selliste võretega ainetel väga madal sulamistemperatuur ja madal kõvadus, nad on vees lahustumatud või vähelahustuvad, nende lahused praktiliselt ei juhi elektrivoolu ja neid iseloomustab märkimisväärne lenduvus. . Minimaalsed keemis- ja sulamistemperatuurid kehtivad mittepolaarsetest molekulidest valmistatud ainete puhul.

Metallikuks nimetatakse kristallvõre, mille sõlmed moodustavad aatomid ja metalli positiivsed ioonid (katioonid) vabade valentselektronidega (eralduvad aatomitest ioonide moodustumise käigus), liikudes juhuslikult kristalli mahus. Need elektronid on aga sisuliselt poolvabad, kuna nad saavad vabalt liikuda ainult antud kristallvõrega piiratud raamistikus.

Elektrostaatilised elektronid ja positiivsed metalliioonid on vastastikku tõmbunud, mis seletab metalli kristallvõre stabiilsust. Vabalt liikuvate elektronide kogumit nimetatakse elektrongaasiks – see tagab hea elektri- ja Elektripinge ilmnemisel tormavad elektronid positiivse osakese juurde, osaledes elektrivoolu loomises ja interakteerudes ioonidega.

Metallkristallvõre on iseloomulik peamiselt elementmetallidele, aga ka erinevate metallide omavahelistele ühenditele. Põhilised metallikristallidele omased omadused (mehaaniline tugevus, lenduvus, kõikuvad üsna tugevalt. Sellised füüsikalised omadused nagu plastilisus, vormitavus, kõrge elektri- ja soojusjuhtivus ning iseloomulik metalliline läige on aga iseloomulikud ainult metallvõrega kristallidele .

Nagu me teame, võivad kõik materiaalsed ained eksisteerida kolmes põhiolekus: vedelad, tahked ja gaasilised. Tõsi, on ka plasma olek, mida teadlased peavad mitte vähem kui aine neljandaks olekuks, kuid meie artikkel ei puuduta plasmat. Aine tahke olek on seega tahke, kuna sellel on eriline kristalliline struktuur, mille osakesed on kindlas ja selgelt piiritletud järjekorras, luues nii kristallvõre. Kristallvõre struktuur koosneb korduvatest identsetest elementaarrakkudest: aatomitest, molekulidest, ioonidest ja muudest elementaarosakestest, mis on ühendatud erinevate sõlmedega.

Kristallvõrede tüübid

Sõltuvalt kristallvõre osakestest on seda neliteist tüüpi, siin on neist populaarseimad:

• Iooniline kristallvõre.
• Aatomikristallvõre.
• Molekulaarkristallvõre.
• kristallrakk.

Iooniline kristallvõre

Ioonide kristallvõre struktuuri põhijooneks on ioonide endi vastupidised elektrilaengud, mille tulemusena moodustub elektromagnetväli, mis määrab ioonse kristallvõrega ainete omadused. Ja need on tulekindlus, kõvadus, tihedus ja võime juhtida elektrivoolu. Ioonse kristallvõre tüüpiline näide on lauasool.

Aatomikristallvõre

Aatomkristallvõrega ainete sõlmedes on reeglina tugevad aatomid. Kovalentne side tekib siis, kui kaks identset aatomit jagavad üksteisega vennalikke elektrone, moodustades seega naaberaatomite jaoks ühise elektronpaari. Selle tõttu seovad kovalentsed sidemed aatomeid tihedalt ja ühtlaselt ranges järjekorras – võib-olla on see aatomi kristallvõre struktuuri kõige iseloomulikum tunnus. Sarnaste sidemetega keemilised elemendid võivad kiidelda oma kõvaduse ja kõrge sulamistemperatuuriga. Keemilistel elementidel, nagu teemant, räni, germaanium ja boor, on aatomkristallvõre.

Molekulaarkristallvõre

Kristallvõre molekulaarset tüüpi iseloomustab stabiilsete ja tihedalt pakitud molekulide olemasolu. Need asuvad kristallvõre sõlmedes. Nendes sõlmedes hoiavad neid van der Waltzi jõud, mis on kümme korda nõrgemad kui ioonse vastasmõju jõud. Markantne näide molekulaarkristallvõrest on jää – tahke aine, millel on aga omadus muutuda vedelikuks – kristallvõre molekulide vahelised sidemed on väga nõrgad.

Metallist kristallvõre

Metallkristallvõre sideme tüüp on elastsem ja plastilisem kui ioonne, kuigi välimuselt on nad väga sarnased. Selle eripäraks on positiivselt laetud katioonide (metalliioonide) olemasolu võre kohtades. Sõlmede vahel elavad elektronid, mis osalevad elektrivälja loomises, neid elektrone nimetatakse ka elektrigaasiks. Sellise metallkristallvõre struktuuri olemasolu selgitab selle omadusi: mehaaniline tugevus, soojus- ja elektrijuhtivus, sulavus.

Kristallvõred, video

Ja lõpuks üksikasjalik videoselgitus kristallvõre omaduste kohta.

Kristallvõred Võre tüüp Võrekohtade osakeste tüübid Osakestevahelise seose tüüp Näited ainetest Ainete füüsikalised omadused Iooniline IoonneIooniline Need on metallide binaarsed ühendid (I A ja II A), tüüpiliste metallide soolad, oksiidid ja hüdroksiidid. Tahke, vastupidav, mittelenduv, rabe, tulekindel, paljud vees lahustuvad, lahused ja sulatised juhivad elektrivoolu.

Kristallvõred Võre tüüp Osakeste tüübid võrekohtades Osakestevahelise sideme tüüp Ainete näited Ainete füüsikalised omadused Aatomiaatomid 1. Kovalentne mittepolaarne - side on väga tugev 2. Kovalentne polaarne - side on tugev Lihtained: teemant (C), grafiit (C), boor (B), räni (Si), punane fosfor. Komplekssed ained: alumiiniumoksiid (Al 2 O 3), ränioksiid (IY) -SiO 2. Väga kõva, tulekindel, mittelenduv, vees ei lahustu.

Kristallvõred Võre tüüp Võrekohtade osakeste tüübid Osakestevahelise sideme tüüp Ainete näited Ainete füüsikalised omadused Molekulaarsed molekulid Molekulide vahel on nõrgad molekulidevahelised tõmbejõud ja molekulide sees on tugev kovalentne side. Tahked ained madalatel temperatuuridel. Tavalistega - gaasid või vedelikud - O 2, H 2, Cl 2, N 2, Br 2, H 2 O, CO 2, HCl, väärisgaasid, väävel, valge fosfor P 4, jood; orgaanilised ained. Habras, lenduv, sulav, madala kõvadusega.

Kristallvõred Võre tüüp Võrekohtade osakeste tüübid Osakestevahelise seose tüüp Näited ainetest Ainete füüsikalised omadused Metall Aatomid, ioonid Metallid, erineva tugevusega Metallid ja sulamid. Metallid, mis kuuluvad I A, II A, IIIA (va boor) ja sekundaarsete alarühmade metallid on tempermalmist, neil on metalliline läige, soojus- ja elektrijuhtivus

Üks levinumaid materjale, millega inimesed on alati eelistanud töötada, on olnud metall. Igal ajastul eelistati nende hämmastavate ainete erinevat tüüpi. Seega peetakse IV-III aastatuhandet eKr kalkoliiti- ehk vaseajastuks. Hiljem asendub see pronksiga ja siis hakkab kehtima see, mis on aktuaalne ka tänapäeval - raud.

Tänapäeval on üldiselt raske ette kujutada, et kunagi sai hakkama ilma metalltoodeteta, sest peaaegu kõik, alates majapidamistarvetest, meditsiiniinstrumentidest kuni raskete ja kergete seadmeteni, koosneb sellest materjalist või sisaldab sellest üksikuid osi. Miks õnnestus metallidel niivõrd populaarsust koguda? Proovime välja mõelda, millised on funktsioonid ja kuidas see on nende struktuurile omane.

Üldine metallide mõiste

"Keemia. 9. klass" on õpik, mida kasutavad kooliõpilased. Siin uuritakse metalle üksikasjalikult. Suur peatükk on pühendatud nende füüsikaliste ja keemiliste omaduste käsitlemisele, kuna nende mitmekesisus on äärmiselt suur.

Sellest vanusest alates on soovitatav anda lastele ettekujutus nendest aatomitest ja nende omadustest, sest teismelised mõistavad juba täielikult selliste teadmiste tähtsust. Nad näevad suurepäraselt, et nende ümber olevate esemete, masinate ja muude asjade mitmekesisus põhineb metallilisusel.

Mis on metall? Keemia seisukohalt liigitatakse need aatomid tavaliselt nendeks, millel on:

• välistasandil väike;
• neil on tugevad taastavad omadused;
• neil on suur aatomiraadius;
• Lihtainetena on neil mitmeid spetsiifilisi füüsikalisi omadusi.

Teadmiste aluse nende ainete kohta saab metallide aatom-kristallilist struktuuri arvesse võttes. Just see selgitab nende ühendite kõiki omadusi ja omadusi.

Perioodilises tabelis on suurem osa kogu tabelist eraldatud metallidele, kuna need moodustavad kõik sekundaarsed alarühmad ja peamised esimesest kuni kolmanda rühmani. Seetõttu on nende arvuline paremus ilmne. Kõige tavalisemad on:

• kaltsium;
• naatrium;
• titaan;
• raud;
• magneesium;
• alumiinium;
• kaalium.

Kõigil metallidel on mitmeid omadusi, mis võimaldavad neid ühendada üheks suureks ainerühmaks. Neid omadusi omakorda seletab täpselt metallide kristalne struktuur.

Metallide omadused

Kõnealuste ainete spetsiifilised omadused hõlmavad järgmist.

1. Metalliline sära. Kõigil lihtsate ainete esindajatel on see olemas ja enamik neist on samad. Ainult mõned (kuld, vask, sulamid) on erinevad.
2. Tekitavus ja plastilisus - võime üsna kergesti deformeeruda ja taastuda. Erinevatel esindajatel väljendub see erineval määral.
3. Elektri- ja soojusjuhtivus on üks peamisi omadusi, mis määravad metalli ja selle sulamite kasutusalad.

Metallide ja sulamite kristalne struktuur selgitab iga näidatud omaduse põhjust ja räägib nende raskusastmest iga konkreetse esindaja puhul. Kui teate sellise struktuuri omadusi, saate mõjutada proovi omadusi ja kohandada seda soovitud parameetritega, mida inimesed on teinud juba aastakümneid.

Metallide aatomkristallstruktuur

Mis on see struktuur, mis seda iseloomustab? Nimetus ise viitab sellele, et kõik metallid on tahkes olekus ehk tavatingimustes kristallid (välja arvatud elavhõbe, mis on vedelik). Mis on kristall?

See on tavapärane graafiline kujutis, mis on konstrueeritud kujuteldavate joonte lõikumisel läbi keha joondavate aatomite. Teisisõnu, iga metall koosneb aatomitest. Need asuvad selles mitte kaootiliselt, vaid väga korrektselt ja järjekindlalt. Seega, kui ühendate kõik need osakesed vaimselt üheks struktuuriks, saate ilusa pildi mõne kujuga korrapärase geomeetrilise keha kujul.

Seda nimetatakse tavaliselt metalli kristallvõreks. See on väga keeruline ja ruumiliselt mahukas, seetõttu pole lihtsuse huvides näidatud mitte kõike, vaid ainult osa, elementaarrakk. Selliste rakkude kogum, mis kogutakse kokku ja peegelduvad ning moodustavad kristallvõre. Keemia, füüsika ja metallurgia on teadused, mis uurivad selliste struktuuride struktuurseid iseärasusi.

Ise on aatomite kogum, mis asuvad üksteisest teatud kaugusel ja koordineerivad enda ümber rangelt fikseeritud arvu teisi osakesi. Seda iseloomustab pakkimistihedus, koostisosade struktuuride vaheline kaugus ja koordinatsiooninumber. Üldiselt on kõik need parameetrid kogu kristalli omadused ja peegeldavad seetõttu metalli omadusi.

Neid on mitut sorti Neil kõigil on üks ühine tunnus – sõlmed sisaldavad aatomeid ja sees on elektrongaasipilv, mis tekib elektronide vabal liikumisel kristalli sees.

Kristallvõrede tüübid

Neliteist võrestruktuuri varianti kombineeritakse tavaliselt kolmeks põhitüübiks. Need on järgmised:

1. Kehakeskne kuup.
2. Kuusnurkne tihedalt pakitud.
3. Näokeskne kuup.

Metallide kristallilist struktuuri hakati uurima alles siis, kui avanes võimalik saada suure suurendusega pilte. Ja võretüüpide klassifikatsiooni andis esmakordselt prantsuse teadlane Bravais, kelle nime järgi neid mõnikord nimetatakse.

Kehakeskne võre

Seda tüüpi metallide kristallvõre struktuur on järgmine. See on kuubik, mille sõlmedes on kaheksa aatomit. Veel üks asub raku vaba siseruumi keskel, mis seletab nimetust “kehakeskne”.

See on üks lahtri ja seega ka kogu võre kui terviku kõige lihtsama ülesehituse võimalusi. Seda tüüpi on järgmised metallid:

• molübdeen;
• vanaadium;
• kroom;
• mangaan;
• alfa raud;
• beetaraud ja teised.

Selliste esindajate peamised omadused on kõrge vormitavus ja elastsus, kõvadus ja tugevus.

Näokeskne võre

Tahakeskse kuupvõrega metallide kristallstruktuur on järgmine. See on kuubik, mis sisaldab neliteist aatomit. Neist kaheksa moodustavad võresõlmed ja veel kuus asuvad, üks mõlemal küljel.

Neil on sarnane struktuur:

• alumiinium;
• nikkel;
• plii;
• gamma raud;
• vask.

Peamised eristavad omadused on erinevate värvide sära, kergus, tugevus, vormitavus, suurenenud korrosioonikindlus.

Kuusnurkne võre

Võretega metallide kristallstruktuur on järgmine. Ühikelement põhineb kuusnurksel prismal. Selle sõlmedes on 12 aatomit, veel kaks aatomit alustes ja kolm aatomit paiknevad vabalt struktuuri keskel olevas ruumis. Kokku on seitseteist aatomit.

Metallid nagu:

• alfa-titaan;
• magneesium;
• alfa-koobalt;
• tsink.

Peamised omadused on kõrge tugevusaste, tugev hõbedane läige.

Metallide kristallstruktuuri defektid

Siiski võib kõikidel vaadeldavatel rakkude tüüpidel olla ka loomulikke puudusi ehk niinimetatud defekte. Selle põhjuseks võivad olla erinevad põhjused: võõraatomid ja lisandid metallides, välismõjud jne.

Seetõttu on olemas klassifikatsioon, mis kajastab vigu, mis kristallvõredel võivad olla. Keemia kui teadus uurib neid kõiki, et selgitada välja põhjus ja kõrvaldamise meetod, et materjali omadused ei muutuks. Niisiis, defektid on järgmised.

1. Koht. Neid on kolme põhitüüpi: vabad kohad, lisandid või nihkunud aatomid. Need põhjustavad metalli magnetiliste omaduste, selle elektri- ja soojusjuhtivuse halvenemist.
2. Lineaarne või dislokatsioon. On ääre- ja kruvikeerajaid. Need halvendavad materjali tugevust ja kvaliteeti.
3. Pinnadefektid. Mõjutab metallide välimust ja struktuuri.

Praegu on välja töötatud meetodid defektide kõrvaldamiseks ja puhaste kristallide saamiseks. Siiski ei ole võimalik neid täielikult välja juurida, ideaalset kristallvõret ei eksisteeri.

Teadmiste tähtsus metallide kristallstruktuuri kohta

Eeltoodud materjalist on ilmne, et teadmised peenstruktuuri ja struktuuri kohta võimaldavad ennustada materjali omadusi ja neid mõjutada. Ja keemiateadus võimaldab teil seda teha. Üldhariduskooli 9. klass paneb õppeprotsessis rõhku sellele, et õpilastes kujuneks selge arusaam fundamentaalse loogilise ahela olulisusest: koostis - struktuur - omadused - rakendus.

Teave metallide kristallstruktuuri kohta on väga selgelt illustreeritud ja võimaldab õpetajal selgelt selgitada ja näidata lastele, kui oluline on tunda peenstruktuuri, et kõiki omadusi õigesti ja asjatundlikult kasutada.