Твердые вещества бывают аморфные или кристаллические (чаще всего имеют кристаллическое строение).
Кристаллическое строение характеризуется правильным расположением частиц в определенных точках пространства. При соединении этих точек воображаемыми прямыми линиями образуется так называемая кристаллическая решетка. Точки, в которых размещены частицы, называются узлами кристаллической решетки.
В узлах кристаллической решетки могут находиться ионы, атомы или молекулы.
В зависимости от вида частиц, расположенных в узлах кристаллической решетки, и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, атомные, молекулярные и металлические.
Ионная решетка
Эту решетку образуют все вещества с ионным типом связи — соли, щелочи, бинарные соединения активных металлов с активными неметаллами (оксиды, галогениды, сульфиды), алкоголяты, феноляты, соли аммония и аминов. В узлах решетки — ионы, между которыми существует электростатическое притяжение. Ионная связь очень прочная.
Примеры: КОН, СаСО, СНСООК, NHNO, [CHNH]Cl, СНОК.
Свойства ионных кристаллов:
твердые, но хрупкие;
отличаются высокими температурами плавления;
нелетучи, не имеют запаха;
расплавы ионных кристаллов обладают электропроводностью;
многие растворимы в воде; при растворении в воде диссоциируют на катионы и анионы, и образующиеся растворы проводят электрический ток.
Металлическая решетка
Характерна для веществ с металлической связью. Реализуется в простых веществах — металлах и их сплавах. В узлах решетки — атомы и катионы металла, при этом электроны металла обобществляются и образуют так называемый электронный газ, который движется между узлами решетки, обеспечивая ее устойчивость. Именно свободно перемещающимися электронами и обусловлены свойства веществ с металлической решеткой:
тепло- и электропроводность;
обладают металлическим блеском;
высокие температуры плавления.
Атомная решетка
В узлах решетки — атомы, связанные ковалентными связями. Химическая связь — ковалентная полярная или неполярная. Атомная кристаллическая решетка характерна для углерода (алмаз, графит), бора, кремния, германия, оксида кремния SiO (кремнезем, кварц, речной песок), карбида кремния SiC (карборунд), нитрида бора BN.
Свойства веществ с атомной решеткой:
высокая твердость;
высокие температуры плавления;
нерастворимость;
нелетучесть;
отсутствие запаха.
Молекулярная решетка
В узлах — молекулы веществ, которые удерживаются в решетке с слабых межмолекулярных сил.
Молекулярное строение имеют:
все органические вещества (кроме солей);
вещества — газы и жидкости;
легкоплавкие и летучие твердые вещества, в молекулах которых ковалентные связи (полярные и неполярные).
Подобные вещества часто имеют запах.
Обобщающая таблица
Кристаллические решетки, вид связи и свойства веществ
Тип решетки
Виды частиц в узлах решетки
Вид связи между частицами
Примеры веществ
Физические свойства веществ
Ионная
Ионы
Ионная связь — прочная
Соли, галогениды (IA,IIA), оксиды и гидроксиды щелочных и щел.-зем. металлов
Твердые, прочные, нелетучие, хрупкие, тугоплавкие, многие растворимы в воде, расплавы проводят электрический ток
Атомная
Атомы
1. Ковалентная неполярная --
очень прочная
2. Ковалентная полярная связь — очень прочная
Простые вещества: алмаз (C), графит (C), бор (B), кремний (Si)
Некоторые электроны в атомах движутся на более близком расстоянии от ядра. Несмотря на обладание ими сравнительно малым запасом энергии, они с еще большей силой притягиваются к ядру. Данные электроны ослабляют силу притяжения к ядру других электронов, создавая между ними препятствие. Электронное облако-орбиталь, созданное находящимися ближе всех к ядру электронами, образует первый электронный слой вокруг ядра. Электроны, движущиеся на сравнительно отдаленном от ядра расстоянии, образуют второй, третий и т.д. электронные слои. Электронные слои, отличающиеся друг от друга по запасу энергии, называются энергетическими уровнями (или электронными слоями). Расположенные на более высоком—отдаленном от ядра, энергетическом уровне электроны имеют более слабое притяжение к ядру и большой запас энергии.
На первых порах изучения строения атома предполагалось, что электроны, находящиеся на одном энергетическом уровне, обладают одинаковым запасом энергии. Дальнейшие исследования показали, что электроны, находящиеся на одном энергетическом уровне, отличаются друг от друга по значению своей энергии. На основе этого энергетические уровни были подразделены на подуровни, и все электроны, отличающиеся по значению своей энергии, были объединены в энергетических подуровнях. Энергетические подуровни обозначаются буквами s,p,d,f. На каждом энергетическом уровне имеется соответствующее его номеру количество подуровней. Следовательно, на первом энергетическом уровне один (s), на втором—два (s, р), на третьем—три (s, р, d), на четвертом — четыре s, p, d, f) подуровня. Электронного слоя обладающего более 4-х (s, p, d, f.) подуровней, не существует.
Помимо s-подуровня, каждый подуровень имеет расположенные по-разному в орбитали. Вследствие этого s-подуровень состоит лишь из 1-й орбитали, р-подуровень — из 3-х, d-подуровень — из 5-ти, 4-подуровень — из 7-ми орбиталей.
Было установлено, что оба электрона, образующие одну и ту же орбиталь, отличаются лишь по спину (спин—вращение электрона вокруг своей оси). Расположенные на одной орбитали электроны с разными спинами схематически изображаются разнонаправленными стрелками в одной клетке.
Максимальное количество электронов и орбиталей в подуровнях представлено в следующем виде:
Твердые вещества бывают аморфные или кристаллические (чаще всего имеют кристаллическое строение).
Кристаллическое строение характеризуется правильным расположением частиц в определенных точках пространства. При соединении этих точек воображаемыми прямыми линиями образуется так называемая кристаллическая решетка. Точки, в которых размещены частицы, называются узлами кристаллической решетки.
В узлах кристаллической решетки могут находиться ионы, атомы или молекулы.
В зависимости от вида частиц, расположенных в узлах кристаллической решетки, и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, атомные, молекулярные и металлические.
Ионная решетка
Эту решетку образуют все вещества с ионным типом связи — соли, щелочи, бинарные соединения активных металлов с активными неметаллами (оксиды, галогениды, сульфиды), алкоголяты, феноляты, соли аммония и аминов. В узлах решетки — ионы, между которыми существует электростатическое притяжение. Ионная связь очень прочная.
Примеры: КОН, СаСО, СНСООК, NHNO, [CHNH]Cl, СНОК.
Свойства ионных кристаллов:
твердые, но хрупкие;
отличаются высокими температурами плавления;
нелетучи, не имеют запаха;
расплавы ионных кристаллов обладают электропроводностью;
многие растворимы в воде; при растворении в воде диссоциируют на катионы и анионы, и образующиеся растворы проводят электрический ток.
Металлическая решетка
Характерна для веществ с металлической связью. Реализуется в простых веществах — металлах и их сплавах. В узлах решетки — атомы и катионы металла, при этом электроны металла обобществляются и образуют так называемый электронный газ, который движется между узлами решетки, обеспечивая ее устойчивость. Именно свободно перемещающимися электронами и обусловлены свойства веществ с металлической решеткой:
тепло- и электропроводность;
обладают металлическим блеском;
высокие температуры плавления.
Атомная решетка
В узлах решетки — атомы, связанные ковалентными связями. Химическая связь — ковалентная полярная или неполярная. Атомная кристаллическая решетка характерна для углерода (алмаз, графит), бора, кремния, германия, оксида кремния SiO (кремнезем, кварц, речной песок), карбида кремния SiC (карборунд), нитрида бора BN.
Свойства веществ с атомной решеткой:
высокая твердость;
высокие температуры плавления;
нерастворимость;
нелетучесть;
отсутствие запаха.
Молекулярная решетка
В узлах — молекулы веществ, которые удерживаются в решетке с слабых межмолекулярных сил.
Молекулярное строение имеют:
все органические вещества (кроме солей);
вещества — газы и жидкости;
легкоплавкие и летучие твердые вещества, в молекулах которых ковалентные связи (полярные и неполярные).
Подобные вещества часто имеют запах.
Обобщающая таблица
Кристаллические решетки, вид связи и свойства веществ
Тип решетки
Виды частиц в узлах решетки
Вид связи между частицами
Примеры веществ
Физические свойства веществ
Ионная
Ионы
Ионная связь — прочная
Соли, галогениды (IA,IIA), оксиды и гидроксиды щелочных и щел.-зем. металлов
Твердые, прочные, нелетучие, хрупкие, тугоплавкие, многие растворимы в воде, расплавы проводят электрический ток
Атомная
Атомы
1. Ковалентная неполярная --
очень прочная
2. Ковалентная полярная связь — очень прочная
Простые вещества: алмаз (C), графит (C), бор (B), кремний (Si)
Сложные вещества: оксид алюминия (AlO), оксид кремния (IV) SiO
Очень твердые, очень тугоплавкие, прочные, нелетучие, нерастворимы в воде
Молекулярная
Молекулы
Между молекулами — слабые силы межмолекулярного притяжения, внутри молекул — прочная ковалентная связь
При обычных условиях — газы, жидкости или летучие твердые вещества:
(О,Н,Cl,N,Br, HO, CO, HCl); сера, белый фосфор, йод; органические вещества
Непрочные, летучие, легкоплавкие к возгонке, имеют небольшую твердость
Металлическая
Атом-ионы
Металлическая связь — разной прочности
Металлы и сплавы
Ковкие, обладают блеском, пластичностью, тепло- и электропроводны
Объяснение:
Некоторые электроны в атомах движутся на более близком расстоянии от ядра. Несмотря на обладание ими сравнительно малым запасом энергии, они с еще большей силой притягиваются к ядру. Данные электроны ослабляют силу притяжения к ядру других электронов, создавая между ними препятствие. Электронное облако-орбиталь, созданное находящимися ближе всех к ядру электронами, образует первый электронный слой вокруг ядра. Электроны, движущиеся на сравнительно отдаленном от ядра расстоянии, образуют второй, третий и т.д. электронные слои. Электронные слои, отличающиеся друг от друга по запасу энергии, называются энергетическими уровнями (или электронными слоями). Расположенные на более высоком—отдаленном от ядра, энергетическом уровне электроны имеют более слабое притяжение к ядру и большой запас энергии.
Энергетические уровни (электронные слои), обозначаются числами. Электронные слои (энергетические уровни отмечаются буквой «n» (n=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
На первых порах изучения строения атома предполагалось, что электроны, находящиеся на одном энергетическом уровне, обладают одинаковым запасом энергии. Дальнейшие исследования показали, что электроны, находящиеся на одном энергетическом уровне, отличаются друг от друга по значению своей энергии. На основе этого энергетические уровни были подразделены на подуровни, и все электроны, отличающиеся по значению своей энергии, были объединены в энергетических подуровнях. Энергетические подуровни обозначаются буквами s,p,d,f. На каждом энергетическом уровне имеется соответствующее его номеру количество подуровней. Следовательно, на первом энергетическом уровне один (s), на втором—два (s, р), на третьем—три (s, р, d), на четвертом — четыре s, p, d, f) подуровня. Электронного слоя обладающего более 4-х (s, p, d, f.) подуровней, не существует.
Помимо s-подуровня, каждый подуровень имеет расположенные по-разному в орбитали. Вследствие этого s-подуровень состоит лишь из 1-й орбитали, р-подуровень — из 3-х, d-подуровень — из 5-ти, 4-подуровень — из 7-ми орбиталей.
Было установлено, что оба электрона, образующие одну и ту же орбиталь, отличаются лишь по спину (спин—вращение электрона вокруг своей оси). Расположенные на одной орбитали электроны с разными спинами схематически изображаются разнонаправленными стрелками в одной клетке.
Максимальное количество электронов и орбиталей в подуровнях представлено в следующем виде: