Вещества немолекулярного строения

Все вещества состоят из атомов, которые образуют структуру (форму, размер и т д.) с помощью устойчивых связей. При этом структурная сеть физического тела может состоять из отдельных атомов или из отдельных групп однотипных атомов — молекул. В зависимости от типа строения вещества принято делить на два различных класса: вещества с молекулярной и немолекулярной структурой.

Что такое строение вещества

Перечислим основные научные факты, на основании которых все вещества имеют ту или иную структуру и агрегатное состояние (твердое, жидкое или газообразное):

  • Все физические объекты состоят из очень маленьких частиц, называемых молекулами;
  • Молекулы, в свою очередь, состоят из еще более мелких частиц, называемых атомами;
  • Атомы состоят из положительно заряженного ядра, включающего отрицательно заряженные протоны и электроны. Согласно планетарной модели Резерфорда, электроны вращаются вокруг ядра по определенным орбитам;
  • Частицы материи находятся в непрерывном и хаотичном движении;
  • Взаимодействие частиц происходит за счет электромагнитного взаимодействия: когда они удаляются друг от друга, возникает притяжение, а когда они сближаются, происходит отталкивание. В равновесии силы притяжения и отталкивания равны друг другу.

Немолекулярные вещества

Вещества, состоящие из одинаковых молекул, каждая из которых имеет в своем составе одинаковый набор атомов, называются молекулярными веществами. К веществам немолекулярного строения относятся вещества, состоящие из одиночных атомов или ионных соединений. Вот несколько примеров веществ с немолекулярным строением:

  • Ядерный:
  • Алмаз (C-углерод);
  • Бинарные соединения неметаллов (SiO2 — оксид кремния, SiC — карбид кремния);
  • Рубин (Al2O3);
  • Кремний (да);
  • Металлы: Na, Cu, Fe.

Ионные соединения:

  • Соли (NaCl — поваренная соль, сульфат калия — K2SO4,);
  • Едкий натр, сода, флюорит;
  • Гидриды (LiH);
  • оксиды (CaO, MgO, FeO);
  • Основания (NaOH, KOH).

Немолекулярные вещества в нормальных условиях находятся в твердом агрегатном состоянии. Их кристаллическая решетка представляет собой правильное, закономерное расположение составляющих их частиц: атомов или ионов в узлах кристаллической решетки. Кристаллические решетки немолекулярных веществ бывают трех типов: атомарные, ионные и металлические.

Атомные кристаллические решетки

Атомными решетками называются решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы. В сетях этого типа атомы связаны друг с другом сильными ковалентными связями. Ярким примером вещества с такой сеткой является алмаз.

Рис. 1. Строение алмазных атомных кристаллических решеток (атомов углерода).

Это минерал (часть горной породы), являющийся одной из модификаций углерода — С (химическая формула). Элементарная ячейка алмаза представляет собой куб. Каждая вершина содержит атом. Кроме того, на каждой грани находится по одному атому, а внутри куба — еще четыре. Атомы связаны очень сильными ковалентными связями. Такая структура и «упаковка» считается наиболее плотной. В результате достигаются высокие характеристики твердости.

Помимо высокой твердости вещества с атомарной кристаллической решеткой характеризуются высокой температурой плавления (для алмаза Тпл = 35 000 °С) и малой растворимостью.

После специальной обработки (огранки) бриллианты становятся самыми популярными украшениями – бриллиантами. В промышленности алмазы находят применение в качестве абразивов (материалов для обработки поверхности) и долговечных покрытий для инструментов. Кстати, несмотря на высокую твердость, алмаз достаточно хрупок — от сильного удара его можно разрушить.

Металлические кристаллические решетки

В узлах этих решеток находятся атомы и ионы (атомы становятся ионами и отдают электроны со своих внешних орбит). Такая структура определяет основные физические свойства металлов: пластичность, пластичность, высокую тепло- и электропроводность, непрозрачность и присущий металлам блеск.

Рис. 2. Структура металлических кристаллических сеток.

Металлические и атомарные кристаллические решетки очень похожи, однако их физические свойства существенно различаются. Например, в отличие от веществ с атомами (например, алмаза) все металлы обладают высокой электро- и теплопроводностью. Тип звена в этих сетях называется металлическим. К таким веществам относятся все металлы (Fe, Hg, Cu, Na и др.) и сплавы металлов.

Ионные кристаллические решетки

В узлах ионных кристаллических решеток располагаются ионы с отрицательным и положительным зарядом, между которыми образуется отдельный тип связей — ионные. Ионы могут быть простыми (Na+, Cl-) или сложными (SiO42-, OH-). Ионные кристаллические решетки характерны для оксидов и гидроксидов металлов. Например, решетка поваренной соли, которую мы используем каждый день, представляет собой куб, в узлах которого чередуются положительные ионы Na+ и отрицательные ионы Cl−.

Рис. 3. Строение ионных кристаллических решеток на примере поваренной соли NaCl.

Металлические связи отличаются высокой стабильностью. В результате вещества с таким типом сетки обладают высокой твердостью и прочностью. Ионные соединения имеют высокие температуры кипения и плавления. Однако многие ионные вещества хорошо растворяются в воде.

Примеры ионных веществ: хлорид натрия (NaCl), селитра (NH4NO3), сульфат алюминия (Al2(SO4)3), исландский шпат (CaCO3).

Исландский шпат обладает широким спектром полезных оптических свойств. Он используется в более чем двухстах типах оптических приборов: микроскопах, поляриметрах, калориметрах, спектрофотометрах, дальномерах, сахариметрах, лазерах и т д

Поделиться:
×
Рекомендуем посмотреть