Будова і властивість матеріалів. Кристалічну будову. Анізотропія. Вплив типу зв'язку на структуру і властивості кристалів
Будова речовини визначається не тільки взаємним розташуванням атомів в хімічних частинках, але і розташуванням цих хімічних часток в просторі. Найбільш упорядковано розміщення атомів, молекул та іонів у кристалах (від грецького В« крісталлос В» - лід), де хімічні частинки (атоми, молекули, іони) розташовані в певному порядку, утворюючи в просторі кристалічну решітку. За певних умов утворення вони можуть мати природну форму правильних симетричних багатогранників. Кристалічна стан характеризується наявністю далекого порядку в розташуванні частинок і симетрією кристалічної решітки.
Для аморфного стану характерна наявність тільки ближнього порядку. Структури аморфних речовин нагадують рідини, проте мають набагато меншою плинністю. Аморфний стан зазвичай нестійка. Під дією механічних навантажень або при зміні температури аморфні тіла можуть закристалізуватися. Реакційна здатність речовин в аморфному стані значно вище, ніж у кристалічному.
Аморфні речовини
Головний ознака аморфного (від грецького В« аморфос В» - безформний) стан речовини - відсутність атомної або молекулярної решітки, тобто тривимірної періодичності структури, характерної для кристалічного стану.
При охолодженні рідкого речовини не завжди відбувається його кристалізація. при певних умов може утворитися неравновесное тверде аморфне (Стеклообразное) стан. У склоподібного стані можуть перебувати прості речовини (вуглець, фосфор миш'як, сірка, селен), оксиди (наприклад, бору, кремнію, фосфору), галогеніди, халькогеніди, багато органічні полімери.
У цьому стані речовина може бути стійко протягом тривалого проміжку часу, наприклад, вік деяких вулканічних стекол обчислюється мільйонами років. Фізичні та хімічні властивості речовини в склоподібного аморфному стані можуть істотно відрізнятися від властивостей кристалічного речовини. Наприклад, склоподібний діоксид германію хімічно більш активний, ніж кристалічний. Відмінності у властивостях рідкого і твердого аморфного стану визначаться характером теплового руху частинок: в аморфному стані частки здатні лише до коливальних і обертальних рухів, але не можуть переміщатися в товщі речовини.
Існують речовини, які у твердому вигляді можуть знаходитися тільки в аморфному стані. Це відноситься до полімерів з нерегулярною послідовністю ланок. p> Аморфні тіла ізотропні , тобто їх механічні, оптичні, електричні та інші властивості не залежать від напрямку. У аморфних тіл немає фіксованої температури плавлення: плавлення відбувається в деякому температурному інтервалі. Перехід аморфної речовини з твердого стану в рідкий НЕ супроводжується стрибкоподібним зміною властивостей. Фізична модель аморфного стану досі не створена.
Кристалічні речовини
Тверді кристали - Тривимірні освіти, характеризуються суворої повторюваністю одного і того ж елемента структури ( елементарної комірки ) у всіх напрямках. Елементарна комірка являє собою найменший обсяг кристала у вигляді паралелепіпеда, повторюваного в кристалі нескінченне число разів.
Геометрично правильна форма кристалів обумовлена, насамперед, їх строго закономірним внутрішньою будовою. Якщо замість атомів, іонів або молекул в кристалі зобразити точки як центри тяжкості цих частинок, то вийде тривимірне регулярне розподіл таких точок, зване кристалічною решіткою. Самі точки називають вузлами кристалічної решітки.
Типи кристалічних граток
У Залежно від того, з яких частинки побудована кристалічна решітка і який характер хімічного зв'язку між ними, виділяють різні типи кристалів.
Іонні кристали утворені катіонами і аніонами (наприклад, солі й гідроксіди більшості металів). У них між частинками є іонний зв'язок. p> Іонні кристали можуть складатися з одноатомних іонів. Так побудовані кристали хлориду натрію , йодиду калію, фториду кальцію.
В освіті іонних кристалів багатьох солей беруть участь одноатомні катіони металів і багатоатомні аніони, наприклад, нітрат-іон NO 3 - , сульфат-іон SO 4 2 - , карбонат-іон CO 3 2 - .
У іонному кристалі неможливо виділити одиночні молекули. Кожен катіон притягається до кожному аниону і відштовхується від інших катіонів. Весь кристал можна вважати величезною молекулою. Розміри такої молекули не обмежені, оскільки вона може зростати, приєднуючи нові катіони і аніони.
Більшість іонних сполук кристалізується по одному із структурних типів, які відрізняються один від одного значенням координаційного числа, тобто числом сусідів навколо даного іона (4, 6 або 8). Для іонних сполук з рівним числом катіонів та аніонів відомо чотири основних типи кристалічних граток: хлориду натрію ...
