Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Атомные решетки


Атомная кристаллическая решетка

Любое вещество в природе, как известно, состоит из более мелких частиц. Они, в свою очередь, связаны и образуют определенную структуру, которая определяет свойства конкретного вещества.

Атомная кристаллическая решетка свойственна твердым веществам и возникает при низких температурах и высоком давлении. Собственно, именно благодаря такому строению, алмаз, металлы и ряд других материалов приобретают характерную прочность.

Строение таких веществ на молекулярном уровне выглядит, как кристаллическая решетка, каждый атом в которой связан со своим соседом самым прочным соединением, существующим в природе - ковалентной связью. Все мельчайшие элементы, образующие структуры, расположены упорядоченно и с определенной периодичностью. Представляя собой сетку, в углах которой расположены атомы, окруженные всегда одинаковым числом спутников, атомная кристаллическая решетка практически не меняет своего строения. Общеизвестно, что изменить структуру чистого металла или сплава можно лишь нагревая его. При этом температура тем выше, чем более прочные связи в решетке.

Иными словами, атомная кристаллическая решетка является залогом прочности и твердости материалов. При этом, однако, стоит учитывать, что расположение атомов в различных веществах также может отличаться, что, в свою очередь, влияет на степень прочности. Так, например, алмаз и графит, имеющие в составе один и тот же атом углерода, в высшей мере отличаются друг от друга по показателям прочности: алмаз - самое твердое вещество на Земле, графит же может слоиться и ломаться. Дело в том, что в кристаллической решетке графита атомы расположены слоями. Каждый слой напоминает пчелиную соту, в которой атомы углерода сочленены достаточно слабо. Подобное строение обуславливает слоистое крошение грифелей карандаша: при поломке части графита попросту отслаиваются. Другое дело - алмаз, кристаллическая решетка которого состоит из возбужденных атомов углерода, то есть тех, что способны образовывать 4 прочных связи. Разрушить такое сочленение попросту невозможно.

Кристаллические решетки металлов, кроме того, обладают определенными характеристиками:

1. Период решетки - величина, определяющая расстояние между центрами двух рядом расположенных атомов, измеряемая по ребру решетки. Общепринятое обозначение не отличается от оного в математике: a, b, c - длина, ширина, высота решетки соответственно. Очевидно, что размеры фигуры столь малы, что расстояние измеряется в наименьших единицах измерения - десятой доли нанометра или ангстремах.

2. К - координационное число. Показатель, определяющий плотность упаковки атомов в рамках одной решетки. Соответственно, плотность ее тем больше, чем выше число К. По факту же данная цифра являет собой количество атомов, находящихся как можно ближе и на равном расстоянии от изучаемого атома.

3. Базис решетки. Также величина, характеризующая плотность решетки. Представляет собой общее число атомов, которые принадлежат конкретной изучаемой ячейке.

4. Коэффициент компактности измеряется путем подсчета общего объема решетки, поделенного на тот объем, что занимают все атомы в ней. Как и предыдущие две, эта величина отражает плотность изучаемой решетки.

Мы рассмотрели всего несколько веществ, которым свойственна атомная кристаллическая решетка. Меж тем, их великое множество. Несмотря на большое разнообразие, кристаллическая атомная решетка включает в себя единицы, всегда соединенные при помощи ковалентной связи (полярной или неполярной). Кроме того, подобные вещества практически не растворяются в воде и характеризуются низкой теплопроводностью.

В природе существует три вида кристаллических решеток: кубическая объемно-центрированная, кубическая гранецентрированная, плотноупакованная гексагональная.

fb.ru

Атомная решетка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Атомная решетка

Cтраница 1

Атомная решетка образована нейтральными атомами, удерживающимися в узлах решетки химическими ( валентными) связями: у соседних атомов обобществлены внешние ( валентные) электроны. Атомную решетку имеет, например, графит.  [1]

Атомная решетка составлена не ионами, анатомами элементов.  [3]

Атомные решетки, состоящие из атомов кремния, связанных друг с другом через кислород, отличаются значительной прочностью, что и обусловливает большое распространение кремнезема и различных силикатных пород в земной коре.  [4]

Атомные решетки, типичные для некоторых неметаллических элементов, образуются неионизованными атомами, связанными теми же ковалентными силами связи, которые образуют неполярные молекулы. Силы эти очень велики и поэтому такие решетки отличаются большой компактностью и прочностью.  [5]

Атомная решетка образована находящимися в ее узлах нейтральными атомами. Каждые два соседних атома связаны друг с другом общими электронами внешних оболочек атома, так называемыми валентными электронами, которые у них обобществлены. Поэтому такую связь называют ковалентной.  [6]

Атомная решетка характеризуется тем, что в узлах ее расположены нейтральные атомы, ковалентно связанные друг с другом. Такую решетку образуют некоторые простые вещества и соединения.  [7]

Атомные решетки имеют такие кристаллы, как алмаз, карборунд.  [9]

Атомная решетка характерна для бора, углерода, кремния, германия, некоторых соединений этих элементен с другими. Примером может служить алмаз ( 2.5.) - одна из аллотропных модификаций углерода.  [11]

Атомные решетки построены из атомов, связанных между собой ковалентными неполярными связями. Эти химические связи определяют геометрию кристаллов и энергию кристаллической решетки, которая характеризует прочность и устойчивость данного кристалла. Так как строение атома периодично, то, казалось бы, и строение кристаллов тоже должно быть периодичным, но это выполняется не строго, поскольку атомы могут перестраивать свои орбитали при различных степенях возбуждения и таким образом изменять свои химические связи. Это ведет к образованию различных форм кристаллов - полиморфизму или аллотропическим модификациям у данного элемента. У его электронных аналогов, находящихся в разных периодах, возможно возникновение других форм связи за счет наличия другого числа свободных орбиталей.  [13]

Атомные решетки построены из атомов, связанных между собой ковалентными неполярными связями. Эти химические связи определяют геометрию кристаллов и энергию кристаллической решетки, которая характеризует прочность и устойчивость данного кристалла. Так как строение атома периодично, то, казалось бы, и строение кристаллов тоже должно быть периодичным, но это выполняется не строго, поскольку атомы могут перестраивать свои орби-тали при различных степенях возбуждения и таким образом изменять свои химические связи. Это ведет к образованию различных форм кристаллов - полиморфизму или аллотропическим модификациям у данного элемента. У его электронных аналогов, находящихся в разных периодах, возможно возникновение других форм связи за счет наличия другого числа свободных орбиталей.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Кристаллические решетки

Как мы уже знаем, вещество может существовать в трех агрегатных состояниях: газообразном, твердом и жидком. Кислород, который при обычных условиях находится в газообразном состоянии, при температуре -194° С преобразуется в жидкость голубоватого цвета, а при температуре -218,8° С превращается в снегообразную массу с кристаллами синего цвета.

Температурный интервал существования вещества в твердом состоянии определяется температурами кипения и плавления. Твердые вещества бывают кристаллическими и аморфными.

У аморфных веществ нет фиксированной температуры плавления – при нагревании они постепенно размягчаются и переходят в текучее состояние. В таком состоянии, например, находятся различные смолы, пластилин.

Кристаллические вещества отличаются закономерным расположением частиц, из которых они состоят: атомов, молекул и ионов, – в строго определенных точках пространства. Когда эти точки соединяются прямыми линиями, создается пространственный каркас, его называют кристаллической решеткой. Точки, в которых находятся частицы кристалла, называют узлами решетки.  

В узлах воображаемой нами решетки могут находиться ионы, атомы и молекулы. Эти частицы совершают колебательные движения. Когда температура увеличивается, размах этих колебаний тоже возрастает, что приводит к тепловому расширению тел.

В зависимости от разновидности частиц, находящихся в узлах кристаллической решетки, и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, атомные, молекулярные и металлические.

Ионными называют такие кристаллические решетки, в узлах которых расположены ионы. Их образуют вещества с ионной связью, которой могут быть связаны как простые ионы Na+, Cl- , так и сложные SO24-, OH-. Таким образом, ионные кристаллические решетки имеют соли, некоторые оксиды и гидроксилы металлов, т.е. те вещества, в которых существует ионная химическая связь. Рассмотрим кристалл хлорида натрия, он состоит из положительно чередующихся ионов Na+ и отрицательных CL-, вместе они образуют решетку в виде куба. Связи между ионами в таком кристалле чрезвычайно устойчивы. Из-за этого вещества с ионной решеткой обладают сравнительно высокой прочностью и твердостью, они тугоплавки и нелетучи.

Атомными кристаллическими решетками называют такие кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы. В подобных решетках атомы соединяются между собой очень крепкими ковалентными связями. К примеру, алмаз – одно из аллотропных видоизменений углерода.

Вещества с атомной кристаллической решеткой не сильно распространены в природе. К ним относятся кристаллический бор, кремний и германий, а также сложные вещества, например такие, в составе которых есть оксид кремния (IV) – SiO2: кремнезем, кварц, песок, горный хрусталь.

Подавляющее большинство веществ с атомной кристаллической решеткой имеют очень высокие температуры плавления (у алмаза она превышает 3500° С), такие вещества прочны и тверды, практически не растворимы.

Молекулярными называют такие кристаллические решетки, в узлах которых расположены молекулы. Химические связи в этих молекулах могут быть также, как полярными (HCl, h30), так и неполярными (N2, O3). И хотя атомы внутри молекукл связаны очень крепкими ковалентными связями, между самими молекулами действует слабые силы межмолекулярного притяжения. Именно поэтому вещества с молекулярными кристаллическими решетками характеризуются малой твердостью, низкой температурой плавления, летучестью.

Примерами таких веществ могут послужить твердая вода – лед, твердый оксид углерода (IV) – «сухой лед», твердые хлороводород и сероводород, твердые простые вещества, образованные одно – (благородные газы), двух – (h3, O2, CL2, N2, I2), трех – (O3), четырех – (P4), восьмиатомными (S8) молекулами. Подавляющее большинство твердых органических соединений обладают молекулярными кристаллическими решетками (нафталин, глюкоза, сахар).                          

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

blog.tutoronline.ru

Решетка атомная - Справочник химика 21

    Атомные решетки. В кристаллических решетках атомного типа каждый узел пространственной решетки представлен нейтральным атомом. Все атомы размещены на одинаковом расстоянии друг от друга. Число близлежащих атомов, окружающих калмаксимальной валентности данного элемента. Атомную структуру имеют алмаз, графит, твердый кремний [51]п, твердый бор [В]п, карборунд 51С, германий и др. На рис. 18 изображены атомные кристаллические решетки алмаза и графита. Как видно из рис 18, а, атомы углерода в алмазе располагаются по узлам двух кубических решеток, вставленных одна в другую. Каждый атом углерода непосредственно соединен с четырьмя другими на довольно близком одинаковом расстоянии. Расстояние между центрами соседних атомов углерода 1,54 А, что обусловливает большую плотность и наибольшую твердость кристалла алмаза, отсутствие свобод- [c.73]     Укажите, какая кристаллическая решетка (атомная, молекулярная, ионная, металлическая) реализуется в следующих твердых веществах  [c.58]

    Чем отличаются вещества с кристаллической решеткой молекулярного типа от веществ с кристаллической решеткой атомного типа (примеры)  [c.51]

    Элементарные металлоиды — вещества, построенные из атомов промежуточных элементов. Характеризуются прочными кристаллическими решетками атомного типа (преимущественно нелетучи и тугоплавки) и наличием полупроводниковых свойств. [c.36]

    Между различными классами элементарных веществ нет резких границ, и многие элементарные вещества обладают промежуточными свойствами. Так, например, узлы кристаллической решетки металла галлия образованы не положительно заряженными ионами, а двухатомными молекулами низкотемпературное видоизменение олова характеризуется кристаллической решеткой атомного типа и наличием полупроводниковых свойств эти свойства обнаруживаются в твердом состоянии у таких элементарных окислителей, как селен и астат белое видоизменение металлоида фосфора характеризуется летучестью, и непрочностью кристаллической решетки молекулярного типа элементарные металлоиды висмут и полоний обладают металлической электропроводностью. Таким образом, границы между элементарными металлами и металлоидами и между элементарными металлоидами и окислителями до известной степени условны. [c.37]

    Кремний. В большинстве соединений кремний находится в степени окисления ( + IV), значительно реже ( — IV). В свободном виде кремний Si-темно-серое кристаллическое вещество, очень твердое, хрупкое и тугоплавкое. Кристаллическая решетка-атомная, связи Si—Si очень прочные, химическая активность кремния мала. В особых условиях можно получить так называемый аморфный кремний в виде белого порошка, его реакционная способность выше. [c.152]

    Таким образом, к центральному в катализе вопросу подбора катализаторов мультиплетная теория позволяет подойти с двух сторон с точки зрения структурного соответствия и с точки зрения энергетических расчетов. Как возможный катализатор дегидрирования циклогексана медь удовлетворяет всем требованиям структурного соответствия. Медь кристаллизуется в гранецентрирован-ной кубической решетке, атомный диаметр ее (2,56-К) см) лежит в интервале атомных диаметров таких активных катализаторов дегидрирования, как платина (2,77-10 см) и никель (2,49- 10 см). Между тем медь чрезвычайно малоактивный катализатор дегидрирования циклогексана. Малая активность меди связана с тем, что энергия связи медь — углерод низка. Это приводит к значительному потенциальному барьеру реакции и низкой скорости процесса. [c.82]

    Образование таких структур в кристаллах с координационными решетками (атомными, ионными или металлическими) нарушает сте-хиометрический состав вещества — образуются соединения переменного состава. [c.136]

    В двухатомных кристаллах с кубической решеткой (атомной или ионной) 3 тоже может быть положено равным нулю. Таким образом, для аморфных веществ и некоторых диэлектриков с кубической решеткой [c.273]

    Ковалентные связи существуют и в атомных кристаллических решетках. Атомные решетки образуются у относительно немногих веществ в твердом состоянии. Типичным примером атомной решетки служит алмаз—одна из форм существования в свободном виде элемента углерода (рис. 23). В атомной решетке алмаза каждый атом углерода связан четырьмя ковалентными связями (см. белые кружки на рисунке), т. е. он образует четыре общих электронных пары с четырьмя соседними атомами углерода. Поэтому алмаз н все другие вещества, имеющие атомную кристаллическую решетку, например 51С и Ввысокими температурами плавления и кипения. Такие вещества часто объединяют групповым названием алмазоподобные еещества. [c.114]

    Несмотря на большие успехи в области теории гетерогенного катализа, подбор катализаторов пока осуществляется в основном эмпирическим путем. Важных в практическом и теоретическом отношении результатов можно ожидать от изучения каталитических свойств редких и малоисследованных элементов. В этой связи известный интерес представляет систематическое исследование рутения, каталитические свойства которого изучены до настоящего времени совершенно недостаточно. Число работ, касающихся применения рутениевых катализаторов для гидрирования и дегидрирования органических соединений, весьма невелико [1—13]. Вместе с тем известно, что свойства этого элемента, а именно тип решетки, атомный радиус, электронное строение, адсорбционные свойства и т. д. [13—17], дают основание предполагать, что рутений может оказаться весьма активным катализатором гидрирования. Исследование каталитических свойств рутения представляется нам важным также и потому, что он в настоящее время производится в достаточно больших количествах [18]. [c.416]

    Мольное отношение суммы двухвалентных катионов к трехвалентным равно /2, т. е. в формуле 04 у у = 0. В этом случае тип дефектов определяется исключительно собственным разупорядочением решетки (атомным или электронным). [c.137]

    Объемноцентрированная кубическая решетка атомный радиус 1,56 Гексагональная плотноупакованная решетка атомный радиус 1,05 А, [c.49]

    Прочность обычных поликристаллических материалов (порошков, покрытий, сплавов и т. п.) всегда значительно ниже теоретической из-за наличия дефектов кристаллической решетки атомных масштабов (дислокаций), а также трешин, включений, ступенек на поверхности и т. д. [412, 425, 426]. [c.229]

    В газообразном состоянии все эти вещества имеют молекулярную структуру. В твердом состоянии она сохраняется лишь у кислорода. Твердый натрий имеет решетку мета.тлического типа, твердые углерод и бор — решетку атомного типа, твердый хлорид натрия — ионного типа. Оксид азота (V) и хлорид фосфора (V) в твердом со- [c.253]

    Все галогены в твердом состоянии имеют решетку молекулярного типа. Различная температура плавления их обусловлена различием в энергии вандерваальсовского взаимодействия. Простые вещества элементов II периода различаются типом решетки металлическая у лития и бериллия, атомная у бора и углерода, молекулярная у азота, кислорода, фтора и неона. Вещества с молекулярной решеткой имеют низкие температуры плавления. Самые высокие температуры плавления у веществ с решеткой атомного типа. [c.254]

    Например, в случае кубической объемно-центрированной решетки атомный полиэдр представляет собой тело, каждая грань которого перпендикулярна радиусу-вектор -, соединяющему данный атом с его восемью соседями, и делит это расстояние пополам. Это заставляет при расчете распределения энергии в пределах электронных полос металлической меди, образующей кристаллическую решетку этого типа, искать решения поставленной задачи, используя восемь атомных функций (одну -функцию, три р- и четыре -функции), описывающих состояние валентных электронов свободных атомов этого вещества. Рассматриваемая система уравнений будет иметь не тривиальное решение лишь в том случае, если ее главный детерминант окажется равным нулю. Члены этого детерминанта являются функциями волнового вектора к и значений выбранных атомных функций и их производных в центрах граней полиэдра. Решение уравнения определяет характер зависимости энергии валентных электронов металла в пределах атомного полиэдра от направления волнового вектора А . Окончательное соотношение = / к), как правило, не может быть выражено аналитически и представляется обычно в виде численных таблиц, полученных в результате громоздких, длинных и утомительных вычислений, пригодных для отдельных металлов. [c.24]

    Рассмотрим прохождение через кристалл пучка рентгеновских лучей с длиной волны Л (рис. 1.71). Ввиду значительной проникающей способности рентгеновского излучения большая часть его проходит через кристалл. Некоторая доля излучения отражается от плоскостей, в которых расположены атомы, составляющие кристаллическую решетку (атомные плоскости рь Pi, Рз, Ра). Отраженные лучи интерферируют друг с другом, в результате чего происходит их взаимное усиление или погашение. Очевидно, что результат интерференции зависит от разности хода O лучей, отраженных от соседних параллельных плоскостей. Усиление излучения происходит в том случае, когда 8 равно целому числу длин волн, тогда отраженные волны находятся в одинаковой фазе. Как видно из рис. 1.71, луч Si, [c.151]

    Диффузия газов возможна и в плотных материалах — сквозь кристаллическую решетку или по границам зерен в решетке (атомно-ионная диффузия). Как известно, существует несколько механизмов атомно-ионной диффузии. [c.263]

    Атомные кристаллические решетки построены из атомов, связанных ковалентными связями. Кристаллические тела с решетками атомного типа имеют высокую температуру плавления и твердость. Представители этого типа сравнительно немногочисленны алмаз, кремний и некоторые другие неорганические соединения. [c.29]

    В сплавах — фаза, представляющая собой нреим. низкотемпературный твердый раствор. В сплавах на основе мономорфных хим. элементов (нанр., в сплаве медь — цинк) А.-ф. образуется из расплава. В сплавах на основе полиморфных хим. элементов (напр., в сплаве марганец — кремний) А.-ф. образуется преим. при понижении т-ры из бета-фазы (рис.), за исключением сплавов на основе железа, где образуется из гамма-фазы (см. Диаграмма состояния железо — углерод). Концентрационный интервал существования А.-ф. зависит гл. обр. от электронной структуры, тина кристаллической решетки, атомного диаметра, валентности и т-ры плавления исходных компонентов. Если компоненты обладают близкими физико-хим. св-вами и имеют идентичную кристаллическую структуру. [c.53]

    Если в веществе все атомы (С, 51 и т. п.) или небольшие группы атомов, представляемые простейшей формулой вещества (5102, ВМ, ВеРз и пр.), способны образовывать четыре химические связи с четырьмя идентичными им соседями, то вещество в твердом состоянии существует в виде атомных кристаллов. Весь объем вещества как бы пронизан густой трехмерной решеткой атомных связей, и в нем невозможно выделить каких бы то ни было отдельных участков — островков, цепей или слоев. В этом случае, по-видимому, не имеет смысла говорить ни о молекулах, ни о макромолекулах-такого вещества. [c.144]

    Физические и химические свойства. Г.—серебристобелый металл, существует в двух криста,ллич. полиморфных модификациях. При обычной темн-ре устойчива гексагональная плотнейшая упаковка с периодами решетки а=3,1946 A и с=5,0511 A выше 1950 100° устойчива кубич. объемпопентрированная решетка. Атомный радиус Г. 1,59 А иоиный радиус Hf 0,75 А. Плотность Г. 13,09 при 20° т, пл. 2222 i 30° т. кип. 5400° атомная теплоемкость 6,27 кал/г-атом град (25—100°). Для Г. высшей степени чистоты электропроводность составляет 6% электропроводности меди уд. электрососгротивление [c.405]

    Вещества, построенные из атомов промежуточных элементов, — элементарные металлоиды (бор, углерод, кремний, фосфор, германий, мышьяк, сурьма, теллур). Характеризуются проч-ггымн кристаллическими решетками атомного типа (преимущественно нелетучи и тугоплавки) и наличием полупроводниковых свойств. [c.111]

    Физические и химические свойства. Хотя олово и свинец и представляют собой металлы, в свободном состоянии типичные для металлов свойства выражены у них довольно слабо. Кристаллическое олово существует в разных полиморфных видоизменениях. Низкотемпературное видоизменение, называемое серым оловом, характеризуется кристаллической решеткой атомного, т. е. неметаллического, 1нпа. Видоизменение, называемое белым оловом, устойчивое п])н телятературе выше 13,2°С, характеризуется кристаллической решеткой металлического типа. Видоизменения олова сильно отличаются друг от друга по плотности — серое олово имеет значительно меньшую плотность (5,75 г/см ). В связи с этим при охлаждении обычное белое олово переходит в серое, наблюдается значительное увеличение объема и разрушение оловянных изделий (наиболее ннтенсивгюе нри сильных морозах ниже — 30°С). Значения физических свойств олова и свинца ириведены в табл, 41. [c.340]

    Рассматривая ответы учащихся на вторые вопросы обоих вариантов задапай, подчеркивают такие черты сходства в строении алмаза и графита, как наличие в их кристаллических решетках атомных связей. У алмаза кристаллическая решетка типично атомная, тетраэдрическая, у графита между атомами углерода, расположенными в одной плоскости, атомные связи, а между атомами углерода разных плоскостей связи, похожие на металлическую. Электроны, осуществляющие такие связи, находятся в общем пользовании не двух атомов, а всех атомов данного слоя. Таким отличием в строении алмаза и графита объясняется отличие в свойствах этих двух веществ. Подобно металлам, графит имеет серый цвет, обладает слабым металлическим блеском, электрической проводимостью. Однако графит отличается от алмаза и такими свойствами, как мягкость, способность отщеплять с поверхности плоские чешуйки, разделяться на атомные слои. Это свойство графита не может бьпь объяснено металлическим характером связей между атомными слоями, так как металлические связи весьма прочны. Исследование внутренней структуры графита показало, что слои атомов в нем удалены друг от друга на значительно большее расстояние, чем атомы в одном слое. Можно считать, что в отличие [c.133]

    Какого типа решетку, атомную, молекулярную или ионную, имеют в твердом состоянии криптон, диоксид углерода, тетрахлорид углерода, кремний, карбид кремния, фторид калия, 1П1трид бора  [c.33]

Общая химия в формулах, определениях, схемах (1996) -- [ c.78 ]

Общая химия в формулах, определениях, схемах (0) -- [ c.78 ]

Общая химия в формулах, определениях, схемах (1985) -- [ c.78 ]

Общая химия в формулах, определениях, схемах (0) -- [ c.78 ]

Общая химия ( издание 3 ) (1979) -- [ c.140 ]

Общая и неорганическая химия (1959) -- [ c.111 ]

Физическая и коллоидная химия Издание 3 1963 (1963) -- [ c.100 ]

Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников (1968) -- [ c.85 , c.309 ]

Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников Издание 2 (1973) -- [ c.529 , c.530 ]

Общая химия (1968) -- [ c.118 ]

chem21.info

Кристаллическое строение металлов. Кристаллическая решетка металлов

Одним из самых распространенных материалов, с которым всегда предпочитали работать люди, был металл. В каждую эпоху предпочтение отдавалось разным видам этих удивительных веществ. Так, IV-III тысячелетия до нашей эры считаются веком хальколита, или медным. Позже его сменяет бронзовый, а затем в силу вступает тот, что и по сей день является актуальным - железный.

Сегодня вообще сложно представить, что когда-то можно было обходиться без металлических изделий, ведь практически все, начиная от предметов быта, медицинских инструментов и заканчивая тяжелой и легкой техникой, состоит из этого материала или включает в свой состав отдельные части из него. Почему же металлы сумели завоевать такую популярность? В чем проявляются особенности и как это заложено в их строении, попробуем разобраться далее.

Общее понятие о металлах

"Химия. 9 класс" - это учебник, по которому проходят обучение школьники. Именно в нем подробно изучаются металлы. Рассмотрению их физических и химических свойств отведена большая глава, ведь разнообразие их чрезвычайно велико.

Именно с этого возраста рекомендуют давать детям представление о данных атомах и их свойствах, ведь подростки уже вполне могут оценить значение подобных знаний. Они прекрасно видят, что окружающее их разнообразие предметов, машин и прочих вещей имеет в своей основе как раз металлическую природу.

Что же такое металл? С точки зрения химии, к данным атомам принято относить те, что имеют:

  • малое число электронов на внешнем уровне;
  • проявляют сильные восстановительные свойства;
  • имеют большой атомный радиус;
  • как простые вещества обладают рядом специфических физических свойств.

Основу знаний об этих веществах можно получить, если рассмотреть атомно-кристаллическое строение металлов. Именно оно объясняет все особенности и свойства данных соединений.

В периодической системе для металлов отводится большая часть всей таблицы, ведь они образуют все побочные подгруппы и главные с первой по третью группу. Поэтому их численное превосходство очевидно. Самыми распространенными являются:

  • кальций;
  • натрий;
  • титан;
  • железо;
  • магний;
  • алюминий;
  • калий.

Все металлы имеют ряд свойств, которые позволяют объединять их в одну большую группу веществ. В свою очередь, эти свойства объясняет именно кристаллическое строение металлов.

Свойства металлов

К специфическим свойствам рассматриваемых веществ относят следующие.

  1. Металлический блеск. Все представители простых веществ им обладают, причем большинство одинаковым серебристо-белым цветом. Лишь некоторые (золото, медь, сплавы) отличаются.
  2. Ковкость и пластичность - способность деформироваться и восстанавливаться достаточно легко. У разных представителей выражена в неодинаковой мере.
  3. Электропроводность и теплопроводность - одно из основных свойств, которое определяет области применения металла и его сплавов.

Кристаллическое строение металлов и сплавов объясняет причину каждого из обозначенных свойств и говорит о выраженности их у каждого конкретного представителя. Если знать особенности такого строения, то можно влиять на свойства образца и подстраивать его под нужные параметры, что и делают люди уже многие десятилетия.

Атомно-кристаллическое строение металлов

В чем же заключается такое строение, чем характеризуется? Само название говорит о том, что все металлы представляют собой кристаллы в твердом состоянии, то есть при обычных условиях (кроме ртути, которая является жидкостью). А что такое кристалл?

Это условное графическое изображение, построенное путем пересечения воображаемых линий через атомы, которые выстраивают тело. Другими словами, каждый металл состоит из атомов. Они располагаются в нем не хаотично, а очень правильно и последовательно. Так вот, если мысленно соединить все эти частицы в одну структуру, то получится красивое изображение в виде правильного геометрического тела какой-либо формы.

Это и принято называть кристаллической решеткой металла. Она очень сложная и пространственно объемная, поэтому для упрощения показывают не всю ее, а лишь часть, элементарную ячейку. Совокупность таких ячеек, собранная вместе и отраженная в трехмерном пространстве, и образует кристаллические решетки. Химия, физика и металловедение - это науки, которые занимаются изучением особенностей строения таких структур.

Сама элементарная ячейка - это набор атомов, которые располагаются на определенном расстоянии друг от друга и координируют вокруг себя строго фиксированное число других частиц. Она характеризуется плотностью упаковки, расстоянием между составными структурами, координационным числом. В целом все эти параметры являются характеристикой и всего кристалла, а значит, отражают и проявляемые металлом свойства.

Существует несколько разновидностей кристаллических решеток. Объединяет их все одна особенность - в узлах находятся атомы, а внутри располагается облако электронного газа, которое формируется путем свободного передвижения электронов внутри кристалла.

Типы кристаллических решеток

Четырнадцать вариантов строения решетки принято объединять в три основных типа. Они следующие:

  1. Объемно-центрированная кубическая.
  2. Гексагональная плотноупакованная.
  3. Гранецентрированная кубическая.

Кристаллическое строение металлов было изучено только благодаря электронной микроскопии, когда стало возможным получать большие увеличения изображений. А классификацию типов решеток впервые привел французский ученый Браве, по фамилии которого их иногда называют.

Объемно-центрированная решетка

Строение кристаллической решетки металлов данного типа представляет собой следующую структуру. Это куб, в узлах которого находится восемь атомов. Еще один располагается в центре свободного внутреннего пространства ячейки, что и объясняет название "объемно-центрированная".

Это один из вариантов наиболее простого строения элементарной ячейки, а значит, и всей решетки в целом. Такой тип имеют следующие металлы:

  • молибден;
  • ванадий;
  • хром;
  • марганец;
  • альфа-железо;
  • бетта-железо и другие.

Основные свойства таких представителей - высокая степень ковкости и пластичности, твердость и прочность.

Гранецентрированная решетка

Кристаллическое строение металлов, имеющих гранецентрированную кубическую решетку, представляет собой следующую структуру. Это куб, который включает в свой состав четырнадцать атомов. Восемь из них формируют узлы решетки, а еще шесть расположены по одному на каждой грани.

Подобную структуру имеют:

  • алюминий;
  • никель;
  • свинец;
  • гамма-железо;
  • медь.

Основные отличительные свойства - блеск разного цвета, легкость, прочность, ковкость, повышенная устойчивость к коррозии.

Гексагональная решетка

Кристаллическое строение металлов, обладающих данным типом решетки, следующее. В основе элементарной ячейки лежит шестигранная призма. В ее узлах располагается 12 атомов, еще два по основаниям и три атома свободно лежат внутри пространства в центре структуры. Всего семнадцать атомов.

Подобную сложную конфигурацию имеют такие металлы, как:

  • альфа-титан;
  • магний;
  • альфа-кобальт;
  • цинк.

Основные свойства - высокая степень прочности, сильный серебристый блеск.

Дефекты кристаллического строения металлов

Однако все рассмотренные типы ячеек могут иметь и естественные недостатки, или так называемые дефекты. Это может быть связано с разными причинами: посторонними атомами и примесями в металлах, внешними воздействиями и прочим.

Поэтому существует классификация, отражающая дефекты, которые могут иметь кристаллические решетки. Химия как наука изучает каждый из них с целью выявления причины и способа устранения, чтобы свойства материала не были изменены. Итак, дефекты следующие.

  1. Точечные. Они бывают трех основных видов: вакансии, примеси или дислоцированные атомы. Приводят к ухудшению магнитных свойств металла, электро- и теплопроводности его.
  2. Линейные, или дислокационные. Выделяют краевые и винтовые. Ухудшают прочность и качество материала.
  3. Поверхностные дефекты. Влияют на внешний вид и структуру металлов.

В настоящее время разработаны методики устранения дефектов и получения чистых кристаллов. Однако совсем искоренить их не удается, идеальной кристаллической решетки не существует.

Значение знаний о кристаллическом строении металлов

Из вышеизложенного материала очевидно, что знания о тонкой структуре и строении позволяют спрогнозировать свойства материала и повлиять на них. И это позволяет делать наука химия. 9 класс общеобразовательной школы делает в процессе обучения упор на то, чтобы сформировать у учащихся четкое понятие о важном значении основополагающей логической цепочки: состав - строение - свойства - применение.

Сведения о кристаллическом строении металлов очень четко иллюстрирует эту зависимость и позволяет учителю наглядно объяснить и показать детям, насколько важно знать тонкую структуру, чтобы правильно и грамотно использовать все свойства.

fb.ru

Атомная кристаллическая решетка - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Атомная кристаллическая решетка

Cтраница 1

Атомная кристаллическая решетка характерна также для твердого бора, кремния, германия и соединений некоторых элементов с углеродом и кремнием.  [2]

Атомная кристаллическая решетка в своих узлах содержит атомы многовалентных элементов, которые связаны друг с другом прочными ковалентными связями. Атомной кристаллической решеткой характеризуется небольшой круг веществ - это элементарные и некоторые сложные вешества, образованные атомами углерода, кремния, германия, бора.  [4]

Атомная кристаллическая решетка характерна также для твердого бора, кремния, германия и соединений некоторых элементов с углеродом и кремнием.  [6]

Атомные кристаллические решетки построены из атомов, связанных ковалентными связями. Кристаллические тела с решетками атомного типа имеют высокую температуру плавления и твердость. Представители этого типа сравнительно немногочисленны: алмаз, кремний и некоторые другие неорганические соединения.  [7]

Атомная кристаллическая решетка очень сложная, часто аморфен. Нерастворим в воде и в органических растворителях.  [8]

Атомные кристаллические решетки распространены и у ряда бинарных соединений: ZnS, CdS, SiC, BN, AlSb, A1N и др. Решетка ZnS ( цинковой обманки) типична для алмазоподобных веществ; в ней наблюдается чередование атомов Zn с атомами S, образуются тетраэдрические структуры: каждый атом S окружен тетраэдри-чески четырьмя атомами Zn, и атом Zn - четырьмя атомами серы.  [10]

Атомная кристаллическая решетка характерна также для твердого бора, кремния, германия и соединений некоторых элементов с углеродом и кремнием.  [11]

Существуют молекулярные и атомные кристаллические решетки, в узлах которых расположены нейтральные молекулы или атомы.  [13]

В атомных кристаллических решетках, образованных из атомов вещества, структурные элементы находятся под действием так называемых ковалентных сил. Возникновение этих сил обусловливается наличием в составе некоторых молекул электронных пар: двух электронов, обладающих одинаковой энергией и противоположными спинами. Ковалентная связь атомов наиболее прочная.  [14]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

Кристаллические решетки атомные - Справочник химика 21

    Атомные решетки. В кристаллических решетках атомного типа каждый узел пространственной решетки представлен нейтральным атомом. Все атомы размещены на одинаковом расстоянии друг от друга. Число близлежащих атомов, окружающих калмаксимальной валентности данного элемента. Атомную структуру имеют алмаз, графит, твердый кремний [51]п, твердый бор [В]п, карборунд 51С, германий и др. На рис. 18 изображены атомные кристаллические решетки алмаза и графита. Как видно из рис 18, а, атомы углерода в алмазе располагаются по узлам двух кубических решеток, вставленных одна в другую. Каждый атом углерода непосредственно соединен с четырьмя другими на довольно близком одинаковом расстоянии. Расстояние между центрами соседних атомов углерода 1,54 А, что обусловливает большую плотность и наибольшую твердость кристалла алмаза, отсутствие свобод- [c.73]     Укажите, какая кристаллическая решетка (атомная, молекулярная, ионная, металлическая) реализуется в следующих твердых веществах  [c.58]

    Чем отличаются вещества с кристаллической решеткой молекулярного типа от веществ с кристаллической решеткой атомного типа (примеры)  [c.51]

    Элементарные металлоиды — вещества, построенные из атомов промежуточных элементов. Характеризуются прочными кристаллическими решетками атомного типа (преимущественно нелетучи и тугоплавки) и наличием полупроводниковых свойств. [c.36]

    Между различными классами элементарных веществ нет резких границ, и многие элементарные вещества обладают промежуточными свойствами. Так, например, узлы кристаллической решетки металла галлия образованы не положительно заряженными ионами, а двухатомными молекулами низкотемпературное видоизменение олова характеризуется кристаллической решеткой атомного типа и наличием полупроводниковых свойств эти свойства обнаруживаются в твердом состоянии у таких элементарных окислителей, как селен и астат белое видоизменение металлоида фосфора характеризуется летучестью, и непрочностью кристаллической решетки молекулярного типа элементарные металлоиды висмут и полоний обладают металлической электропроводностью. Таким образом, границы между элементарными металлами и металлоидами и между элементарными металлоидами и окислителями до известной степени условны. [c.37]

    Кремний. В большинстве соединений кремний находится в степени окисления ( + IV), значительно реже ( — IV). В свободном виде кремний Si-темно-серое кристаллическое вещество, очень твердое, хрупкое и тугоплавкое. Кристаллическая решетка-атомная, связи Si—Si очень прочные, химическая активность кремния мала. В особых условиях можно получить так называемый аморфный кремний в виде белого порошка, его реакционная способность выше. [c.152]

    Ковалентные связи существуют и в атомных кристаллических решетках. Атомные решетки образуются у относительно немногих веществ в твердом состоянии. Типичным примером атомной решетки служит алмаз—одна из форм существования в свободном виде элемента углерода (рис. 23). В атомной решетке алмаза каждый атом углерода связан четырьмя ковалентными связями (см. белые кружки на рисунке), т. е. он образует четыре общих электронных пары с четырьмя соседними атомами углерода. Поэтому алмаз н все другие вещества, имеющие атомную кристаллическую решетку, например 51С и Ввысокими температурами плавления и кипения. Такие вещества часто объединяют групповым названием алмазоподобные еещества. [c.114]

    Для каждого из перечисленных ниже веществ укажите тип кристаллической решетки (атомная, [c.30]

    Прочность обычных поликристаллических материалов (порошков, покрытий, сплавов и т. п.) всегда значительно ниже теоретической из-за наличия дефектов кристаллической решетки атомных масштабов (дислокаций), а также трешин, включений, ступенек на поверхности и т. д. [412, 425, 426]. [c.229]

    Рассмотрим прохождение через кристалл пучка рентгеновских лучей с длиной волны Л (рис. 1.71). Ввиду значительной проникающей способности рентгеновского излучения большая часть его проходит через кристалл. Некоторая доля излучения отражается от плоскостей, в которых расположены атомы, составляющие кристаллическую решетку (атомные плоскости рь Pi, Рз, Ра). Отраженные лучи интерферируют друг с другом, в результате чего происходит их взаимное усиление или погашение. Очевидно, что результат интерференции зависит от разности хода O лучей, отраженных от соседних параллельных плоскостей. Усиление излучения происходит в том случае, когда 8 равно целому числу длин волн, тогда отраженные волны находятся в одинаковой фазе. Как видно из рис. 1.71, луч Si, [c.151]

    Синтез углеводородов относится к реакциям спаривания и распаривания электронов. Здесь пригодны катализаторы, образующие связи между атомом поверхности и реагирующими молекулами. Учитывая, что твердые вещества имеют кристаллические решетки атомные или молекулярные, металлические или ионные, можно установить, какие из них будут работать под давлением. [c.99]

    В сплавах — фаза, представляющая собой нреим. низкотемпературный твердый раствор. В сплавах на основе мономорфных хим. элементов (нанр., в сплаве медь — цинк) А.-ф. образуется из расплава. В сплавах на основе полиморфных хим. элементов (напр., в сплаве марганец — кремний) А.-ф. образуется преим. при понижении т-ры из бета-фазы (рис.), за исключением сплавов на основе железа, где образуется из гамма-фазы (см. Диаграмма состояния железо — углерод). Концентрационный интервал существования А.-ф. зависит гл. обр. от электронной структуры, тина кристаллической решетки, атомного диаметра, валентности и т-ры плавления исходных компонентов. Если компоненты обладают близкими физико-хим. св-вами и имеют идентичную кристаллическую структуру. [c.53]

    Ответ. 1) Алмаз и графит имеют одинаковый состав — Соо, но отличаются по свойствам алмаз очень тверд, поскольку имеет кристаллическую решетку атомного типа графит имеет слоистую структуру, поэтому он значительно мягче алмаза. 2) Оксиды кремния и углерода имеют похожие формулы ЗЮг и СО2. Первое вещество очень тугоплавко, поскольку имеет кристаллическую решетку типа алмаза, а второе вещество при обычных условиях — газ, поскольку в твердом состоянии оксид углерода имеет молекулярную решетку со слабым взаимодействием между молекулами. [c.6]

    Вещества, построенные из атомов промежуточных элементов, — элементарные металлоиды (бор, углерод, кремний, фосфор, германий, мышьяк, сурьма, теллур). Характеризуются проч-ггымн кристаллическими решетками атомного типа (преимущественно нелетучи и тугоплавки) и наличием полупроводниковых свойств. [c.111]

    Физические и химические свойства. Хотя олово и свинец и представляют собой металлы, в свободном состоянии типичные для металлов свойства выражены у них довольно слабо. Кристаллическое олово существует в разных полиморфных видоизменениях. Низкотемпературное видоизменение, называемое серым оловом, характеризуется кристаллической решеткой атомного, т. е. неметаллического, 1нпа. Видоизменение, называемое белым оловом, устойчивое п])н телятературе выше 13,2°С, характеризуется кристаллической решеткой металлического типа. Видоизменения олова сильно отличаются друг от друга по плотности — серое олово имеет значительно меньшую плотность (5,75 г/см ). В связи с этим при охлаждении обычное белое олово переходит в серое, наблюдается значительное увеличение объема и разрушение оловянных изделий (наиболее ннтенсивгюе нри сильных морозах ниже — 30°С). Значения физических свойств олова и свинца ириведены в табл, 41. [c.340]

    Рассматривая ответы учащихся на вторые вопросы обоих вариантов задапай, подчеркивают такие черты сходства в строении алмаза и графита, как наличие в их кристаллических решетках атомных связей. У алмаза кристаллическая решетка типично атомная, тетраэдрическая, у графита между атомами углерода, расположенными в одной плоскости, атомные связи, а между атомами углерода разных плоскостей связи, похожие на металлическую. Электроны, осуществляющие такие связи, находятся в общем пользовании не двух атомов, а всех атомов данного слоя. Таким отличием в строении алмаза и графита объясняется отличие в свойствах этих двух веществ. Подобно металлам, графит имеет серый цвет, обладает слабым металлическим блеском, электрической проводимостью. Однако графит отличается от алмаза и такими свойствами, как мягкость, способность отщеплять с поверхности плоские чешуйки, разделяться на атомные слои. Это свойство графита не может бьпь объяснено металлическим характером связей между атомными слоями, так как металлические связи весьма прочны. Исследование внутренней структуры графита показало, что слои атомов в нем удалены друг от друга на значительно большее расстояние, чем атомы в одном слое. Можно считать, что в отличие [c.133]

chem21.info