علم اتمی-مولکولی. عناصر شیمیایی گازها، مایعات و جامدات متعلق به ماکروسیستم ها هستند. نوع شبکه کریستالی. وابستگی خواص مواد به ترکیب و ساختار آنها

ساختار مولکولی و غیر مولکولی مواد. ساختار ماده

این اتم ها یا مولکول ها نیستند که وارد فعل و انفعالات شیمیایی می شوند، بلکه مواد هستند. مواد بر اساس نوع پیوند طبقه بندی می شوند مولکولیو ساختار غیر مولکولی. موادی که از مولکول تشکیل شده اند نامیده می شوند مواد مولکولی. پیوندهای بین مولکول ها در چنین موادی بسیار ضعیف است، بسیار ضعیف تر از بین اتم های داخل مولکول، و حتی در دمای نسبتاً پایین شکسته می شوند - این ماده به مایع و سپس به گاز تبدیل می شود (تععید ید). نقطه ذوب و جوش مواد متشکل از مولکول ها با افزایش وزن مولکولی افزایش می یابد. به مواد مولکولیشامل موادی با ساختار اتمی (C، Si، Li، Na، K، Cu، Fe، W)، در میان آنها فلزات و غیر فلزات وجود دارد. به مواد ساختار غیر مولکولیشامل ترکیبات یونی است. اکثر ترکیبات فلزات با غیر فلزات دارای این ساختار هستند: تمام نمک ها (NaCl، K2SO4)، برخی از هیدریدها (LiH) و اکسیدها (CaO، MgO، FeO)، بازها (NaOH، KOH). مواد یونی (غیر مولکولی).نقطه ذوب و جوش بالایی دارند.

جامدات: بی شکل و کریستالی

جامدات به تقسیم می شوند کریستالی و بی شکل.

مواد آمورفنقطه ذوب واضحی ندارند - وقتی گرم می شوند به تدریج نرم می شوند و به حالت مایع تبدیل می شوند. به عنوان مثال، پلاستیکین و رزین های مختلف در حالت آمورف هستند.

مواد کریستالیبا آرایش صحیح ذراتی که از آنها تشکیل شده اند مشخص می شود: اتم ها، مولکول ها و یون ها - در نقاط کاملاً مشخص در فضا. هنگامی که این نقاط توسط خطوط مستقیم به هم متصل می شوند، یک چارچوب فضایی تشکیل می شود که به آن شبکه کریستالی می گویند. نقاطی که ذرات کریستال در آن قرار دارند گره های شبکه نامیده می شوند. بسته به نوع ذرات واقع در گره های شبکه کریستالی و ماهیت اتصال بین آنها، چهار نوع شبکه کریستالی متمایز می شود: یونی، اتمی، مولکولی و فلزی.

شبکه های کریستالی یونی نامیده می شوند، در گره های آن یون وجود دارد. آنها توسط موادی با پیوندهای یونی تشکیل می شوند که می توانند یون های ساده Na+، Cl- و SO 4 2-, OH - را به هم متصل کنند. در نتیجه نمک ها و برخی از اکسیدها و هیدروکسیدهای فلزات دارای شبکه بلوری یونی هستند. به عنوان مثال، یک کریستال کلرید سدیم از یون های متناوب مثبت Na + و کلر منفی ساخته شده است و یک شبکه مکعبی شکل را تشکیل می دهد. پیوندهای بین یون ها در چنین کریستالی بسیار پایدار است. بنابراین، مواد با شبکه یونی با سختی و استحکام نسبتاً بالا مشخص می شوند، آنها نسوز و غیر فرار هستند.

شبکه کریستالی - الف) و شبکه بی شکل - ب).

شبکه کریستالی - الف) و شبکه بی شکل - ب).

شبکه های کریستالی اتمی

اتمیشبکه های کریستالی نامیده می شوند که در گره های آنها اتم های جداگانه وجود دارد. در چنین شبکه هایی اتم ها به یکدیگر متصل هستند پیوندهای کووالانسی بسیار قوی. نمونه ای از مواد با این نوع شبکه های کریستالی الماس است که یکی از تغییرات آلوتروپیک کربن است. اکثر مواد با شبکه کریستالی اتمی دارای نقطه ذوب بسیار بالایی هستند (مثلاً برای الماس بیش از 3500 درجه سانتیگراد است)، آنها قوی و سخت هستند و عملاً نامحلول هستند.

شبکه های کریستالی مولکولی

مولکولیشبکه های کریستالی نامیده می شوند که در گره های آن مولکول ها قرار دارند. پیوندهای شیمیایی در این مولکول ها می تواند هم قطبی (HCl, H 2 O) و هم غیر قطبی (N 2, O 2) باشد. با وجود این واقعیت که اتم های داخل مولکول ها با پیوندهای کووالانسی بسیار قوی به هم متصل هستند، نیروهای ضعیف جاذبه بین مولکولی بین خود مولکول ها عمل می کنند. بنابراین، مواد با شبکه کریستالی مولکولی سختی پایین، نقطه ذوب پایین و فرار هستند. اکثر ترکیبات آلی جامد دارای شبکه های کریستالی مولکولی (نفتالین، گلوکز، قند) هستند.

شبکه کریستالی مولکولی (دی اکسید کربن)

شبکه های کریستالی فلزی

مواد با پیوند فلزیدارای شبکه های کریستالی فلزی در گره های چنین شبکه هایی وجود دارد اتم ها و یون ها(اعم از اتم ها یا یون هایی که اتم های فلزی به راحتی به آن تبدیل می شوند و الکترون های بیرونی خود را «برای استفاده معمول» از دست می دهند). این ساختار داخلی فلزات خواص فیزیکی مشخصه آنها را تعیین می کند: چکش خواری، شکل پذیری، هدایت الکتریکی و حرارتی، درخشندگی فلزی مشخص.

برگه های تقلب

علم اتمی-مولکولی برای اولین بار توسط دانشمند بزرگ روسی M.V. مفاد اصلی این دکترین در کار "عناصر شیمی ریاضی" (1741) و تعدادی دیگر بیان شده است. ماهیت آموزه های لومونوسوف را می توان به مفاد زیر تقلیل داد.

1. همه مواد از "جسم" تشکیل شده اند (همانطور که لومونوسوف مولکول نامیده است).

2. مولکول ها از "عنصر" تشکیل شده اند (همانطور که لومونوسوف اتم نامیده است).

3. ذرات - مولکول ها و اتم ها - در حرکت مداوم هستند. حالت حرارتی اجسام نتیجه حرکت ذرات آنهاست.

4. مولکول های مواد ساده از اتم های یکسان، مولکول های مواد پیچیده - از اتم های مختلف تشکیل شده اند.

67 سال پس از لومونوسوف، دانشمند انگلیسی جان دالتون، آموزش اتم شناسی را در شیمی به کار برد. او اصول اساسی اتمیسم را در کتاب «سیستم جدیدی از فلسفه شیمی» (1808) تشریح کرد. در هسته خود، آموزش دالتون، آموزش لومونوسوف را تکرار می کند. با این حال، دالتون وجود مولکول ها در مواد ساده را انکار کرد که در مقایسه با آموزش لومونوسوف یک گام به عقب است. به گفته دالتون، مواد ساده فقط از اتم ها تشکیل شده اند و فقط مواد پیچیده از "اتم های پیچیده" (به معنای امروزی، مولکول ها) تشکیل شده اند. نظریه اتمی-مولکولی در شیمی سرانجام تنها در اواسط قرن نوزدهم پایه گذاری شد. در کنگره بین المللی شیمیدانان در کارلسروهه در سال 1860، تعاریفی از مفاهیم مولکول و اتم به تصویب رسید.

یک مولکول کوچکترین ذره یک ماده معین است که دارای خواص شیمیایی آن است. خواص شیمیایی یک مولکول با ترکیب و ساختار شیمیایی آن تعیین می شود.

اتم کوچکترین ذره یک عنصر شیمیایی است که بخشی از مولکولهای مواد ساده و پیچیده است. خواص شیمیایی یک عنصر با ساختار اتم آن تعیین می شود. این منجر به تعریفی از اتم می شود که با مفاهیم مدرن مطابقت دارد:

اتم یک ذره خنثی الکتریکی است که از یک هسته اتمی با بار مثبت و الکترون هایی با بار منفی تشکیل شده است.

بر اساس مفاهیم مدرن، مواد در حالت گازی و بخار از مولکول ها تشکیل شده اند. در حالت جامد، فقط موادی که شبکه کریستالی آنها دارای ساختار مولکولی است از مولکول تشکیل می شود. بیشتر مواد معدنی جامد ساختار مولکولی ندارند: شبکه آنها از مولکول ها نیست، بلکه از ذرات دیگر (یون ها، اتم ها) تشکیل شده است. آنها به شکل ماکروبدی (کریستال کلرید سدیم، قطعه مس و غیره) وجود دارند. نمک ها، اکسیدهای فلزی، الماس، سیلیکون و فلزات ساختار مولکولی ندارند.

عناصر شیمیایی

علم اتمی-مولکولی امکان تبیین مفاهیم و قوانین اساسی شیمی را فراهم کرد. از دیدگاه نظریه اتمی-مولکولی، یک عنصر شیمیایی به هر نوع اتم جداگانه گفته می شود. مهمترین ویژگی یک اتم، بار مثبت هسته آن است که از نظر عددی برابر با عدد اتمی عنصر است. مقدار بار هسته ای به عنوان یک ویژگی متمایز برای انواع مختلف اتم ها عمل می کند که به ما امکان می دهد تعریف کامل تری از مفهوم عنصر ارائه دهیم:

عنصر شیمیایی- این نوع خاصی از اتم با همان بار مثبت روی هسته است.

107 عنصر شناخته شده وجود دارد. در حال حاضر، کار بر روی تولید مصنوعی عناصر شیمیایی با اعداد اتمی بالاتر ادامه دارد.

همه عناصر معمولاً به فلزات و غیر فلزات تقسیم می شوند. اما این تقسیم مشروط است. یکی از ویژگی های مهم عناصر، فراوانی آنها در پوسته زمین است، یعنی. در پوسته جامد بالایی زمین که ضخامت آن تقریبا 16 کیلومتر در نظر گرفته شده است. توزیع عناصر در پوسته زمین توسط ژئوشیمی مورد مطالعه قرار می گیرد - علم شیمی زمین. ژئوشیمیدان A.P. Vinogradov جدولی از میانگین ترکیب شیمیایی پوسته زمین تهیه کرد. بر اساس این داده ها، رایج ترین عنصر اکسیژن است - 47.2٪ از جرم پوسته زمین، پس از آن سیلیکون - 27.6، آلومینیوم - 8.80، آهن -5.10، کلسیم - 3.6، سدیم - 2.64، پتاسیم - 2.6، منیزیم. 2.10، هیدروژن - 0.15٪.

پیوند شیمیایی کووالانسی، انواع و مکانیسم های تشکیل آن. ویژگی های پیوندهای کووالانسی (قطبیت و انرژی پیوند). پیوند یونی. اتصال فلزی. پیوند هیدروژنی

دکترین پیوندهای شیمیایی اساس تمام شیمی نظری را تشکیل می دهد.

پیوند شیمیایی به عنوان برهمکنش اتم ها که آنها را به مولکول ها، یون ها، رادیکال ها و کریستال ها متصل می کند، درک می شود.

چهار نوع پیوند شیمیایی وجود دارد: یونی، کووالانسی، فلزی و هیدروژنی.

تقسیم پیوندهای شیمیایی به انواع مشروط است، زیرا همه آنها با وحدت خاصی مشخص می شوند.

پیوند یونی را می توان به عنوان یک مورد شدید از پیوند کووالانسی قطبی در نظر گرفت.

پیوند فلزی برهمکنش کووالانسی اتم ها را با استفاده از الکترون های مشترک و جاذبه الکترواستاتیکی بین این الکترون ها و یون های فلزی ترکیب می کند.

مواد اغلب فاقد موارد محدود کننده پیوند شیمیایی (یا پیوند شیمیایی خالص) هستند.

به عنوان مثال، لیتیوم فلوراید $LiF$ به عنوان یک ترکیب یونی طبقه بندی می شود. در واقع، پیوند موجود در آن 80% دلار یونی و 20% دلار کووالانسی است. بنابراین، بدیهی است که صحبت در مورد درجه قطبیت (یونیته) یک پیوند شیمیایی صحیح تر است.

در سری هالیدهای هیدروژن $HF—HCl—HBr—HI—HAt$، درجه قطبیت پیوند کاهش می یابد، زیرا تفاوت در مقادیر الکترونگاتیوی اتم های هالوژن و هیدروژن کاهش می یابد و در هیدروژن استاتین پیوند تقریباً می شود. غیرقطبی $(EO(H) = 2.1؛ EO(At) = 2.2)$.

انواع مختلفی از پیوندها را می توان در مواد مشابه یافت، به عنوان مثال:

1. در بازها: بین اتم های اکسیژن و هیدروژن در گروه های هیدروکسو پیوند کووالانسی قطبی و بین فلز و گروه هیدروکسو یونی است.
2. در نمک های اسیدهای حاوی اکسیژن: بین اتم غیر فلزی و اکسیژن باقی مانده اسیدی - قطبی کووالانسی و بین فلز و باقی مانده اسیدی - یونی.
3. در آمونیوم، نمک های متیل آمونیوم و غیره: بین اتم های نیتروژن و هیدروژن - قطبی کووالانسی، و بین یون های آمونیوم یا متیل آمونیوم و باقی مانده اسید - یونی.
4. در پراکسیدهای فلزی (مثلاً $Na_2O_2$)، پیوند بین اتم‌های اکسیژن غیرقطبی کووالانسی و بین فلز و اکسیژن یونی و غیره است.

انواع مختلف اتصالات می توانند به یکدیگر تبدیل شوند:

- در طی تفکیک الکترولیتی ترکیبات کووالانسی در آب، پیوند قطبی کووالانسی یونی می شود.

- هنگامی که فلزات تبخیر می شوند، پیوند فلزی به یک پیوند کووالانسی غیرقطبی و غیره تبدیل می شود.

دلیل وحدت انواع و انواع پیوندهای شیمیایی ماهیت شیمیایی یکسان آنها - برهمکنش الکترون-هسته ای است. تشکیل یک پیوند شیمیایی در هر صورت نتیجه برهمکنش الکترون-هسته ای اتم ها است که با آزاد شدن انرژی همراه است.

روش های تشکیل پیوندهای کووالانسی ویژگی های پیوند کووالانسی: طول و انرژی پیوند

پیوند شیمیایی کووالانسی پیوندی است که بین اتم ها از طریق تشکیل جفت های الکترون مشترک ایجاد می شود.

مکانیسم شکل گیری چنین پیوندی می تواند مبادله یا دهنده-پذیرنده باشد.

من مکانیسم مبادلهزمانی عمل می کند که اتم ها با ترکیب الکترون های جفت نشده جفت های الکترون مشترک را تشکیل می دهند.

1) $H_2$ - هیدروژن:

این پیوند به دلیل تشکیل یک جفت الکترون مشترک توسط $s$-الکترون های اتم های هیدروژن (همپوشانی $s$-اوربیتال) بوجود می آید:

2) $HCl$ - کلرید هیدروژن:

این پیوند به دلیل تشکیل یک جفت الکترون مشترک از الکترون‌های $s-$ و $p-$ (اوربیتال‌های $s-p-$) ایجاد می‌شود:

3) $Cl_2$: در یک مولکول کلر، یک پیوند کووالانسی به دلیل عدم جفت شدن الکترون‌های $p-$ (بر روی اوربیتال‌های $p-p-$) تشکیل می‌شود:

4) $N_2$: در یک مولکول نیتروژن سه جفت الکترون مشترک بین اتم ها تشکیل می شود:

II. مکانیسم اهداکننده-پذیرندهاجازه دهید تشکیل یک پیوند کووالانسی را با استفاده از مثال یون آمونیوم $NH_4^+$ در نظر بگیریم.

دهنده دارای یک جفت الکترون است، گیرنده دارای یک اوربیتال خالی است که این جفت می تواند آن را اشغال کند. در یون آمونیوم، هر چهار پیوند با اتم های هیدروژن کووالانسی هستند: سه پیوند به دلیل ایجاد جفت های الکترون مشترک توسط اتم نیتروژن و اتم های هیدروژن با توجه به مکانیسم تبادل، یکی - از طریق مکانیسم دهنده-گیرنده تشکیل شد.

پیوندهای کووالانسی را می توان از طریق نحوه همپوشانی اوربیتال های الکترونی و همچنین با جابجایی آنها به سمت یکی از اتم های پیوندی طبقه بندی کرد.

پیوندهای شیمیایی که در نتیجه همپوشانی اوربیتال های الکترونی در امتداد یک خط پیوند ایجاد می شوند $σ$ نامیده می شوند. اوراق قرضه (اوراق قرضه سیگما). پیوند سیگما بسیار قوی است.

اوربیتال های $p-$ می توانند در دو ناحیه همپوشانی داشته باشند و به دلیل همپوشانی جانبی یک پیوند کووالانسی تشکیل دهند:

پیوندهای شیمیایی که در نتیجه همپوشانی "جانبی" اوربیتال های الکترونی در خارج از خط ارتباطی ایجاد می شوند. در دو منطقه $π$ نامیده می شود -باند (پی-باند).

توسط درجه جابجاییجفت الکترون به اشتراک گذاشته شده به یکی از اتم هایی که آنها پیوند می دهند، یک پیوند کووالانسی می تواند باشد قطبیو غیر قطبی

پیوند شیمیایی کووالانسی که بین اتم‌هایی با الکترونگاتیوی یکسان ایجاد می‌شود نامیده می‌شود غیر قطبیجفت الکترون ها به هیچ یک از اتم ها منتقل نمی شوند، زیرا اتم ها دارای همان EO هستند - خاصیت جذب الکترون های ظرفیت از اتم های دیگر. به عنوان مثال:

آن ها مولکول های مواد غیر فلزی ساده از طریق پیوندهای کووالانسی غیر قطبی تشکیل می شوند. پیوند شیمیایی کووالانسی بین اتم های عناصری که الکترونگاتیوی آنها متفاوت است نامیده می شود قطبی

طول و انرژی پیوندهای کووالانسی

مشخصه خواص پیوند کووالانسی- طول و انرژی آن. طول پیوندفاصله بین هسته اتم ها است. هر چه طول یک پیوند شیمیایی کوتاه تر باشد، قوی تر است. با این حال، معیاری برای قدرت اتصال است انرژی اتصال، که با مقدار انرژی مورد نیاز برای شکستن یک پیوند تعیین می شود. معمولاً بر حسب kJ/mol اندازه گیری می شود. بنابراین، طبق داده‌های تجربی، طول پیوند مولکول‌های $H_2، Cl_2$ و $N_2$ به ترتیب 0.074$، 0.198$ و 0.109$ نانومتر و انرژی‌های پیوند به ترتیب 436، 242$ و 946$ کیلوژول بر مول هستند.

یون ها پیوند یونی

بیایید تصور کنیم که دو اتم به هم می رسند: یک اتم از یک فلز گروه I و یک اتم غیر فلز از گروه VII. یک اتم فلزی دارای یک الکترون منفرد در سطح انرژی بیرونی خود است، در حالی که یک اتم غیر فلزی فقط یک الکترون ندارد تا سطح بیرونی آن کامل شود.

اتم اول به راحتی الکترون دومی را که از هسته دور است و ضعیف به آن متصل است می دهد و اتم دوم مکانی آزاد در سطح الکترونیکی بیرونی برای آن فراهم می کند.

سپس اتم که از یکی از بارهای منفی خود محروم است به ذره ای با بار مثبت تبدیل می شود و دومی به دلیل الکترون حاصل به ذره ای با بار منفی تبدیل می شود. چنین ذرات نامیده می شود یون ها

پیوند شیمیایی که بین یون ها ایجاد می شود یونی نامیده می شود.

بیایید تشکیل این پیوند را با استفاده از مثال ترکیب معروف کلرید سدیم (نمک غذا) در نظر بگیریم:

فرآیند تبدیل اتم ها به یون در نمودار نشان داده شده است:

این تبدیل اتم ها به یون همیشه در طول برهمکنش اتم های فلزات معمولی و غیر فلزات معمولی رخ می دهد.

بیایید الگوریتم (توالی) استدلال را هنگام ثبت تشکیل پیوند یونی، به عنوان مثال، بین اتم های کلسیم و کلر در نظر بگیریم:

اعدادی که تعداد اتم ها یا مولکول ها را نشان می دهند نامیده می شوند ضرایبو اعدادی که تعداد اتم ها یا یون های یک مولکول را نشان می دهند نامیده می شوند شاخص ها

اتصال فلزی

بیایید با نحوه تعامل اتم های عناصر فلزی با یکدیگر آشنا شویم. فلزات معمولاً به عنوان اتم های جدا شده وجود ندارند، بلکه به شکل یک قطعه، شمش یا محصول فلزی هستند. چه چیزی اتم های فلز را در یک حجم نگه می دارد؟

اتم های اکثر فلزات حاوی تعداد کمی الکترون در سطح بیرونی هستند - 1، 2، 3 دلار. این الکترون ها به راحتی از بین می روند و اتم ها به یون های مثبت تبدیل می شوند. الکترون های جدا شده از یک یون به یون دیگر حرکت می کنند و آنها را به یک کل واحد متصل می کنند. این الکترون ها با اتصال با یون ها به طور موقت اتم تشکیل می دهند، سپس دوباره شکسته می شوند و با یون دیگری و غیره ترکیب می شوند. در نتیجه، در حجم فلز، اتم ها پیوسته به یون تبدیل می شوند و بالعکس.

پیوند فلزات بین یون ها از طریق الکترون های مشترک فلزی نامیده می شود.

شکل به صورت شماتیک ساختار یک قطعه فلز سدیم را نشان می دهد.

در این حالت تعداد کمی از الکترون های مشترک تعداد زیادی یون و اتم را به هم متصل می کنند.

پیوند فلزی شباهت هایی با پیوند کووالانسی دارد، زیرا مبتنی بر اشتراک الکترون های خارجی است. با این حال، با پیوند کووالانسی، الکترون‌های جفت نشده بیرونی تنها دو اتم همسایه به اشتراک گذاشته می‌شوند، در حالی که با پیوند فلزی، همه اتم‌ها در اشتراک این الکترون‌ها شرکت می‌کنند. به همین دلیل است که کریستال های با پیوند کووالانسی شکننده هستند، اما با پیوند فلزی، به طور معمول، انعطاف پذیر، رسانای الکتریکی و درخشندگی فلزی هستند.

پیوند فلزی هم برای فلزات خالص و هم مخلوطی از فلزات مختلف - آلیاژهایی در حالت جامد و مایع - مشخص است.

پیوند هیدروژنی

پیوند شیمیایی بین اتم‌های هیدروژن پلاریزه شده مثبت یک مولکول (یا بخشی از آن) و اتم‌های قطبی شده منفی عناصر به شدت الکترونگاتیو دارای جفت الکترون تک ($F, O, N$ و معمولاً کمتر $S$ و $Cl$) یک مولکول دیگر. (یا قسمت آن) هیدروژن نامیده می شود.

مکانیسم تشکیل پیوند هیدروژنی تا حدی الکترواستاتیک و تا حدی گیرنده دهنده است.

نمونه هایی از پیوند هیدروژنی بین مولکولی:

در صورت وجود چنین اتصالی، حتی مواد کم مولکولی نیز در شرایط عادی می توانند مایع (الکل، آب) یا گازهایی به راحتی مایع شوند (آمونیاک، هیدروژن فلوراید).

مواد دارای پیوند هیدروژنی دارای شبکه کریستالی مولکولی هستند.

مواد ساختار مولکولی و غیر مولکولی. نوع شبکه کریستالی. وابستگی خواص مواد به ترکیب و ساختار آنها

ساختار مولکولی و غیر مولکولی مواد

این اتم ها یا مولکول ها نیستند که وارد فعل و انفعالات شیمیایی می شوند، بلکه مواد هستند. در شرایط معین، یک ماده می تواند در یکی از سه حالت انباشتگی باشد: جامد، مایع یا گاز. خواص یک ماده همچنین به ماهیت پیوند شیمیایی بین ذرات تشکیل دهنده آن - مولکول ها، اتم ها یا یون ها بستگی دارد. بر اساس نوع پیوند، مواد ساختار مولکولی و غیر مولکولی را تشخیص می دهند.

موادی که از مولکول تشکیل شده اند نامیده می شوند مواد مولکولی. پیوندهای بین مولکول ها در چنین موادی بسیار ضعیف است، بسیار ضعیف تر از بین اتم های داخل مولکول، و حتی در دمای نسبتاً پایین شکسته می شوند - این ماده به مایع و سپس به گاز تبدیل می شود (تععید ید). نقطه ذوب و جوش مواد متشکل از مولکول ها با افزایش وزن مولکولی افزایش می یابد.

مواد مولکولی شامل موادی با ساختار اتمی ($C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W$) هستند که در میان آنها فلزات و غیر فلزات وجود دارد.

بیایید خواص فیزیکی فلزات قلیایی را در نظر بگیریم. استحکام پیوند نسبتاً کم بین اتم ها باعث استحکام مکانیکی کم می شود: فلزات قلیایی نرم هستند و به راحتی با چاقو برش داده می شوند.

اندازه اتمی بزرگ منجر به چگالی کم فلزات قلیایی می شود: لیتیوم، سدیم و پتاسیم حتی سبک تر از آب هستند. در گروه فلزات قلیایی، نقطه جوش و ذوب با افزایش عدد اتمی عنصر کاهش می یابد، زیرا اندازه اتم ها افزایش می یابد و پیوندها ضعیف می شوند.

به مواد غیر مولکولیساختارها شامل ترکیبات یونی هستند. اکثر ترکیبات فلزات با نافلزات دارای این ساختار هستند: همه نمکها ($NaCl، K_2SO_4$)، برخی از هیدریدها ($LiH$) و اکسیدها ($CaO، MgO، FeO$)، بازها ($NaOH، KOH$). مواد یونی (غیر مولکولی) دارای نقطه ذوب و جوش بالایی هستند.

شبکه های کریستالی

همانطور که مشخص است ماده می تواند در سه حالت تجمع وجود داشته باشد: گاز، مایع و جامد.

جامدات: بی شکل و کریستالی.

بیایید در نظر بگیریم که چگونه ویژگی های پیوندهای شیمیایی بر خواص جامدات تأثیر می گذارد. جامدات به تقسیم می شوند کریستالیو بی شکل

مواد آمورف نقطه ذوب واضحی ندارند، به تدریج نرم می شوند و به حالت سیال تبدیل می شوند. به عنوان مثال، پلاستیکین و رزین های مختلف در حالت آمورف هستند.

مواد کریستالی با آرایش صحیح ذراتی که از آنها تشکیل شده اند مشخص می شوند: اتم ها، مولکول ها و یون ها - در نقاط کاملاً تعریف شده در فضا. هنگامی که این نقاط توسط خطوط مستقیم به هم متصل می شوند، یک چارچوب فضایی تشکیل می شود که به آن شبکه کریستالی می گویند. نقاطی که ذرات کریستال در آن قرار دارند گره های شبکه نامیده می شوند.

بسته به نوع ذرات واقع در گره های شبکه کریستالی و ماهیت اتصال بین آنها، چهار نوع شبکه کریستالی متمایز می شود: یونی، اتمی، مولکولیو فلزی

شبکه های کریستالی یونی.

یونیشبکه های کریستالی نامیده می شوند که در گره های آن یون ها وجود دارد. آنها توسط موادی با پیوندهای یونی تشکیل می شوند که می توانند هر دو یون ساده $Na^(+)، Cl^(-)$، و $SO_4^(2-)، OH^-$ را به هم متصل کنند. در نتیجه نمک ها و برخی از اکسیدها و هیدروکسیدهای فلزات دارای شبکه بلوری یونی هستند. به عنوان مثال، یک کریستال کلرید سدیم از یون های متناوب مثبت $Na^+$ و $Cl^-$ منفی تشکیل شده است که یک شبکه مکعبی شکل را تشکیل می دهد. پیوندهای بین یون ها در چنین کریستالی بسیار پایدار است. بنابراین، مواد با شبکه یونی با سختی و استحکام نسبتاً بالا مشخص می شوند، آنها نسوز و غیر فرار هستند.

شبکه های کریستالی اتمی.

اتمیشبکه های کریستالی نامیده می شوند که در گره های آنها اتم های جداگانه وجود دارد. در چنین شبکه هایی، اتم ها توسط پیوندهای کووالانسی بسیار قوی به یکدیگر متصل می شوند. نمونه ای از مواد با این نوع شبکه های کریستالی الماس است که یکی از تغییرات آلوتروپیک کربن است.

اکثر مواد با شبکه کریستالی اتمی نقطه ذوب بسیار بالایی دارند (مثلاً برای الماس بالای 3500 درجه سانتیگراد است)، آنها قوی و سخت هستند و عملاً نامحلول هستند.

شبکه های کریستالی مولکولی

مولکولیشبکه های کریستالی نامیده می شوند که در گره های آن مولکول ها قرار دارند. پیوندهای شیمیایی در این مولکول ها می توانند هم قطبی ($HCl, H_2O$) و هم غیر قطبی ($N_2, O_2$) باشند. علیرغم این واقعیت که اتم های درون مولکول ها با پیوندهای کووالانسی بسیار قوی به هم متصل هستند، نیروهای جاذبه بین مولکولی ضعیف بین خود مولکول ها عمل می کنند. بنابراین، مواد با شبکه کریستالی مولکولی سختی پایین، نقطه ذوب پایین و فرار هستند. اکثر ترکیبات آلی جامد دارای شبکه های کریستالی مولکولی (نفتالین، گلوکز، قند) هستند.

شبکه های کریستالی فلزی.

مواد با پیوندهای فلزی دارای شبکه کریستالی فلزی هستند. در محل چنین شبکه‌هایی اتم‌ها و یون‌ها وجود دارند (اعم از اتم‌ها یا یون‌ها، که اتم‌های فلزی به راحتی به آن تبدیل می‌شوند و الکترون‌های بیرونی خود را «برای استفاده مشترک» از دست می‌دهند). این ساختار داخلی فلزات خواص فیزیکی مشخصه آنها را تعیین می کند: چکش خواری، شکل پذیری، هدایت الکتریکی و حرارتی، درخشندگی فلزی مشخص.