Jak se vyrábí kovový gril?
Podívejte se na sněhovou vločku. Je dokázáno, že na světě neexistují dvě absolutně stejné sněhové vločky, a to i přes obrovské množství sněhu. Krystalová mřížka je zodpovědná za tvar, velikost a dokonce i za teplotu, při které se sněhová vločka promění v kapku vody.
Studium krystalů zajímalo lidi od starověku. Existuje dokonce speciální věda o krystalech – krystalografie. Zahrnuje krystalovou chemii a krystalovou fyziku. V roce 1749 M.V.Lomonosov formuloval hypotézu o struktuře krystalických těles. R. J. Gayuy je zakladatelem teorie mřížkové struktury krystalů a O. Bravais studoval různé geometrické tvary a struktury krystalových mřížek. S objevem rentgenového záření bylo poprvé možné „vidět“ strukturu berylového krystalu.
Co je to krystalová mřížka
Jak název napovídá, krystalová mřížka (CL) označuje, že daná látka je krystal. Mříž je sbírka bodů nazývaných uzly a spojených konvenčními čarami. V uzlech krystalové mřížky mohou být různé částice látky umístěné ve stejných vzdálenostech od sebe. Tato struktura může být vyjádřena jako imaginární geometrický obraz, který umožňuje zarovnání a paralelní přenos každé krystalové mřížky.
Užitečné informace o krystalové mřížce
| Koordinační číslo KR | Počet částic, které jsou přímo spojeny s částicí umístěnou v uzlu CR a mají s ní chemické vazby. |
| KR konstanta | Minimální prostor mezi částicemi umístěnými v uzlech ČR a majícími chemickou vazbu. |
| Symetrie KR | Vzhledem k tomu, že ČR má stabilní strukturu, je schopna si zachovat svou identitu při prostorovém pohybu. |
Typy krystalových mřížek
V každé krystalové mřížce se nachází elementární buňka, která je její nejmenší strukturní jednotkou a má všechny vlastnosti její symetrie. Podle toho, které částice se nacházejí v uzlech krystalové mřížky a jaký je charakter chemické vazby, se rozlišuje atomová, molekulární, iontová a kovová krystalová mřížka.
Atomová krystalová mřížka
Existují tři hlavní typy atomové krystalové mřížky:
V uzlech takové krystalové mřížky jsou atomy spojené kovalentní vazbou. Tyto látky se vyznačují pevností, výraznou tvrdostí, odolností proti tavení a nerozpustností v naprosté většině rozpouštědel.
- vrstvená forma (například grafit). Atomy v takové mřížce jsou spojeny do velkých molekul, umístěných pod sebou, jako vrstvený koláč;
- rámcová forma (například diamant), kde atomy uhlíku tvoří mřížku připomínající pyramidu. Tato struktura dává látce zvláštní sílu;
- řetězová forma (například rumělka HgS), kde shluk atomů tvoří dlouhé řetězce.
Molekulární krystalová mřížka
V uzlových bodech takové krystalové mřížky jsou molekuly spojené slabými chemickými vazbami. Z tohoto důvodu mají molekulární krystaly malou tvrdost, jsou elektricky nevodivé, jsou těkavými a tavitelnými látkami (například led) a nerozpouštějí se ve vodném prostředí.
Iontová krystalová mřížka
Struktura iontové krystalové mřížky je reprezentována kladnými a zápornými ionty v jejích uzlech a vzájemně propojenými silami elektrostatické přitažlivosti. Tato mřížka je charakteristická pro většinu solí (například NaCl), alkálií (KOH) a oxidů kovů (CaO). Tyto sloučeniny mají tvrdost kombinovanou s křehkostí, jsou netěkavé a žáruvzdorné, schopné se rozpouštět ve vodě a vést elektrický proud.
Kovová krystalová mřížka
Kovy, jak známo, se vyznačují určitým souborem charakteristických vlastností: mají vysokou tvrdost kombinovanou s tažností, dobrou kujnost doplňuje vysoký bod tání, jsou výbornými vodiči tepla a elektřiny. Všechny tyto vlastnosti jsou spojeny se specifickou krystalovou mřížkou, jejíž uzly mohou obsahovat atomy i kovové ionty. Zvláštností je přítomnost běžných elektronů, které se volně pohybují v prostoru krystalové mřížky.
Příklady krystalové mřížky
Většina látek vyskytujících se v přírodě má krystalovou strukturu založenou na jednom ze čtyř typů krystalové mřížky.
Atomová mřížka se nachází např. v křemíku (Si), bóru (B), křemene (SiO2), Německo (Ge). Vzácné plyny (He, Ne, Ar a další), kyslík (O2), jód (I2), “suchý led” (СО2).
Iontová mřížka je charakteristická pro oxidy většiny kovů (MgO, CaO), alkálie (NaOH, KOH), soli (NaCl, KNO3).
Kovy a jejich slitiny mají kovovou krystalovou mřížku.
Jak určit krystalovou mřížku
Typ krystalové mřížky vlastní konkrétní přírodní nebo uměle získané látce je určen typem chemické vazby ve sloučenině.
Pokud v látce dochází k chemické interakci iontů, pak můžeme oprávněně mluvit o krystalové mřížce iontového typu. Kovová vazba jasně ukazuje na kovovou krystalovou mřížku.
Situace je složitější u kovalentní chemické vazby, protože může být jak v atomové, tak v molekulární mřížce. V tomto případě se musíte podívat na takové vlastnosti látky, jako je pevnost, žáruvzdornost, tvrdost, které se liší ve sloučeninách, které mají molekulární a atomovou krystalovou mřížku.
to je zajímavé
Struktura atomu
Spolu s odborníky budeme zvažovat moderní vědecké představy o struktuře atomů
Vlastnosti krystalových mřížek
Vlastnosti krystalové mřížky závisí nejen na povaze spojení mezi různými částicemi látky, ale také na jejich vzájemné vzájemné poloze. Například v diamantových krystalech jsou atomy uhlíku uspořádány symetricky a jsou spojeny kovalentními nepolárními vazbami, což dává látce vysokou pevnost. Naopak krystalická struktura grafitu, sestávající rovněž z atomů uhlíku, tvoří ploché šestiúhelníky spojené mezi sebou slabými mezimolekulárními vazbami.
Problémy na téma „Krystalová mřížka“
Otestujte si, co jste se naučili nebo si zapamatovali o krystalových mřížkách zodpovězením tří jednoduchých otázek
1. Vyjmenujte typ krystalové mřížky vápníku (Ca).
2. Která z následujících charakteristik platí pro látky s atomovou krystalovou mřížkou?
a) křehké
b) žáruvzdorné
c) rozpustí se ve vodném prostředí
d) elektricky vodivé
3. Jaké částice se nacházejí v uzlech krystalové mřížky grafitu?
a) molekuly
b) ionty
c) atomy
d) atomy a ionty
Odpovědi na problémy
Pojďme zkontrolovat vaše odpovědi.
1. Kov
2. b) žáruvzdorné
3. c) atomy
3 témata z chemie, která budou užitečná v testu
Bude brzy test z chemie? Zkontrolujte, zda jsou vám všechna tato témata známá.
- Jak používat periodickou tabulku
- Co je valence
- Moderní představy o struktuře atomu
Oblíbené otázky a odpovědi
Odpověděla Victoria Elesina, kandidátka biologických věd, učitelka chemie ve vzdělávacím centru Nadace Andreje Melničenka v Bijsku:
Jak spolu souvisí krystalová mřížka a stav agregace látek?
Pevná látka má určitě krystalovou mřížku, ale její typ je jiný. Například kovy jako pevné látky mají typ kovové mřížky. Ale plyn a kapalina mohou mít také pevné skupenství, jak je patrné z referenčních hodnot. Například oxid uhličitý může být v závislosti na tlaku a teplotě v plynném, kapalném nebo pevném stavu. Podle referenčních hodnot je bod varu oxidu uhličitého –56,6 °C při tlaku jedné atmosféry a –78,5 °C je bod tuhnutí při tlaku jedné atmosféry. Oxid uhličitý v pevném stavu je suchý led. Má typ molekulární mřížky.
Jak chápete, že látka má krystalovou mřížku?
Pokud odpovíte na první otázku, můžete odpovědět na tuto otázku: všechny látky v pevném stavu mají krystalovou mřížku.
Proč se v 8. ročníku učí téma „Křišťálová mřížka“?
Různé učebnice pokrývají toto téma v různé době. Otázkou není, ve které třídě se to stane. Otázkou je, po jakém tématu by se to mělo dělat. Podle mého názoru, poté, co student prostudoval stav agregace, je možné vysvětlit, jak je tento stav agregace strukturován. Je to však právě typ krystalové mřížky, který by měl být podrobně zvážen po tématu „Elektrická disociace“, protože se v ní studuje vzhled iontů jako takových.
Která USE úloha v chemii ověřuje znalosti krystalové mřížky?
V zadání 4. Jedná se o konkrétní otázku o krystalové mřížce a jejím typu.
V úlohách 6 a 7 (interakce jednoduchých a složitých látek) však zmiňuji i typ krystalové mřížky.
V úlohách 20 a 21 (elektrolýza a hydrolýza) existuje souvislost mezi krystalovými mřížkami a procesy.
Úloha 27 (tepelný účinek reakce) závisí na stavu agregace, a tedy na krystalové mřížce.
Problém 30 (elektrolytická disociace) také úzce souvisí s typy krystalových mřížek.
