พันธะระหว่างไอออนในคริสตัลมีความแข็งแรงและเสถียรมาก ดังนั้น สารที่มีโครงไอออนิกจึงมีความแข็งและความแข็งแรงสูง จึงเป็นวัสดุทนไฟและไม่ระเหย
สารที่มีโครงผลึกไอออนิกมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
1. มีความแข็งและความแข็งแรงค่อนข้างสูง
2. ความเปราะบาง;
3. ทนความร้อน;
4. การหักเหของแสง;
5. การไม่มีความผันผวน
ตัวอย่าง: เกลือ - โซเดียมคลอไรด์, โพแทสเซียมคาร์บอเนต, เบส - แคลเซียมไฮดรอกไซด์, โซเดียมไฮดรอกไซด์
4. กลไกการเกิดพันธะโควาเลนต์ (การแลกเปลี่ยนและผู้บริจาค-ผู้รับ)
แต่ละอะตอมมุ่งมั่นที่จะทำให้ระดับอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดสมบูรณ์เพื่อลดพลังงานศักย์ ดังนั้นนิวเคลียสของอะตอมหนึ่งจึงถูกดึงดูดโดยความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของอีกอะตอมหนึ่ง และในทางกลับกัน เมฆอิเล็กตรอนของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงสองอะตอมทับซ้อนกัน
การสาธิตการประยุกต์ใช้และแผนภาพการก่อตัวของพันธะเคมีแบบไม่มีขั้วโควาเลนต์ในโมเลกุลไฮโดรเจน (นักเรียนเขียนและร่างแผนภาพ)
สรุป: การเชื่อมต่อระหว่างอะตอมในโมเลกุลไฮโดรเจนเกิดขึ้นผ่านคู่อิเล็กตรอนร่วม พันธะดังกล่าวเรียกว่าโควาเลนต์
พันธะชนิดใดเรียกว่าพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว (ตำราเรียนหน้า 33)
จัดทำสูตรอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลของสารอย่างง่ายของอโลหะ:
CI CI - สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลคลอรีน
CI - CI เป็นสูตรโครงสร้างของโมเลกุลคลอรีน
N N เป็นสูตรอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลไนโตรเจน
N ≡ N เป็นสูตรโครงสร้างของโมเลกุลไนโตรเจน
อิเล็กโทรเนกาติวีตี้. พันธะโควาเลนต์และพันธะไม่มีขั้ว การทวีคูณของพันธะโควาเลนต์
แต่โมเลกุลยังสามารถสร้างอะตอมที่ไม่ใช่โลหะที่แตกต่างกันได้ และในกรณีนี้คู่อิเล็กตรอนทั่วไปจะเปลี่ยนไปใช้องค์ประกอบทางเคมีที่มีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่า
ศึกษาเนื้อหาหนังสือเรียนในหน้า 34
สรุป: โลหะมีมากกว่า ค่าต่ำอิเลคโตรเนกาติวีตี้มากกว่าอโลหะ และมันแตกต่างกันมากระหว่างพวกเขา
การสาธิตการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์มีขั้วในโมเลกุลไฮโดรเจนคลอไรด์
คู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันจะถูกเลื่อนไปเป็นคลอรีน เนื่องจากมีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่า นี่คือพันธะโควาเลนต์ มันถูกสร้างขึ้นจากอะตอมซึ่งอิเล็กโทรเนกาติวีตี้ไม่แตกต่างกันมากนัก ดังนั้นจึงเป็นพันธะโควาเลนต์มีขั้ว
การเขียนสูตรอิเล็กทรอนิกส์ของไฮโดรเจนไอโอไดด์และโมเลกุลของน้ำ:
HJ เป็นสูตรอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลไฮโดรเจนไอโอไดด์
H → J เป็นสูตรโครงสร้างของโมเลกุลไฮโดรเจนไอโอไดด์
H2O - สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลน้ำ
H →O - สูตรโครงสร้างของโมเลกุลน้ำ
ทำงานอิสระด้วยตำราเรียน: เขียนคำจำกัดความของอิเลคโตรเนกาติวีตี้
ตาข่ายคริสตัลโมเลกุลและอะตอม คุณสมบัติของสารที่มีโครงผลึกโมเลกุลและอะตอม
ทำงานอิสระกับตำราเรียน
คำถามเพื่อการควบคุมตนเอง
อะตอมที่องค์ประกอบทางเคมีมีประจุนิวเคลียร์เท่ากับ +11
– เขียนแผนภาพโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมโซเดียม
– ชั้นนอกสมบูรณ์แล้วหรือยัง?
– จะเติมชั้นอิเล็กทรอนิกส์ให้สมบูรณ์ได้อย่างไร?
– วาดแผนภาพการบริจาคอิเล็กตรอน
– เปรียบเทียบโครงสร้างของอะตอมและไอออนของโซเดียม
เปรียบเทียบโครงสร้างของอะตอมและไอออนของก๊าซเฉื่อยนีออน
กำหนดอะตอมของธาตุใดด้วยจำนวนโปรตอน 17
– เขียนแผนภาพโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม
– เลเยอร์เสร็จแล้วเหรอ? วิธีการบรรลุเป้าหมายนี้
– วาดแผนภาพความสมบูรณ์ของชั้นอิเล็กตรอนของคลอรีน
การมอบหมายกลุ่ม:
กลุ่ม 1-3: แต่งเพลงอิเล็กทรอนิกส์และ สูตรโครงสร้างโมเลกุลของสารและระบุประเภทของพันธะ Br 2 NH3.
กลุ่ม 4-6: สร้างสูตรทางอิเล็กทรอนิกส์และโครงสร้างของโมเลกุลของสารและระบุประเภทของพันธะ F 2 ฮบ.
นักเรียนสองคนทำงานที่กระดานเพิ่มเติมโดยทำงานเดียวกันเพื่อเก็บตัวอย่างเพื่อทดสอบตัวเอง
การสำรวจช่องปาก
1. กำหนดแนวคิดของ "อิเลคโตรเนกาติวีตี้"
2. อิเลคโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมขึ้นอยู่กับอะไร?
3. อิเลคโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมขององค์ประกอบเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในช่วงเวลา?
4. อิเลคโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมขององค์ประกอบในกลุ่มย่อยหลักเปลี่ยนแปลงอย่างไร?
5. เปรียบเทียบอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมของโลหะและอโลหะ วิธีการทำให้ชั้นอิเล็กตรอนด้านนอกสมบูรณ์แตกต่างกันระหว่างอะตอมของโลหะและอโลหะหรือไม่? อะไรคือสาเหตุของสิ่งนี้?
7. องค์ประกอบทางเคมีใดบ้างที่สามารถให้อิเล็กตรอนและรับอิเล็กตรอนได้?
จะเกิดอะไรขึ้นระหว่างอะตอมเมื่อพวกมันให้และรับอิเล็กตรอน?
อนุภาคที่เกิดจากอะตอมเป็นผลมาจากการสูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนเรียกว่าอะไร?
8. จะเกิดอะไรขึ้นเมื่ออะตอมของโลหะและอโลหะมาบรรจบกัน?
9. พันธะไอออนิกเกิดขึ้นได้อย่างไร?
10. พันธะเคมีที่เกิดขึ้นจากการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันเรียกว่า...
11. พันธะโควาเลนต์สามารถเป็น... และ...
12. อะไรคือความคล้ายคลึงกันระหว่างพันธะโควาเลนต์แบบมีขั้วและแบบไม่มีขั้ว? อะไรเป็นตัวกำหนดขั้วของการเชื่อมต่อ?
13. อะไรคือความแตกต่างระหว่างพันธะโควาเลนต์แบบมีขั้วและแบบไม่มีขั้ว?
แผนการสอนหมายเลข 8
การลงโทษ:เคมี.
เรื่อง:การเชื่อมต่อโลหะ สถานะรวมของสารและพันธะไฮโดรเจน .
วัตถุประสงค์ของบทเรียน:สร้างแนวคิดเรื่องพันธะเคมีโดยใช้ตัวอย่างพันธะโลหะ เพื่อให้เกิดความเข้าใจถึงกลไกการเกิดพันธะ
ผลลัพธ์ที่วางแผนไว้
เรื่อง:การก่อตัวของขอบเขตอันไกลโพ้นของบุคคลและการรู้หนังสือเชิงหน้าที่เพื่อการแก้ปัญหาเชิงปฏิบัติ ความสามารถในการประมวลผลและอธิบายผลลัพธ์ ความเต็มใจและความสามารถในการใช้วิธีการรับรู้ในการแก้ปัญหาเชิงปฏิบัติ
เมตาหัวข้อ:การใช้แหล่งข้อมูลต่าง ๆ เพื่อรับข้อมูลทางเคมีความสามารถในการประเมินความน่าเชื่อถือเพื่อให้บรรลุผล ผลลัพธ์ดีวี สาขาวิชาชีพ;
ส่วนตัว:ความสามารถในการใช้ความสำเร็จของวิทยาศาสตร์เคมีและเทคโนโลยีเคมีสมัยใหม่เพื่อปรับปรุงการพัฒนาทางปัญญาของตนเองในสาขาที่เลือก กิจกรรมระดับมืออาชีพ;
เวลามาตรฐาน: 2 ชั่วโมง
ประเภทของบทเรียน:บรรยาย.
แผนการเรียน:
1. การเชื่อมต่อโลหะ ตาข่ายคริสตัลโลหะและพันธะเคมีของโลหะ
2. คุณสมบัติทางกายภาพของโลหะ
3. สถานะรวมของสาร การเปลี่ยนแปลงของสารจากสถานะการรวมกลุ่มหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง
4. พันธะไฮโดรเจน
อุปกรณ์:ตารางธาตุ องค์ประกอบทางเคมี, โครงตาข่ายคริสตัล, เอกสารแจก.
วรรณกรรม:
1. เคมี ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11: หนังสือเรียน เพื่อการศึกษาทั่วไป องค์กร G.E. Rudzitis, F.G. เฟลด์แมน. – อ.: การศึกษา, 2557. -208 น.: ป่วย..
2. เคมีสำหรับวิชาชีพและเทคนิคเฉพาะทาง: หนังสือเรียนสำหรับนักศึกษา สถาบัน ศาสตราจารย์ การศึกษา / O.S. Gabrielyan, I.G. ออสโตรมอฟ – ฉบับที่ 5, ลบแล้ว. – อ.: ศูนย์สำนักพิมพ์ “Academy”, 2560. – 272 หน้า. พร้อมสี. ป่วย.
ครู: Tubaltseva Yu.N.
ของแข็งส่วนใหญ่มี ผลึกโครงสร้างอันเป็นลักษณะเฉพาะ การจัดเรียงอนุภาคที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด- หากคุณเชื่อมต่ออนุภาคด้วยเส้นธรรมดา คุณจะได้กรอบพื้นที่ที่เรียกว่า ตาข่ายคริสตัล- จุดที่อนุภาคคริสตัลตั้งอยู่เรียกว่าโหนดขัดแตะ โหนดของโครงตาข่ายจินตภาพอาจมีอะตอม ไอออน หรือโมเลกุล
ขึ้นอยู่กับลักษณะของอนุภาคที่อยู่ที่โหนดและลักษณะของการเชื่อมต่อระหว่างกันนั้น ตาข่ายคริสตัลสี่ประเภทมีความโดดเด่น: ไอออนิก, โลหะ, อะตอมและโมเลกุล
อิออน เรียกว่าตาข่ายซึ่งมีไอออนอยู่ในโหนด
พวกมันถูกสร้างขึ้นจากสารที่มีพันธะไอออนิก ที่โหนดของขัดแตะจะมีค่าบวกและ ไอออนลบเชื่อมต่อกันด้วยปฏิกิริยาทางไฟฟ้าสถิต
โครงผลึกไอออนิกมีเกลือ ด่าง ออกไซด์ของโลหะที่ใช้งานอยู่- ไอออนอาจเป็นแบบง่ายหรือซับซ้อนก็ได้ ตัวอย่างเช่น ที่บริเวณโครงตาข่ายของโซเดียมคลอไรด์จะมีโซเดียมไอออนเชิงเดี่ยว Na และคลอรีน Cl − และที่บริเวณโครงตาข่ายของโพแทสเซียมซัลเฟต โพแทสเซียมไอออนเชิงเดี่ยว K และไอออนซัลเฟตเชิงซ้อน S O 4 2 − สลับกัน
พันธะระหว่างไอออนในผลึกดังกล่าวมีความแข็งแรง ดังนั้นสารไอออนิกจึงเป็นของแข็ง ทนไฟ และไม่ระเหย สารดังกล่าวก็ดี ละลายในน้ำ.
ตาข่ายคริสตัลของโซเดียมคลอไรด์
ผลึกโซเดียมคลอไรด์
โลหะ เรียกว่าแลตทิซซึ่งประกอบด้วยไอออนบวก อะตอมของโลหะ และอิเล็กตรอนอิสระ
เกิดจากสารที่มีพันธะโลหะ ที่โหนดของโครงตาข่ายโลหะจะมีอะตอมและไอออน (ไม่ว่าจะเป็นอะตอมหรือไอออนซึ่งอะตอมจะหมุนไปได้อย่างง่ายดายโดยยอมให้อิเล็กตรอนด้านนอกเพื่อการใช้งานทั่วไป)
โปรยคริสตัลดังกล่าวเป็นลักษณะของสารธรรมดาของโลหะและโลหะผสม
จุดหลอมเหลวของโลหะอาจแตกต่างกัน (จาก \(–37\) °C สำหรับปรอทไปจนถึงสองถึงสามพันองศา) แต่โลหะทุกชนิดมีลักษณะเฉพาะ เงางามเป็นโลหะ, ความอ่อนตัว, ความเหนียว, มีช่วงเวลาที่ดี ไฟฟ้า และความอบอุ่น
ตาข่ายคริสตัลโลหะ
ฮาร์ดแวร์
ตาข่ายอะตอมเรียกว่าตาข่ายคริสตัลที่โหนดซึ่งมีอะตอมแต่ละอะตอมเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์
เพชรมีโครงตาข่ายประเภทนี้ - หนึ่งในการปรับเปลี่ยนคาร์บอนแบบ allotropic สารที่มีอะตอมคริสตัลขัดแตะได้แก่ กราไฟท์ ซิลิคอน โบรอน และเจอร์เมเนียมตลอดจนสารเชิงซ้อน เช่น คาร์บอรันดัม SiC และ ซิลิกา ควอตซ์ หินคริสตัล ทรายซึ่งรวมถึงซิลิคอนออกไซด์ (\(IV\)) Si O 2
สารดังกล่าวมีลักษณะเฉพาะ มีความแข็งแรงสูงและความแข็ง ดังนั้นเพชรจึงเป็นสารธรรมชาติที่แข็งที่สุด สารที่มีอะตอมคริสตัลขัดแตะมีมาก อุณหภูมิสูงละลายและกำลังเดือดตัวอย่างเช่น จุดหลอมเหลวของซิลิกาคือ \(1728\) °C ในขณะที่กราไฟท์จะสูงกว่า - \(4000\) °C ผลึกอะตอมไม่ละลายน้ำในทางปฏิบัติ
ตาข่ายคริสตัลเพชร
เพชร
โมเลกุล เรียกว่าโปรยซึ่งตรงโหนดที่มีโมเลกุลเชื่อมต่อกันด้วยปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอ
แม้ว่าอะตอมภายในโมเลกุลจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งมาก แต่แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอก็ทำหน้าที่ระหว่างโมเลกุลด้วยกัน ดังนั้นผลึกโมเลกุลจึงมี ความแข็งแรงต่ำและความแข็ง จุดหลอมเหลวต่ำและกำลังเดือด มากมาย สารโมเลกุลที่อุณหภูมิห้องจะเป็นของเหลวและก๊าซ สารดังกล่าวมีความผันผวน ตัวอย่างเช่น ผลึกไอโอดีนและคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เป็นของแข็ง (\(IV\)) (“น้ำแข็งแห้ง”) จะระเหยออกไปโดยไม่เปลี่ยนเป็นสถานะของเหลว สารโมเลกุลบางชนิดก็มี กลิ่น .
ขัดแตะประเภทนี้มีสารง่าย ๆ ในสถานะของแข็งของการรวมตัว: ก๊าซมีตระกูลที่มีโมเลกุลเชิงเดี่ยว (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ) เช่นเดียวกับอโลหะที่มีสองและ โมเลกุลโพลีอะตอมมิก (H 2, O 2, N 2, Cl 2, ฉัน 2, O 3, P 4, S 8)
พวกมันมีตาข่ายคริสตัลโมเลกุลรวมถึงสารที่มีพันธะโควาเลนต์: น้ำ - น้ำแข็ง, แอมโมเนียที่เป็นของแข็ง, กรด, ออกไซด์ที่ไม่ใช่โลหะ- ส่วนใหญ่ สารประกอบอินทรีย์ ยังเป็นผลึกโมเลกุล (แนฟทาลีน, น้ำตาล, กลูโคส)
สารใดๆ ในธรรมชาติ ดังที่ทราบกันดีว่าประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กกว่า ในทางกลับกันจะเชื่อมต่อกันและสร้างโครงสร้างบางอย่างซึ่งกำหนดคุณสมบัติของสารเฉพาะ
อะตอมเป็นลักษณะเฉพาะและเกิดขึ้นเมื่อใด อุณหภูมิต่ำและ ความดันโลหิตสูง- ที่จริงแล้วต้องขอบคุณสิ่งนี้ที่ทำให้โลหะและวัสดุอื่น ๆ อีกจำนวนหนึ่งได้รับความแข็งแกร่งตามลักษณะเฉพาะ
โครงสร้างของสารดังกล่าวในระดับโมเลกุลดูเหมือนโครงผลึกซึ่งแต่ละอะตอมเชื่อมต่อกับเพื่อนบ้านด้วยการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งที่สุดในธรรมชาตินั่นคือพันธะโควาเลนต์ องค์ประกอบที่เล็กที่สุดทั้งหมดที่ประกอบเป็นโครงสร้างจะถูกจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบและมีช่วงเวลาที่แน่นอน เป็นตัวแทนของตารางในมุมที่อะตอมตั้งอยู่ซึ่งล้อมรอบด้วยดาวเทียมจำนวนเท่ากันเสมอตาข่ายคริสตัลอะตอมจึงไม่เปลี่ยนโครงสร้างของมัน เป็นที่ทราบกันดีว่าโครงสร้างของโลหะบริสุทธิ์หรือโลหะผสมสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการให้ความร้อนเท่านั้น ในกรณีนี้ ยิ่งอุณหภูมิสูงเท่าใด พันธะในโครงตาข่ายก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น
กล่าวอีกนัยหนึ่ง ตาข่ายคริสตัลอะตอมเป็นกุญแจสำคัญในความแข็งแกร่งและความแข็งของวัสดุ อย่างไรก็ตาม ก็ควรคำนึงถึงการจัดเรียงอะตอมด้วย สารต่างๆอาจแตกต่างกันซึ่งในทางกลับกันจะส่งผลต่อระดับความแข็งแกร่ง ตัวอย่างเช่น เพชรและกราไฟต์ซึ่งมีอะตอมของคาร์บอนเหมือนกัน มีความแตกต่างกันอย่างมากในแง่ของความแข็งแกร่ง เพชรอยู่บนโลก แต่กราไฟต์สามารถขัดผิวและแตกหักได้ ความจริงก็คือในโครงตาข่ายคริสตัลของกราไฟท์ อะตอมถูกจัดเรียงเป็นชั้นๆ แต่ละชั้นมีลักษณะคล้ายรวงผึ้ง ซึ่งมีอะตอมของคาร์บอนเชื่อมกันค่อนข้างหลวม โครงสร้างนี้ทำให้ไส้ดินสอแตกเป็นชั้นๆ: เมื่อหัก กราไฟท์บางส่วนก็จะหลุดลอกออก อีกประการหนึ่งคือเพชรซึ่งเป็นโครงตาข่ายคริสตัลซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนที่ตื่นเต้นซึ่งก็คือสิ่งที่สามารถสร้างพันธะที่แข็งแกร่งได้ 4 อัน มันเป็นไปไม่ได้เลยที่จะทำลายข้อต่อดังกล่าว
นอกจากนี้โครงโลหะคริสตัลยังมีลักษณะบางอย่าง:
1. คาบขัดแตะ- ปริมาณที่กำหนดระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของอะตอมสองอะตอมที่อยู่ติดกัน โดยวัดตามขอบของโครงขัดแตะ การกำหนดที่ยอมรับโดยทั่วไปไม่แตกต่างจากการกำหนดในคณิตศาสตร์: a, b, c คือความยาว ความกว้าง ความสูงของโครงตาข่าย ตามลำดับ เห็นได้ชัดว่าขนาดของรูปนั้นเล็กมากจนวัดระยะทางในหน่วยวัดที่เล็กที่สุด - หนึ่งในสิบของนาโนเมตรหรือ อังสตรอม.
2. K - หมายเลขประสานงาน- ตัวบ่งชี้ที่กำหนดความหนาแน่นของการอัดแน่นของอะตอมภายในตาข่ายเดียว ดังนั้น ความหนาแน่นของมันก็จะยิ่งมากขึ้น ยิ่งจำนวน K ยิ่งสูง จริงๆ แล้ว ตัวเลขนี้แสดงถึงจำนวนอะตอมที่อยู่ใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และอยู่ห่างจากอะตอมที่กำลังศึกษาเท่ากัน
3. พื้นฐานขัดแตะ- เป็นปริมาณที่แสดงลักษณะความหนาแน่นของโครงตาข่ายด้วย เป็นตัวแทน จำนวนทั้งหมดอะตอมที่อยู่ในเซลล์เฉพาะที่กำลังศึกษาอยู่
4. ปัจจัยความกะทัดรัดวัดโดยการคำนวณปริมาตรรวมของขัดแตะหารด้วยปริมาตรที่อะตอมทั้งหมดในนั้นครอบครอง เช่นเดียวกับสองค่าก่อนหน้านี้ ค่านี้สะท้อนถึงความหนาแน่นของโครงตาข่ายที่กำลังศึกษา
เราได้พิจารณาสารเพียงไม่กี่ชนิดที่มีโครงผลึกอะตอมมิก ในขณะเดียวกันก็มีคนจำนวนมาก แม้จะมีความหลากหลายมาก แต่โครงตาข่ายอะตอมแบบผลึกก็รวมหน่วยที่เชื่อมต่อกันด้วยวิธีการเสมอ (มีขั้วหรือไม่มีขั้ว) นอกจากนี้สารดังกล่าวแทบไม่ละลายในน้ำและมีคุณลักษณะการนำความร้อนต่ำ
โดยธรรมชาติแล้ว ผลึกขัดแตะมีสามประเภท ได้แก่ ลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางลำตัว ลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางที่ใบหน้า และหกเหลี่ยมที่อัดแน่น
มาพูดถึงของแข็งกันดีกว่า ของแข็งสามารถแบ่งออกเป็นสอง กลุ่มใหญ่: สัณฐานและ ผลึก- เราจะแยกพวกมันออกตามหลักการว่าจะมีระเบียบหรือไม่
ใน สารอสัณฐานโมเลกุลจะถูกจัดเรียงแบบสุ่ม ไม่มีรูปแบบในการจัดวางเชิงพื้นที่ โดยพื้นฐานแล้ว สารอสัณฐานเป็นของเหลวที่มีความหนืดมาก จึงมีความหนืดมากจนเป็นของแข็ง
ดังนั้นชื่อ: “a-” – อนุภาคลบ, “morphe” – รูปแบบ สารอสัณฐานได้แก่ แก้ว เรซิน ขี้ผึ้ง พาราฟิน สบู่
การขาดความเป็นระเบียบในการจัดเรียงอนุภาคทำให้เกิด คุณสมบัติทางกายภาพร่างกายอสัณฐาน: พวกเขา ไม่มีจุดหลอมเหลวคงที่- เมื่อร้อนขึ้น ความหนืดจะค่อยๆ ลดลง และค่อยๆ กลายเป็นสถานะของเหลวด้วย
ตรงกันข้ามกับสารอสัณฐาน มีสารที่เป็นผลึก อนุภาคของสารที่เป็นผลึกมีการเรียงลำดับเชิงพื้นที่ โครงสร้างที่ถูกต้องของการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของอนุภาคในสารผลึกนี้เรียกว่า ตาข่ายคริสตัล.
ต่างจากร่างอสัณฐาน สารที่เป็นผลึก มีจุดหลอมเหลวคงที่
ขึ้นอยู่กับว่ามีอนุภาคอะไรบ้าง โหนดขัดแตะและการเชื่อมต่อใดที่ยึดพวกเขาไว้ด้วยกันทำให้พวกเขาแตกต่าง: โมเลกุล, อะตอม, อิออนและ โลหะตะแกรง
เหตุใดจึงสำคัญโดยพื้นฐานที่ต้องทราบว่าสารที่มีโครงผลึกชนิดใดมี มันกำหนดอะไร? ทั้งหมด. โครงสร้างเป็นตัวกำหนดวิธีการ คุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ของสาร.
ตัวอย่างที่ง่ายที่สุด: ดีเอ็นเอ ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลกนั้นถูกสร้างขึ้นจากชุดเดียวกัน ส่วนประกอบโครงสร้าง: นิวคลีโอไทด์สี่ชนิด และสิ่งมีชีวิตที่หลากหลาย ทั้งหมดนี้ถูกกำหนดโดยโครงสร้าง: ลำดับของการจัดเรียงนิวคลีโอไทด์เหล่านี้
ตาข่ายคริสตัลโมเลกุล
ตัวอย่างทั่วไปคือน้ำในสถานะของแข็ง (น้ำแข็ง) โมเลกุลทั้งหมดอยู่ที่บริเวณโครงตาข่าย และเก็บไว้ด้วยกัน ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล: พันธะไฮโดรเจน, แรงฟาน เดอร์ วาลส์
พันธะเหล่านี้อ่อนแอ ดังนั้นโครงตาข่ายโมเลกุลจึงอ่อนแอ เปราะบางที่สุดจึงมีจุดหลอมเหลวของสารดังกล่าวต่ำ
ดี สัญญาณการวินิจฉัย: ถ้ามีสาร สภาวะปกติสถานะของเหลวหรือก๊าซ และ/หรือมีกลิ่น - เป็นไปได้มากว่าสารนี้จะมีโครงผลึกโมเลกุล ท้ายที่สุดแล้ว สถานะของของเหลวและก๊าซเป็นผลมาจากการที่โมเลกุลบนพื้นผิวของคริสตัลเกาะติดได้ไม่ดี (พันธะอ่อนแอ) และพวกเขาก็ “ตกตะลึง” คุณสมบัตินี้เรียกว่าความผันผวน และโมเลกุลที่แฟบกระจายในอากาศไปถึงอวัยวะรับกลิ่นของเราซึ่งรู้สึกได้ว่าเป็นกลิ่น
พวกเขามีตาข่ายคริสตัลโมเลกุล:
- สารง่ายๆ บางชนิดของอโลหะ: I 2, P, S (นั่นคือ อโลหะทั้งหมดที่ไม่มีตาข่ายอะตอม)
- เกือบทั้งหมด อินทรียฺวัตถุ (ยกเว้นเกลือ).
- และตามที่กล่าวไว้ข้างต้น สารภายใต้สภาวะปกติจะเป็นของเหลวหรือก๊าซ (ถูกแช่แข็ง) และ/หรือไม่มีกลิ่น (NH 3, O 2, H 2 O, กรด, CO 2)
ตาข่ายคริสตัลอะตอม
ในโหนดของโครงตาข่ายคริสตัลอะตอมนั้นตรงกันข้ามกับโมเลกุล แต่ละอะตอม- ปรากฎว่าโครงตาข่ายนั้นยึดติดกันด้วยพันธะโควาเลนต์ (ท้ายที่สุด พวกมันคือพันธะอะตอมที่เป็นกลาง)
ตัวอย่างคลาสสิกคือมาตรฐานของความแข็งแรงและความแข็ง - เพชร (โดยธรรมชาติทางเคมีมันเป็นสารอย่างง่าย - คาร์บอน) ติดต่อ: โควาเลนต์ไม่มีขั้วเนื่องจากโครงตาข่ายนั้นเกิดจากอะตอมของคาร์บอนเท่านั้น
แต่ ตัวอย่างเช่น ในคริสตัลควอตซ์ ( สูตรเคมีซึ่ง SiO 2) คืออะตอมของ Si และ O ดังนั้นพันธะ ขั้วโลกโควาเลนต์.
คุณสมบัติทางกายภาพของสารที่มีตาข่ายคริสตัลอะตอม:
- ความแข็งแกร่งความแข็ง
- จุดหลอมเหลวสูง (การหักเหของแสง)
- สารไม่ระเหย
- ไม่ละลายน้ำ (ทั้งในน้ำหรือในตัวทำละลายอื่น ๆ )
คุณสมบัติทั้งหมดนี้เกิดจากความแข็งแรงของพันธะโควาเลนต์
มีสารไม่กี่ชนิดในตาข่ายคริสตัลอะตอม ไม่มีรูปแบบเฉพาะ ดังนั้นคุณเพียงแค่ต้องจำไว้:
- การดัดแปลงแบบ Allotropic ของคาร์บอน (C): เพชร, กราไฟท์
- โบรอน (B), ซิลิคอน (Si), เจอร์เมเนียม (Ge)
- การปรับเปลี่ยนฟอสฟอรัสแบบ allotropic เพียงสองครั้งเท่านั้นที่มีโครงตาข่ายคริสตัลอะตอม: ฟอสฟอรัสแดงและฟอสฟอรัสดำ (ฟอสฟอรัสขาวมีโครงผลึกโมเลกุล)
- SiC – คาร์บอรันดัม (ซิลิคอนคาร์ไบด์)
- BN – โบรอนไนไตรด์
- ซิลิกา หินคริสตัล ควอตซ์ ทรายแม่น้ำ - สารทั้งหมดนี้มีองค์ประกอบ SiO 2
- คอรันดัม, ทับทิม, ไพลิน - สารเหล่านี้มีองค์ประกอบ Al 2 O 3
คำถามเกิดขึ้นอย่างแน่นอน: C เป็นทั้งเพชรและกราไฟต์ แต่มีความแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง กล่าวคือ กราไฟต์มีความทึบแสง มีคราบ และนำไฟฟ้า ในขณะที่เพชรมีความโปร่งใส ไม่เป็นคราบ และไม่นำไฟฟ้า ต่างกันที่โครงสร้าง
ทั้งสองเป็นตาข่ายอะตอม แต่ต่างกัน คุณสมบัติจึงต่างกัน
ตาข่ายคริสตัลไอออนิก
ตัวอย่างคลาสสิก: เกลือ: โซเดียมคลอไรด์ ที่โหนดขัดแตะมีอยู่ ไอออนแต่ละตัว: นา + และ Cl – . โครงตาข่ายนั้นถูกยึดไว้ด้วยแรงดึงดูดระหว่างไอออน (“บวก” ถูกดึงดูดไปยัง “ลบ”) นั่นคือ พันธะไอออนิก.
โครงผลึกไอออนิกค่อนข้างแข็งแกร่ง แต่เปราะบาง อุณหภูมิหลอมละลายของสารดังกล่าวค่อนข้างสูง (สูงกว่าโครงตาข่ายโลหะ แต่ต่ำกว่าของสารที่มีโครงตาข่ายอะตอม) หลายชนิดสามารถละลายได้ในน้ำ
ตามกฎแล้ว ไม่มีปัญหาในการกำหนดโครงตาข่ายคริสตัลไอออนิก: ในกรณีที่มีพันธะไอออนิก ตาข่ายคริสตัลไอออนิกก็อยู่ที่นั่นด้วย นี้: เกลือทั้งหมด, ออกไซด์ของโลหะ, ด่าง(และไฮดรอกไซด์พื้นฐานอื่นๆ)
ตาข่ายคริสตัลโลหะ
ตะแกรงเหล็กมีขายค่ะ สารโลหะอย่างง่าย- ก่อนหน้านี้เราได้กล่าวไว้ว่าความสง่างามทั้งหมดของพันธะโลหะสามารถเข้าใจได้เมื่อใช้ร่วมกับโครงตาข่ายคริสตัลเมทัลลิกเท่านั้น ถึงเวลาแล้ว
คุณสมบัติหลักของโลหะ: อิเล็กตรอนบน ระดับพลังงานภายนอกถูกเลี้ยงไม่ดีจึงถูกทิ้งง่าย เมื่อสูญเสียอิเล็กตรอนไปโลหะก็จะกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก - ไอออนบวก:
นา 0 – 1e → นา +
ในโครงตาข่ายคริสตัลโลหะ กระบวนการปล่อยอิเล็กตรอนและอัตราขยายเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยอิเล็กตรอนถูกฉีกออกจากอะตอมของโลหะที่บริเวณโครงตาข่ายจุดเดียว ไอออนบวกจะเกิดขึ้น อิเล็กตรอนที่แยกออกมาจะถูกดึงดูดโดยไอออนบวกอื่น (หรืออันเดียวกัน): อะตอมที่เป็นกลางจะถูกสร้างขึ้นอีกครั้ง
โหนดของโครงตาข่ายคริสตัลโลหะมีทั้งอะตอมที่เป็นกลางและไอออนบวกของโลหะ และอิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ระหว่างโหนด:
อิเล็กตรอนอิสระเหล่านี้เรียกว่าแก๊สอิเล็กตรอน กำหนดคุณสมบัติทางกายภาพของสารโลหะธรรมดา:
- การนำความร้อนและไฟฟ้า
- เงางามเป็นโลหะ
- ความอ่อนตัวความเหนียว
นี่คือพันธะโลหะ: แคตไอออนของโลหะถูกดึงดูดโดยอะตอมที่เป็นกลาง และอิเล็กตรอนอิสระจะ "ติด" อะตอมทั้งหมดเข้าด้วยกัน
วิธีการกำหนดประเภทของโครงตาข่ายคริสตัล
ป.ส.มีอะไรบางอย่างอยู่ใน หลักสูตรของโรงเรียนและโปรแกรมการสอบ Unified State ในหัวข้อนี้เป็นสิ่งที่เราไม่เห็นด้วยโดยสิ้นเชิง กล่าวคือ: ลักษณะทั่วไปที่ว่าพันธะโลหะและอโลหะใด ๆ นั้นเป็นพันธะไอออนิก สมมติฐานนี้เกิดขึ้นโดยเจตนา เพื่อทำให้โปรแกรมง่ายขึ้น แต่สิ่งนี้นำไปสู่การบิดเบือน ขอบเขตระหว่างพันธะไอออนิกและโควาเลนต์นั้นขึ้นอยู่กับอำเภอใจ พันธบัตรแต่ละชนิดมีเปอร์เซ็นต์ "ไอออนิก" และ "โควาเลนซี" ของตัวเอง พันธะกับโลหะที่มีฤทธิ์ต่ำจะมี "ความเป็นไอออน" อยู่เล็กน้อย ซึ่งจะคล้ายกับพันธะโคเวเลนต์มากกว่า แต่ตามโปรแกรมการสอบ Unified State มันถูก "ปัดเศษ" ไปทางไอออนิก สิ่งนี้ทำให้เกิดสิ่งที่ไร้สาระในบางครั้ง ตัวอย่างเช่น Al 2 O 3 เป็นสารที่มีโครงผลึกอะตอมมิก ไอออนิกชนิดใดที่เราสามารถพูดถึงได้ที่นี่? มีเพียงพันธะโควาเลนต์เท่านั้นที่สามารถยึดอะตอมไว้ด้วยกันในลักษณะนี้ แต่ตามมาตรฐานโลหะ-ไม่ใช่โลหะ เราจัดประเภทพันธะนี้เป็นไอออนิก และเรามีความขัดแย้ง: โครงตาข่ายนั้นเป็นอะตอม แต่พันธะนั้นเป็นไอออนิก นี่คือสิ่งที่นำไปสู่ความเรียบง่ายมากเกินไป
ดังที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าสารสามารถมีอยู่ได้ในสถานะการรวมกลุ่มสามสถานะ: ก๊าซ, แข็งและ ของเหลว- ออกซิเจนซึ่ง สภาวะปกติอยู่ในสถานะก๊าซ ที่อุณหภูมิ -194 ° C จะกลายเป็นของเหลวสีน้ำเงิน และที่อุณหภูมิ -218.8 ° C จะเปลี่ยนเป็นมวลคล้ายหิมะที่มีผลึกสีน้ำเงิน
ช่วงอุณหภูมิของการมีอยู่ของสารในสถานะของแข็งนั้นพิจารณาจากจุดเดือดและจุดหลอมเหลว ของแข็งมี ผลึกและ สัณฐาน.
ยู สารอสัณฐานไม่มีจุดหลอมเหลวคงที่ - เมื่อถูกความร้อนจะค่อยๆอ่อนตัวลงและกลายเป็นสถานะของเหลว ตัวอย่างเช่นในสถานะนี้จะพบเรซินและดินน้ำมันหลายชนิด
สารที่เป็นผลึกมีความโดดเด่นด้วยการจัดเรียงอนุภาคอย่างสม่ำเสมอซึ่งประกอบด้วยอะตอม โมเลกุล และไอออน ณ จุดที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดในอวกาศ เมื่อจุดเหล่านี้เชื่อมต่อกันด้วยเส้นตรง กรอบเชิงพื้นที่จะถูกสร้างขึ้น เรียกว่าโครงตาข่ายคริสตัล เรียกว่าจุดที่อนุภาคคริสตัลอยู่ โหนดขัดแตะ
โหนดของโครงตาข่ายที่เราจินตนาการสามารถประกอบด้วยไอออน อะตอม และโมเลกุลได้ อนุภาคเหล่านี้มีการเคลื่อนที่แบบสั่น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ช่วงของการแกว่งเหล่านี้ก็จะเพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งนำไปสู่การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของร่างกาย
ขึ้นอยู่กับชนิดของอนุภาคที่อยู่ที่โหนดของโครงตาข่ายคริสตัลและลักษณะของการเชื่อมต่อระหว่างกัน โครงตาข่ายคริสตัลสี่ประเภทมีความโดดเด่น: อิออน, อะตอม, โมเลกุลและ โลหะ.
อิออนสิ่งเหล่านี้เรียกว่าโครงผลึกซึ่งมีไอออนอยู่ที่โหนด พวกมันถูกสร้างขึ้นจากสารที่มีพันธะไอออนิก ซึ่งสามารถจับทั้งไอออนเชิงเดี่ยว Na+, Cl- และ SO24-, OH- เชิงซ้อน ดังนั้นโครงผลึกไอออนิกจึงมีเกลือ ออกไซด์และไฮดรอกซิลของโลหะบางชนิด เช่น สารเหล่านั้นซึ่งมีพันธะเคมีไอออนิกอยู่ พิจารณาผลึกโซเดียมคลอไรด์ ซึ่งประกอบด้วย Na+ และ CL- ไอออนที่เป็นบวกสลับกัน พันธะระหว่างไอออนในผลึกดังกล่าวมีความเสถียรอย่างยิ่ง ด้วยเหตุนี้ สารที่มีโครงตาข่ายไอออนิกจึงมีความแข็งแรงและความแข็งค่อนข้างสูง พวกมันจึงทนไฟและไม่ระเหย
อะตอมโปรยคริสตัลคือโปรยคริสตัลที่มีโหนดประกอบด้วยอะตอมเดี่ยว ในโครงตาข่ายดังกล่าว อะตอมจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งมาก ตัวอย่างเช่น เพชรเป็นหนึ่งในการปรับเปลี่ยนคาร์บอนแบบ allotropic
สารที่มีโครงผลึกอะตอมมิกนั้นไม่ได้พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ ซึ่งรวมถึงโบรอนที่เป็นผลึก ซิลิคอน และเจอร์เมเนียม ตลอดจนสารเชิงซ้อน เช่น สารที่มีซิลิคอน (IV) ออกไซด์ - SiO 2: ซิลิกา ควอตซ์ ทราย หินคริสตัล
สารส่วนใหญ่ที่มีตาข่ายคริสตัลอะตอมมิกมีจุดหลอมเหลวที่สูงมาก (สำหรับเพชรนั้นมีอุณหภูมิสูงกว่า 3,500 ° C) สารดังกล่าวมีความแข็งแรงและแข็งและไม่ละลายในทางปฏิบัติ
โมเลกุลสิ่งเหล่านี้เรียกว่าผลึกโปรยซึ่งโมเลกุลจะอยู่ที่โหนด พันธะเคมีในโมเลกุลเหล่านี้อาจเป็นแบบขั้ว (HCl, H 2 0) หรือไม่มีขั้ว (N 2, O 3) และถึงแม้ว่าอะตอมภายในโมเลกุลจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งมาก แต่แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอก็ทำหน้าที่ระหว่างโมเลกุลด้วยกัน นั่นคือเหตุผลว่าทำไมสสารที่มีโครงผลึกโมเลกุลจึงมีลักษณะเฉพาะคือมีความแข็งต่ำ จุดหลอมเหลวต่ำ และความผันผวน
ตัวอย่างของสารดังกล่าว ได้แก่ น้ำที่เป็นของแข็ง - น้ำแข็ง, คาร์บอนมอนอกไซด์ที่เป็นของแข็ง (IV) - "น้ำแข็งแห้ง", ไฮโดรเจนคลอไรด์ที่เป็นของแข็งและไฮโดรเจนซัลไฟด์, สารเชิงเดี่ยวที่เป็นของแข็งที่เกิดจากหนึ่ง - (ก๊าซมีตระกูล), สอง - (H 2, O 2, CL 2 , N 2 , ฉัน 2), สาม - (O 3), สี่ - (P 4), โมเลกุลแปดอะตอม (S 8) สารประกอบอินทรีย์ที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่มีโครงผลึกโมเลกุล (แนฟทาลีน กลูโคส น้ำตาล)
เว็บไซต์ เมื่อคัดลอกเนื้อหาทั้งหมดหรือบางส่วน จำเป็นต้องมีลิงก์ไปยังแหล่งที่มา
