Tipi di reticoli cristallini. Tipi di reticoli cristallini dei metalli

Quando si eseguono molte reazioni fisiche e chimiche, la sostanza passa in uno stato solido di aggregazione. Allo stesso tempo, le molecole e gli atomi tendono a stabilirsi in un ordine così spaziale che le forze di interazione tra le particelle di una sostanza sarebbero bilanciate il più possibile. Questo raggiunge la forza di un solido. Gli atomi, una volta occupati una certa posizione, fanno piccoli movimenti oscillatori, la cui ampiezza dipende dalla temperatura, ma la loro posizione nello spazio rimane fissa. Le forze di attrazione e repulsione si bilanciano a una certa distanza.

Idee moderne sulla struttura della materia

La scienza moderna afferma che un atomo è costituito da un nucleo carico che trasporta una carica positiva e da elettroni che portano cariche negative. Con una velocità di diverse migliaia di trilioni di giri al secondo, gli elettroni ruotano nelle loro orbite, creando una nuvola di elettroni attorno al nucleo. La carica positiva del nucleo è numericamente uguale alla carica negativa degli elettroni. Pertanto, l'atomo di materia rimane elettricamente neutro. Le possibili interazioni con altri atomi si verificano quando gli elettroni si staccano dall'atomo nativo, interrompendo in tal modo il bilancio elettrico. In un caso, gli atomi sono disposti in un certo ordine, che è chiamato il reticolo cristallino. Nell'altro, a causa della complessa interazione di nuclei ed elettroni, si combinano in molecole di vario tipo e complessità.

Definizione del reticolo cristallino

Nel complesso, i vari tipi di reticoli cristallini delle sostanze sono griglie con diverso orientamento spaziale, nei cui nodi ci sono ioni, molecole o atomi. Questa posizione spaziale geometrica stabile è chiamata il reticolo cristallino della materia. La distanza tra i nodi di una singola cella di cristallo è chiamata il periodo di identità. Gli angoli spaziali in cui si trovano i nodi della cella sono chiamati parametri. Secondo il metodo di costruzione dei collegamenti, i reticoli cristallini possono essere semplici, centrati sulla base, centrati sul fronte e centrati sul corpo. Se le particelle di materia si trovano solo negli angoli del parallelepipedo, tale reticolo è chiamato semplice. Un esempio di tale griglia è mostrato di seguito:

Se, a parte i nodi, le particelle di una sostanza si trovano nel mezzo delle diagonali spaziali, allora una tale costruzione di particelle in una sostanza è chiamata reticolo cristallino centrato sul corpo. Nella figura, questo tipo è mostrato visivamente.

Se, oltre ai nodi ai vertici del reticolo, c'è un nodo e in un punto in cui le diagonali immaginarie del parallelepipedo si intersecano, allora si ha un tipo di reticolo centrato sulla faccia.

Tipi di reticoli cristallini

Le varie microparticelle che compongono la sostanza determinano i diversi tipi di reticoli cristallini. Possono determinare il principio di costruzione della relazione tra microparticelle all'interno di un cristallo. Tipi fisici di reticoli cristallini - ionici, atomici e molecolari. Questo include anche vari tipi reticoli cristallini metalli. Lo studio dei principi della struttura interna degli elementi coinvolti nella chimica. Tipi di reticoli cristallini sono presentati in maggior dettaglio di seguito.

Reticoli cristallini ionici

Tipi di dati i reticoli cristallini sono presenti in composti con un tipo di legame ionico. In questo caso, i siti del reticolo contengono ioni con carica elettrica opposta. A causa del campo elettromagnetico, le forze dell'interazione tra gli ioni sono piuttosto forti e ciò causa le proprietà fisiche della sostanza. Le solite caratteristiche sono la refrattarietà, la densità, la durezza e la capacità di condurre corrente elettrica. I tipi ionici di reticoli cristallini sono presenti in sostanze come sale, nitrato di potassio e altro

Lattici cristallini atomici

Questo tipo di struttura della sostanza è inerente agli elementi la cui struttura è determinata da un legame chimico covalente. Tipi di reticoli cristallini di questo tipo contengono atomi separati nei nodi, che sono interconnessi da forti legami covalenti. Un simile tipo di legame si verifica quando due atomi identici "condividono" elettroni, formando così una coppia comune di elettroni per atomi vicini. A causa di questa interazione, i legami covalenti legano in modo uniforme e forte gli atomi in un certo ordine. Elementi chimici che contengono tipi atomici di reticoli cristallini, hanno durezza, alto punto di fusione, cattiva condotta corrente elettrica e chimicamente inattivo. Esempi classici di elementi con una struttura interna simile includono diamante, silicio, germanio e boro.

Reticoli molecolari

Le sostanze che hanno un tipo molecolare del reticolo cristallino sono un sistema di molecole stabili, interagenti e ravvicinate che si trovano nei siti del reticolo cristallino. In tali composti, le molecole mantengono la loro posizione spaziale nelle fasi gassose, liquide e solide. Nei siti di un cristallo, le molecole sono tenute da deboli forze di van der Waals, che sono decine di volte più deboli delle forze di interazione ionica.

Le molecole che formano cristalli possono essere sia polari che non polari. A causa del movimento spontaneo degli elettroni e delle oscillazioni dei nuclei nelle molecole, l'equilibrio elettrico può spostarsi - è così che si verifica un momento di dipolo elettrico istantaneo. Dipoli correttamente orientati creano forze attrattive nel reticolo. Anidride carbonica e paraffina sono esempi tipici di elementi con un reticolo molecolare.

Reticoli di cristallo metallico

Il legame metallico è più flessibile e plastico di quello ionico, sebbene possa sembrare che entrambi siano basati sullo stesso principio. I tipi di reticoli cristallini dei metalli spiegano le loro proprietà tipiche, come ad esempio la resistenza meccanica, la conduttività termica ed elettrica e la fusibilità.

Una caratteristica distintiva del reticolo cristallino metallico è la presenza di ioni metallici (cationi) caricati positivamente nei siti di questo reticolo. Tra i nodi ci sono elettroni che sono direttamente coinvolti nella creazione di un campo elettrico attorno al reticolo. Il numero di elettroni che si muovono all'interno di questo reticolo cristallino è chiamato gas di elettroni. In assenza di un campo elettrico, gli elettroni liberi eseguono un movimento caotico, interagendo casualmente con ioni reticolari. Ciascuna di queste interazioni cambia la quantità di moto e la direzione del movimento della particella carica negativamente. Gli elettroni nel loro campo elettrico attraggono i cationi a se stessi, bilanciando la loro reciproca repulsione. Sebbene gli elettroni siano considerati liberi, la loro energia non è sufficiente per lasciare il reticolo cristallino, quindi queste particelle cariche sono sempre entro i suoi limiti.

La presenza di un campo elettrico fornisce ulteriore energia al gas degli elettroni. Il collegamento con gli ioni nel reticolo cristallino dei metalli non è durevole, quindi gli elettroni lasciano facilmente i suoi limiti. Gli elettroni si muovono lungo le linee elettriche, lasciandosi dietro ioni con carica positiva.

risultati

La chimica presta molta attenzione allo studio della struttura interna della materia. I tipi di reticoli cristallini di vari elementi determinano quasi l'intero spettro delle loro proprietà. Agendo sui cristalli e modificando la loro struttura interna, è possibile ottenere il miglioramento delle proprietà desiderate della sostanza e rimuovere indesiderabili, convertire elementi chimici. Pertanto, lo studio della struttura interna del mondo circostante può aiutare a conoscere l'essenza e i principi della struttura dell'universo.