Атомні кристалічні ґратки

На відміну від йонних і металічних кристалів, які складаються з йонів, а також на відміну від молекулярних кристалів, які складаються з молекул, атомні кристали мають ґратку, побудовану з атомів, що з'єднані один з одним міцними ковалентними зв'язками. В таких структурах неможливо виділити структурну одиницю, яку можна називати молекулою, кожний кристал являє собою одну велику молекулу. Саме тому такі кристали називають ще надмолекулярними.

Всі атоми в атомних структурах міцно зв'язані один з одним ковалентними зв'язками. Щоб їх зруйнувати, необхідна дуже велика кількість енергії. Саме тому речовини з атомною кристалічною ґраткою мають дуже високі температури плавлення і кипіння. Вони не розчинні у воді та в інших розчинниках. Як ви пам'ятаєте, ковалентні зв’язки чітко спрямовані по певних напрямках, тому атоми в кристалічній ґратці мають розташовуватися тільки у чітко визначених місцях і на певній відстані один від одного. Зсув атома зі свого місця призводить до руйнування ковалентного зв'язку, а для цього необхідно багато енергії. Тому речовини з атомною ґраткою дуже тверді, не пластичні і не крихкі.

Поширеним прикладом речовини з атомною кристалічною ґраткою є алмаз — найтвердіша речовина із всіх відомих. Атоми Карбону утворюють чотири одинарні ковалентні зв'язки, спрямовані до вершин правильного тетраедра, у центрі якого розташовується атом Карбону. Таким чином, із цим центральним атомом можуть бути зв'язані чотири інші атоми Карбону. Кожний з них зв'язується ще з трьома іншими атомами Карбону тощо. У такий спосіб будується тривимірна ґратка, складена винятково з атомів Карбону. Завдяки цьому алмаз є найтвердішою речовиною, а її температура плавлення становить приблизно 3500 °С.

Подібну ґратку утворюють атоми Силіцію і Оксигену у кварці. Графіт також має атомну кристалічну ґратку, але, на відміну від алмазу і кварцу, в графіті кожен атом Карбону утворює три ковалентні зв’язки із трьома іншими атомами Карбону; при цьому утворюється плоска «сітка із шестикутників». Кожний з шарів, утворених атомами Карбону, характеризується ковалентними зв'язками усередині кожного шару, а шари один з одним зв'язані слабкими зв'язками. Завдяки цьому шари легко зсунути один відносно одного, якщо прикласти навіть невелике зусилля. Цим пояснюються, наприклад, «пишучі» властивості графіту. На відміну від алмаза графіт добре проводить електричний струм, але електрони можуть пересуватися тільки в одному напрямку: уздовж площини шестикутників, а навпаки — у перпендикулярному напрямку — графіт практично не проводить електричний струм.

Додаток 2

Слайд 1

Слайд 2

Слайд 3

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Додаток 3

Додаток 4

Додаток 5

Додаток 6

Тести для самоконтролю

Поиск по сайту: