Тверді тіла перебувають у двох станах: аморфному і кристалічному. Аморфний стан характеризується хаотичним розміщенням частинок у просторі. Для аморфного стану характерна ізотропія властивостей, тобто фізичні властивості у різних напрямках однакові. Прикладом аморфного стану можуть бути скло, смола, пластмаса, твердий клей тощо. У кристалічному стані молекули, атоми чи іони речовин знаходяться тільки в певних точках простору, що мають назву вузлів кристалічної гратки.
Для кристалічного стану характерна анізотропія властивостей кристалу (міцність, електро- і теплопровідність, оптичні властивості тощо) у різних напрямках різні.
Типи кристалічних граток. Залежно від природи частинок, що містяться у вузлах кристалічної гратки, а також від характеру сил між ними, розрізняють такі основні типи кристалічних граток: молекулярні, атомні, іонні й металічні(табл.4.1).
Приклади речовин з різним типом кристалічних граток:
- молекулярні
а) неполярні молекули: Cl2, F2, Br2, I2, O2, N2, P4, S8, CH4, C2H2, CO2 тощо.
б) полярні молекули: H2O, NH3, HF, HCl, H2S, P2O5 SO3 та ін.
- атомні: C, Sі, As, Se, Sb, Te, SiC, BN та інші;
- іонні: оксиди лужних і лужноземельних металів, галоген іди, сульфіди та інші солі;
- металічні: Fe, Co, Ag, Cu, Al, Na та інші метали.
Для кристалічного стану речовини характерні явища ізо- і поліморфізму.
Ізоморфізм – це явище полягає в тому, що різні хімічні речовини мають однакову кристалічну гратку. Наприклад, галуни: KAl(SO4)2·12H2O; KFe(SO4)2·12H2O.
Поліморфізм – це явище, коли одна й та сама речовина має кілька кристалічних структур. Наприклад, оксид цинку має різні кристалічні гратки і відповідно забарвлення кристалів біле й жовте.
Таблиця 4.1
Основні характеристики кристалічних граток
| № з/п | Характеристика | Типи кристалічних граток | |||
| молекулярні | атомні | іонні | металічні | ||
| 1. | У вузлах кристалічних граток знаходяться | молекули речовин | атоми | іони протилежних знаків | іони металів |
| 2. | Природа зв’язку | сили Ван-дер-Ваальса | хімічна (ковалентний зв’язок) | електрична (кулонівська взаємодія) | металічна |
| 3. | Енергія зв’язку | мала (5-10 кДж/моль для неполярних; 15-20 кДж/моль для полярних) | сотні кДж/моль | сотні кДж/моль | сотні кДж/моль |
| 4. | Температура плавлення | низька | висока | висока | різна |
| 5. | Твердість | мала | висока | міцніші за молекулярні, проте слабкіші за атомні | різна (переважно висока) |
| 6. | Електропровідність | відсутня | відсутня | висока (у розчинах і росплавах) | висока електро- і теплопровідність |