Какие кристаллические структуры называют ионными, атомными, молекулярными и металлическими? Кристаллы каких веществ: алмаз, хлорид натрия, диоксид углерода, цинк — имеют указанные структуры?
Решение
В зависимости от природы частиц, образующих кристалл, и характера связи между ними различают четыре основные типа структур кристаллических веществ (кристаллических решеток) – атомную, ионную, металлическую и молекулярную.
В узлах атомной кристаллической решетки находятся атомы одинаковых или различных элементов, соединенные между собой ковалентными связями. В последнее время эти структуры часто относят к неорганическим полимерам. Типичными примерами таких веществ являются алмаз и кварц.
Ионные кристаллические решетки построены из положительно и отрицательно заряженных ионов, между которыми действуют электростатические (кулоновские) силы притяжения. Ионы могут быть простыми, например в кристалле NaCl и сложными, например в кристалле (NH4)2SO4. Структура ионного соединения, обусловленная максимальным притяжением между разноименными ионами и минимальным отталкиванием одноименных ионов, во многом определяется соотношением ионных радиусов катионов и анионов.
Металлическая кристаллическая решетка состоит из катионов металла, между которыми относительно свободно перемещаются валентные электроны. Отрицательный заряд таких электронов, иногда называемых электронным газом, компенсирует положительные заряды катионов металла и удерживает их в узлах кристаллической решетки.
В узлах молекулярной кристаллической решетки расположены молекулы, связанные между собой слабыми межмолекулярными связями. Характер межмолекулярных сил и энергия взаимодействия молекул определяется их природой: между неполярными молекулами действуют дисперсные силы; энергия взаимодействия между полярными молекулами складывается из дисперсных, ориентационных и индукционных сил.
Алмаз имеет атомную структуру.
Хлорид натрия имеет ионную структуру.
Диоксид углерода имеет молекулярную структуру.
Цинк имеет металлическую структуру.