Кристаллические структуры нафталина С10Н8 (1), серого селена (2) и нитрила бора BN (3). - раздел Химия, УСТРОЙСТВО ВЕЩЕСТВА Шаровые Упаковки Содержат В Себе Пустоты, Имеющие Вполне Определённые Очерт...
Шаровые упаковки содержат в себе пустоты, имеющие вполне определённые очертания. Так, в структурах меди и магния есть пустоты, окружённые четырьмя шарами (тетраэдрические пустоты) и, кроме того, пустоты, окружённые шестью шарами (октаэдрические пустоты). Иногда кристаллические структуры, состоящие из атомов двух элементов, выглядят как плотные упаковки шаров одного сорта, в которых шары другого сорта размещаются в тех или иных пустотах. Например, поваренная соль NaCl представляет собой шаровую упаковку ионов хлора (точно такую же, какую мы наблюдаем в кристаллах меди), а в её октаэдрических пустотах располагаются ионы натрия.
Совсем иной вид имеют структуры кристаллов, построенных из молекул. К их числу относятся некоторые не-
органические (Cl2,I2, P4, S8) и все органические вещества, кроме полимеров. Характерным примером может служить кристаллический нафталин. Это гетеродесмическая (от греч. «гетерос» — «разный») островная структура. В роли «острова» (содержащего конечное число атомов) выступает молекула нафталина, имеющая состав C10H8. Связи в молекулах обычно ковалентные, между молекулами — вандерваальсовы.
Бывает и так, что атомы, соединённые химическими связями, образуют бесконечную цепь, бесконечный слой или бесконечный каркас, причём в последнем случае имеются и другие атомы, располагающиеся в полостях этого каркаса. Так построены цепочечные, слоистые и каркасные гетеродесмические структуры. Примером цепочечной структуры может служить кристаллический селен (так называемый серый селен, обладающий полупроводниковыми свойствами). Слоистое строение имеет, в частности, нитрид бора BN. В минерале перовските СаТiO3 атомы титана и кислорода, соединённые ковалентными связями, совместно образуют пространственный каркас, а атомы кальция располагаются в полостях этого каркаса и связаны с атомами кислорода слабее, чем атомы титана.
Науке известно пространственное расположение атомов в кристаллах многих сотен тысяч химических соединений. Иногда очень простое, иногда чрезвычайно замысловатое, оно естественно наводит на мысль об архитектуре. Внутри кристалла, как и внутри большого здания, можно иной раз найти обширные «залы», извилистые «переходы», «этажи» и закрученные по спирали «лестницы». И весь этот «интерьер» находится в строгом соответствии с «экстерьером» — внешней огранкой кристалла.
Все темы данного раздела:
ИЗ ЧЕГО СДЕЛАН МИР
У ИСТОКОВ
АТОМИСТИЧЕСКОЙ
ТЕОРИИ
Современные понятия элемента, атома и простого вещества, молекулы как совокупности связанных между собой атомов сформировались сравнитель
Самая важная информация.
телец, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к другому. В одной этой фразе... содержится невероятно
О природе вещей». Издание 1563 г.
С помощью атомистической теории древние философы пытались объяснить разнообразие форм материального мира. Например, логично было предположить, что существуют разные «сорта» атомов, отличающиеся р
Форма атомных орбиталей.
не имеющих заряда нейтронов (n; от лат. neutrum — «ни то, ни другое»). Только ядро атома водорода состоит из единственного протона. Число протонов в ядре (Z) определяет атом
От порядкового номера элемента.
При переходе от твёрдого состояния вещества к газообразному взаимодействие между частицами ослабевает.
Справа — термометр конца XIX в. со шкалами по Реомюру и Цельсию.
чем в жидком. Одним из исключений является вода, плотность которой при нормальном давлении выше плотности льда.
Большинство твёрдых веществ находится в кристаллической форме: их ча
Кристаллического (1) и аморфного (2) вещества.
«НЕОБЫЧНЫЕ» СОСТОЯНИЯ МАТЕРИИ
Плазма— электрически нейтральный, сильно ионизированный газ, состоящий из положительно заряженных ионов, электронов и нейтральных молекул.
Плазменная горелка.
материалы называются ситаллами. Они обладают ценными механическими, оптическими и электрическими свойствами, которые можно целенаправленно менять, изменяя химический состав стёкол.
ВОЛШЕБНОЕ ЧИСЛО ХИМИКОВ
ВНАЧАЛЕ БЫЛА СТЕХИОМЕТРИЯ...
Выдающийся немецкий философ Иммануил Кант как-то заметил, что в некоторых ветвях естественных наук истинной науки столько, сколько в них математики. Эти слов
Давление газа обусловлено ударами молекул о стенки сосуда.
«ПОДШТАННИКИ ИЗ ХЛОРА»
В 30-х гг. XIX в. французский химик Жан Батист Дюма (1800— 1884) исследовал реакцию замещения водорода хлором в органических соединениях. В частности, при хлорирова
Вильгельм Оствальд.
содержаться одинаковое число молекул. То есть измеряя массу веществ в граммах, химики как бы оперировали молекулами.
Так в химии появилась величина, которую называли грамм-молекулой или м
Фридрих Август Кекуле.
Основные понятия химии — «атом» и «молекула». Атомов известно лишь немногим более 100 видов, а вот молекул — свыше 18 млн. Столь богатое разнообразие обусловлено тем, что атомы разных элементов, в
Связки, содержащие от двух до шести шаров, максимально удалённых друг от друга.
Рассмотрим молекулы с четырьмя электронными парами, находящимися в вершинах тетраэдра. В молекуле CF4 (тип АХ4) все пары принадлежат химическим связям, поэтому атомы фтора т
Силы, действующие в молекулярном ионе H+2 при его образовании из атомов.
куле СО равен -1. Молекула в целом электронейтральна, поэтому заряд на атоме кислорода равен +1.
Следует заметить, что истинные заряды на атомах почти всегда меньше эффективных. Так, в мо
Поверхности равной электронной плотности молекулы этилена С2Н4: 1 — 0,002; 2 — 0,2; 3 — 0,36.
поэтому она отражает размеры и форму электронного облака.
Во-вторых, карты электронной плотности отражают изменение распределения электронов при образовании химической связи из атомов. Ч
Электронные облака молекул метана СН4 и аммиака NH3.
химической связи наиболее интересно поведение последних.
Для описания электронов в атоме используют понятие атомной орбитали (АО), которая характеризует вероятность нахождения электрона
Сеть водородных связей в воле. Красные кружки — атомы кислорода, белые — атомы водорода, синие линии обозначают водородные связи.
единённых связью. Её можно измерить экспериментально. Обычно длина ковалентной связи составляет 0,1—0,2 нм. Самая короткая связь — 0,074136 нм — в молекуле дейтероводорода HD. Длина вандерваальсов
Образование водородной связи между молекулами воды.
нанометров (рекорд принадлежит атомам гелия Не...Не — 6,20 нм).
Прочность химической связи определяется энергией связи, т. е. энергией, которая необходима для того, чтоб
Кристаллическая структура вюрцита ZnS.
между ними лишь в численных значениях параметров решётки.
Известна и другая модификация углерода с гомодесмической структурой — так называемый гексагональный алмаз, или лонсдейлит. Здес
Основные типы кристаллических решёток металлов в виде шаровых упаковок: 1 — медь, 2 — магний, 3 — железо.
кристалл, если быстро — множество мелких кристаллов. вещества, состоящие из одного кристалла, называют монокристаллическими (пример — алмаз), а из множества мелких — поликристаллическими (таковы
ФИЗИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ
Если бы миллионы разнообразных веществ, а следовательно, и тела, из них состоящие, не претерпевали никаких изменений, мир был бы скучным и застывшим, лишённым движения, развития. К счастью, мир
Реакцию.
Химические превращения, как правило, протекают с выделением или поглощением энергии, обычно в виде теплоты (за исключением немногочисленных термонейтральных реакций, имеющих нулевой тепловой эффек
При горении магниевой ленты на воздухе электроны от атомов магния переходят к атомам кислорода: 2Mg+О2=2MgO.
низмах. Можно с уверенностью говорить: химия жизни — это процессы окисления-восстановления.
ЧТО ЖЕ ТАМ ПРОИСХОДИТ?
В ходе химических превращений одни химические
В процессе окислительно-восстановительной реакции окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется.
элемента в простых веществах равна нулю. У элементов, входящих в состав сложных веществ, степень окисления обычно выражается целыми числами, но известны и дробные значения, например C3
Растворы ферроина и бромата калия до (слева) и после (справа) прибавления серной кислоты.
свободного азота (2N+5+10е®N02), а с тяжёлыми металлами (слабыми восстановителями) — только до NO2 (N+5+e ®N+4).
Наконец,
ЕГО ВЕЛИЧЕСТВО РАСТВОР
«Corpora non agent nisi fluida» — «тела (вещества) не реагируют, если они не растворены». Так считали в древние времена алхимики, и в этом изречении есть значительная доля истины. Если, наприме
Всем, кто пьёт сладкий чай, известно, какой замечательной растворимостью в горячей воде обладает сахар.
растворялось бы любое вещество. Поиски алкагеста прекратились, когда люди наконец догадались, что такое вещество просто не в чем будет держать: ведь по определению оно должно растворять любую по
Растворимость газов в воде при атмосферном давлении в зависимости от температуры.
понижение температуры замерзания DТз раствора не зависит от химической природы растворённого веществ
Растворённые в океанской воде соли понижают температуру плавления льда.
РАСТВОР — ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ?
В популярных книгах по ботанике описывается такой эксперимент. В широкой части моркови нужно высверлить отверстие вдоль её оси, вставить туда стеклянную трубку с
Сванте Август Аррениус.
приобретено в отношении к пониманию растворов, — писал он, — мне кажется, можно оставить в стороне гипотезу об особом виде диссоциации — на ионы, совершающейся с электролитами при образовании сла
Растворы иода в воде, этаноле, бензоле и четырёххлористом углероде.
ЧТО ТАКОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ, ИЛИ КАК ПУТЕШЕСТВУЮТ ИОНЫ
В разбавленных растворах плохо растворимых солей устанавливается равновесие между твёрдым кристаллическим осадком и ионам
Осадки хлорида, бромида и иодида серебра.
только найти вещество, которое снизит концентрацию в растворе хотя бы одного из её ионов.
Эти рассуждения можно проиллюстрировать эффектной цепочкой превращений, в которых участвуют ион
Новости и инфо для студентов