ТИПЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ РЕШЕТОК

В зависимости от типа химической связи различают четыре основных типа кристаллических решеток.

Атомная.В узлах атомы, связанные прочными ковалентными неполярными (простые вещества) или слабополярными (бинарные соединения) связями. Диэлектрики или полупроводники. Повышенная твердость, высокие температуры плавления и кипения.

T _{плавления}, ⁰С

С(алмаз) ~ 3500 Рис.20. Фрагмент кристаллической решетки алмаза

В ~2300

Si 1415

Ge 937 алмазоподобные

 

Молекулярная.В узлах молекулы, связанные силами межмолекулярного взаимодействия или водородными связями. Связи малопрочные. Вещества с молекулярными решетками характеризуются низкими температурами плавления и кипения, высокой летучестью: J₂, CO₂, H₂O, белый фосфор (Р₄), желтый мышьяк (As₄), ромбическая и моноклинная сера (S₈) и другие.

 

Рис.21. Фрагмент кристаллической решетки J₂.

 

Ионная.В узлах положительно- и отрицательнозаряженные ионы. Связь между ними осуществляется за счет электростатического взаимодействия, очень прочная. Данный тип решетки характерен для соединений с ионным типом связи: соли и солеподобные вещества (гидриды, карбиды, нитриды активных металлов). Вещества с ионными кристаллическими решетками имеют высокие температуры плавления и кипения, но по отношению к механическому воздействию обладают хрупкостью, их можно растереть в порошок (в отличие от металлов).

 

Рис.22. Фрагмент кристаллической решетки поваренной соли (Na_n⁺ Cl_n^-)

 

Металлическая решетка. Металлическая связь.Все металлы при кристаллизации образуют особого рода решетки – металлические, с особого рода связью – металлической. Атомы металлов характеризуются большими радиусами, слабой связью немногочисленных внешних s-электронов с ядром, что подтверждается низкими значениями ионизационных потенциалов. Наглядно можно представить себе кристалл металла, как решетку из Å «остовов» атомов, связь между которыми осуществляется коллективом валентных электронов, относительно свободно перемещающихся по кристаллу. Число электронов, которые осуществляют связь, индивидуально для каждого металла, обычно 1-3 валентных электрона, а число соседей в кристалле 8 (объемноцентрированная решетка) или 12 (гранецентрированная или гексагональная решетки). Это означает, что образование металлической связи невозможно объяснить с позиций теории валентных связей. Металлическая связь является нелокализованной, ненаправленной – электрическое поле каждого Å иона распространяется симметрично по всем направлениям на неограниченное число соседних ионов. Для объяснения металлической связи применяют метод МО («зонная теория кристаллов»).

Рис.23. Фрагмент объемноцентрированной решетки щелочного металла, к.ч. 8

делокализованные валентные электроны

(«электронный газ»)