عند إجراء العديد من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية، تنتقل المادة إلى حالة التجميع الصلبة. في هذه الحالة، تميل الجزيئات والذرات إلى ترتيب نفسها في مثل هذا الترتيب المكاني الذي تكون فيه قوى التفاعل بين جزيئات المادة متوازنة إلى الحد الأقصى. وبهذه الطريقة يتم تحقيق قوة المادة الصلبة. تقوم الذرات، بمجرد احتلال موقع معين، بحركات تذبذبية صغيرة، يعتمد اتساعها على درجة الحرارة، لكن موقعها في الفضاء يظل ثابتًا. قوى الجذب والتنافر توازن بعضها البعض على مسافة معينة.

الأفكار الحديثة حول بنية المادة

ينص العلم الحديث على أن الذرة تتكون من نواة مشحونة تحمل شحنة موجبة، وإلكترونات تحمل شحنة سالبة. وبسرعة تصل إلى عدة آلاف تريليون دورة في الثانية، تدور الإلكترونات في مداراتها، مكونة سحابة إلكترونية حول النواة. الشحنة الموجبة للنواة تساوي عدديا الشحنة السالبة للإلكترونات. وهكذا تظل ذرة المادة متعادلة كهربائيا. تحدث التفاعلات المحتملة مع الذرات الأخرى عندما يتم فصل الإلكترونات عن ذرتها الأم، مما يؤدي إلى الإخلال بالتوازن الكهربائي. وفي إحدى الحالات، يتم ترتيب الذرات بترتيب معين، وهو ما يسمى بالشبكة البلورية. وفي حالة أخرى، بسبب التفاعل المعقد بين النوى والإلكترونات، يتم دمجها في جزيئات مختلفة الأنواع والتعقيد.

تعريف الشبكة البلورية

إن الأنواع المختلفة من الشبكات البلورية للمواد مجتمعة هي شبكات ذات توجهات مكانية مختلفة، حيث توجد في العقد أيونات أو جزيئات أو ذرات. ويسمى هذا الوضع المكاني الهندسي المستقر بالشبكة البلورية للمادة. تسمى المسافة بين عقد الخلية البلورية الواحدة بفترة الهوية. تسمى الزوايا المكانية التي توجد بها عقد الخلية المعلمات. وفقا لطريقة بناء الروابط، يمكن أن تكون الشبكات البلورية بسيطة، متمركزة حول القاعدة، متمحورة حول الوجه، ومتمحورة حول الجسم. إذا كانت جزيئات المادة موجودة فقط في زوايا متوازي السطوح، فإن هذه الشبكة تسمى بسيطة. ويرد أدناه مثال على هذه الشبكة:

إذا كانت جزيئات المادة، بالإضافة إلى العقد، موجودة في منتصف الأقطار المكانية، فإن هذا الترتيب للجزيئات في المادة يسمى شعرية بلورية مركزية الجسم. ويظهر هذا النوع بوضوح في الشكل.

إذا كان هناك، بالإضافة إلى العقد الموجودة في رؤوس الشبكة، عقدة في المكان الذي تتقاطع فيه الأقطار الوهمية لمتوازي السطوح، فهذا يعني أن لديك نوعًا من الشبكة يتمحور حول الوجه.

أنواع الشبكات الكريستالية

تحدد الجسيمات الدقيقة المختلفة التي تشكل المادة الأنواع المختلفة للشبكات البلورية. يمكنهم تحديد مبدأ بناء الروابط بين الجسيمات الدقيقة داخل البلورة. الأنواع الفيزيائية للشبكات البلورية هي الأيونية والذرية والجزيئية. وهذا يشمل أيضًا أنواعًا مختلفة من الشبكات البلورية المعدنية. تدرس الكيمياء مبادئ البنية الداخلية للعناصر. يتم عرض أنواع الشبكات البلورية بمزيد من التفاصيل أدناه.

المشابك الكريستال الأيونية

توجد هذه الأنواع من الشبكات البلورية في مركبات ذات نوع من الروابط الأيونية. في هذه الحالة، تحتوي مواقع الشبكة على أيونات ذات شحنات كهربائية معاكسة. بفضل المجال الكهرومغناطيسي، فإن قوى التفاعل الأيوني قوية جدًا، وهذا يحدد الخواص الفيزيائية للمادة. الخصائص المشتركة هي الحران والكثافة والصلابة والقدرة على توصيل التيار الكهربائي. وتوجد الأنواع الأيونية من الشبكات البلورية في مواد مثل ملح الطعام ونترات البوتاسيوم وغيرها.

المشابك البلورية الذرية

هذا النوع من بنية المادة متأصل في العناصر التي يتم تحديد بنيتها بواسطة روابط كيميائية تساهمية. تحتوي أنواع الشبكات البلورية من هذا النوع على ذرات فردية في العقد، متصلة ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية قوية. يحدث هذا النوع من الروابط عندما "تتشارك" ذرتان متطابقتان الإلكترونات، وبالتالي تشكل زوجًا مشتركًا من الإلكترونات للذرات المجاورة. وبفضل هذا التفاعل، تربط الروابط التساهمية الذرات بالتساوي وبقوة وبترتيب معين. العناصر الكيميائية التي تحتوي على أنواع ذرية من الشبكات البلورية تكون صلبة، ولها نقطة انصهار عالية، وهي موصلة للكهرباء رديئة، وغير نشطة كيميائيا. تشمل الأمثلة الكلاسيكية للعناصر ذات البنية الداخلية المماثلة الماس والسيليكون والجرمانيوم والبورون.

الشبكات البلورية الجزيئية

المواد التي لها نوع جزيئي من الشبكة البلورية هي نظام من الجزيئات المستقرة والمتفاعلة والمعبأة بشكل وثيق والتي تقع في عقد الشبكة البلورية. في مثل هذه المركبات، تحتفظ الجزيئات بموقعها المكاني في المراحل الغازية والسائلة والصلبة. عند عقد البلورة، يتم تثبيت الجزيئات معًا بواسطة قوى فان دير فالس الضعيفة، وهي أضعف بعشرات المرات من قوى التفاعل الأيوني.

يمكن أن تكون الجزيئات التي تشكل البلورة إما قطبية أو غير قطبية. بسبب الحركة التلقائية للإلكترونات واهتزازات النوى في الجزيئات، يمكن أن يتغير التوازن الكهربائي - وهذه هي الطريقة التي تنشأ بها لحظة ثنائي القطب الكهربائي اللحظية. تخلق ثنائيات الأقطاب الموجهة بشكل مناسب قوى جذابة في الشبكة. يعد ثاني أكسيد الكربون والبارافين من الأمثلة النموذجية للعناصر ذات الشبكة البلورية الجزيئية.

شبكات كريستال معدنية

الرابطة المعدنية أكثر مرونة وليونة من الرابطة الأيونية، على الرغم من أنه قد يبدو أن كليهما يعتمدان على نفس المبدأ. تشرح أنواع الشبكات البلورية للمعادن خصائصها النموذجية - مثل القوة الميكانيكية، والتوصيل الحراري والكهربائي، والانصهار.

السمة المميزة للشبكة البلورية المعدنية هي وجود أيونات معدنية موجبة الشحنة (الكاتيونات) في مواقع هذه الشبكة. توجد بين العقد إلكترونات تشارك بشكل مباشر في إنشاء مجال كهربائي حول الشبكة. ويسمى عدد الإلكترونات التي تتحرك داخل هذه الشبكة البلورية بغاز الإلكترون.

في غياب المجال الكهربائي، تؤدي الإلكترونات الحرة حركة فوضوية، وتتفاعل بشكل عشوائي مع أيونات الشبكة. كل تفاعل من هذا القبيل يغير زخم واتجاه حركة الجسيم سالب الشحنة. من خلال مجالها الكهربائي، تجذب الإلكترونات الكاتيونات إلى نفسها، مما يوازن تنافرها المتبادل. على الرغم من أن الإلكترونات تعتبر حرة، إلا أن طاقتها لا تكفي لمغادرة الشبكة البلورية، لذا فإن هذه الجسيمات المشحونة تكون دائمًا داخل حدودها.

وجود مجال كهربائي يعطي غاز الإلكترون طاقة إضافية. الاتصال مع الأيونات في الشبكة البلورية للمعادن ليس قويا، لذلك تترك الإلكترونات حدودها بسهولة. تتحرك الإلكترونات على طول خطوط القوة، تاركة وراءها أيونات موجبة الشحنة.

الاستنتاجات

تولي الكيمياء أهمية كبيرة لدراسة البنية الداخلية للمادة. تحدد أنواع الشبكات البلورية للعناصر المختلفة النطاق الكامل لخصائصها تقريبًا. ومن خلال التأثير على البلورات وتغيير بنيتها الداخلية، من الممكن تعزيز الخواص المرغوبة للمادة وإزالة الخواص غير المرغوب فيها وتحويل العناصر الكيميائية. وبالتالي، فإن دراسة البنية الداخلية للعالم المحيط يمكن أن تساعد في فهم جوهر ومبادئ بنية الكون.

التركيب الجزيئي وغير الجزيئي للمواد. هيكل المادة

ليست الذرات أو الجزيئات الفردية هي التي تدخل في التفاعلات الكيميائية، بل المواد. تصنف المواد حسب نوع الرابطة جزيئيو هيكل غير جزيئي. تسمى المواد التي تتكون من جزيئات المواد الجزيئية. الروابط بين الجزيئات في مثل هذه المواد ضعيفة جدًا، وأضعف بكثير من الروابط بين الذرات داخل الجزيء، وحتى في درجات حرارة منخفضة نسبيًا تنكسر - تتحول المادة إلى سائل ثم إلى غاز (تسامي اليود). تزداد درجات انصهار وغليان المواد المكونة من جزيئات مع زيادة الوزن الجزيئي. ل المواد الجزيئيةتشمل المواد ذات التركيب الذري (C، Si، Li، Na، K، Cu، Fe، W)، من بينها المعادن وغير المعادن. إلى المواد هيكل غير جزيئيتشمل المركبات الأيونية. معظم مركبات المعادن مع اللافلزات لها هذا التركيب: جميع الأملاح (NaCl، K 2 SO 4)، وبعض الهيدريدات (LiH) والأكاسيد (CaO، MgO، FeO)، والقواعد (NaOH، KOH). المواد الأيونية (غير الجزيئية).لها درجات انصهار وغليان عالية.

المواد الصلبة: غير متبلورة وبلورية

تنقسم المواد الصلبة إلى بلوري وغير متبلور.

مواد غير متبلورةليس لديهم نقطة انصهار واضحة - عند تسخينها، فإنها تلين تدريجيا وتتحول إلى حالة سائلة. على سبيل المثال، البلاستيسين والراتنجات المختلفة في حالة غير متبلورة.

المواد البلوريةتتميز بالترتيب الصحيح للجزيئات التي تتكون منها: الذرات والجزيئات والأيونات - في نقاط محددة بدقة في الفضاء. عندما ترتبط هذه النقاط بخطوط مستقيمة، يتشكل إطار مكاني يسمى الشبكة البلورية. تسمى النقاط التي تقع فيها الجزيئات البلورية بالعقد الشبكية. اعتمادا على نوع الجزيئات الموجودة في عقد الشبكة البلورية وطبيعة الاتصال بينها، يتم تمييز أربعة أنواع من الشبكات البلورية: الأيونية والذرية والجزيئية والمعدنية.

تسمى الشبكات البلورية بالأيونية، في العقد التي توجد أيونات. وتتكون من مواد ذات روابط أيونية، والتي يمكن أن تربط كلاً من الأيونات البسيطة Na+، Cl-، والأيونات المعقدة SO 4 2-، OH -. وبالتالي فإن الأملاح وبعض أكاسيد وهيدروكسيدات المعادن لها شبكات بلورية أيونية. على سبيل المثال، يتم بناء بلورة كلوريد الصوديوم من أيونات Na+ الموجبة وأيونات Cl- السالبة بالتناوب، مما يشكل شبكة على شكل مكعب. الروابط بين الأيونات في مثل هذه البلورة مستقرة جدًا. لذلك، تتميز المواد ذات الشبكة الأيونية بصلابة وقوة عالية نسبيًا، فهي مقاومة للحرارة وغير متطايرة.

شعرية بلورية - أ) وشعرية غير متبلورة - ب).

شعرية بلورية - أ) وشعرية غير متبلورة - ب).

المشابك البلورية الذرية

الذريتسمى الشبكات البلورية ، والتي توجد في العقد ذرات فردية. في مثل هذه الشبكات ترتبط الذرات ببعضها البعض روابط تساهمية قوية جداً. مثال على المواد التي تحتوي على هذا النوع من الشبكات البلورية هو الماس، وهو أحد التعديلات المتآصلة للكربون. تحتوي معظم المواد ذات الشبكة البلورية الذرية على نقاط انصهار عالية جدًا (على سبيل المثال، بالنسبة للماس تزيد درجة حرارته عن 3500 درجة مئوية)، فهي قوية وصلبة وغير قابلة للذوبان عمليًا.

الشبكات البلورية الجزيئية

جزيئيتسمى الشبكات البلورية، والتي توجد في عقدها الجزيئات. يمكن أن تكون الروابط الكيميائية في هذه الجزيئات قطبية (HCl، H 2 O) وغير قطبية (N 2، O 2). على الرغم من أن الذرات الموجودة داخل الجزيئات ترتبط بروابط تساهمية قوية جدًا، تعمل قوى الجذب الضعيفة بين الجزيئات بين الجزيئات نفسها. ولذلك، فإن المواد ذات الشبكات البلورية الجزيئية لها صلابة منخفضة، ونقاط انصهار منخفضة، وتكون متطايرة. تحتوي معظم المركبات العضوية الصلبة على شبكات بلورية جزيئية (النفثالين والجلوكوز والسكر).

الشبكة البلورية الجزيئية (ثاني أكسيد الكربون)

شبكات كريستال معدنية

المواد ذات السندات المعدنيةلديك شبكات كريستال معدنية. في العقد من هذه المشابك هناك الذرات والأيونات(إما ذرات أو أيونات تتحول إليها ذرات المعدن بسهولة، وتتخلى عن إلكتروناتها الخارجية "للاستخدام المشترك"). يحدد هذا الهيكل الداخلي للمعادن خصائصها الفيزيائية المميزة: القابلية للطرق، والليونة، والتوصيل الكهربائي والحراري، والبريق المعدني المميز.

اوراق الغش

ليست الذرات أو الجزيئات الفردية هي التي تدخل في التفاعلات الكيميائية، بل المواد. تصنف المواد حسب نوع الرابطة الجزيئية وغير الجزيئية البنايات.

هذه هي المواد التي تتكون من جزيئات. الروابط بين الجزيئات في مثل هذه المواد ضعيفة جدًا، وأضعف بكثير من الروابط بين الذرات داخل الجزيء، وحتى في درجات حرارة منخفضة نسبيًا تنكسر - تتحول المادة إلى سائل ثم إلى غاز (تسامي اليود). تزداد درجات انصهار وغليان المواد المكونة من جزيئات مع زيادة الوزن الجزيئي. تشمل المواد الجزيئية مواد ذات بنية ذرية (C، Si، Li، Na، K، Cu، Fe، W)، من بينها معادن وغير معادن.

التركيب غير الجزيئي للمواد

إلى المواد غير جزيئيةوتشمل الهياكل المركبات الأيونية. معظم مركبات المعادن مع اللافلزات لها هذا التركيب: جميع الأملاح (NaCl، K 2 S0 4)، وبعض الهيدريدات (LiH) والأكاسيد (CaO، MgO، FeO)، والقواعد (NaOH، KOH). المواد الأيونية (غير الجزيئية) لها درجات انصهار وغليان عالية.

المواد الصلبة: بلورية وغير متبلورة

مواد غير متبلورةليس لديهم نقطة انصهار واضحة - عند تسخينها، فإنها تلين تدريجيا وتتحول إلى حالة سائلة. على سبيل المثال، البلاستيسين والراتنجات المختلفة في حالة غير متبلورة.

المواد البلوريةتتميز بالترتيب الصحيح للجزيئات التي تتكون منها: الذرات والجزيئات والأيونات - في نقاط محددة بدقة في الفضاء. عندما ترتبط هذه النقاط بخطوط مستقيمة، يتم تشكيل إطار مكاني، يسمى شعرية الكريستال. تسمى النقاط التي تقع فيها الجزيئات البلورية العقد شعرية.

اعتمادا على نوع الجزيئات الموجودة في عقد الشبكة البلورية وطبيعة الاتصال بينها، يتم تمييز أربعة أنواع من الشبكات البلورية: الأيونية والذرية والجزيئية والمعدنية .

المشابك الكريستال الأيونية

أيونيتسمى الشبكات البلورية التي توجد في عقدها أيونات. يتم تشكيلها بواسطة مواد ذات روابط أيونية يمكنها ربط الأيونات البسيطة Na + و Cl - والأيونات المعقدة S0 4 2-، OH -. وبالتالي فإن الأملاح وبعض أكاسيد وهيدروكسيدات المعادن لها شبكات بلورية أيونية. على سبيل المثال، يتم بناء بلورة كلوريد الصوديوم من أيونات Na+ الموجبة وأيونات Cl- السالبة بالتناوب، مما يشكل شبكة على شكل مكعب.

الشبكة البلورية الأيونية لملح الطعام

الروابط بين الأيونات في مثل هذه البلورة مستقرة جدًا. لذلك، تتميز المواد ذات الشبكة الأيونية بصلابة وقوة عالية نسبيًا، فهي مقاومة للحرارة وغير متطايرة.

المشابك البلورية الذرية

الذريتسمى الشبكات البلورية ، والتي توجد في العقد ذرات فردية. في مثل هذه الشبكات، ترتبط الذرات ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية قوية جدًا. مثال على المواد التي تحتوي على هذا النوع من الشبكات البلورية هو الماس، وهو أحد التعديلات المتآصلة للكربون.

شعرية الكريستال الذرية من الماس

تحتوي معظم المواد ذات الشبكة البلورية الذرية على نقاط انصهار عالية جدًا (على سبيل المثال، بالنسبة للماس تزيد درجة حرارته عن 3500 درجة مئوية)، فهي قوية وصلبة وغير قابلة للذوبان عمليًا.

الشبكات البلورية الجزيئية

جزيئيتسمى الشبكات البلورية، والتي توجد في عقدها الجزيئات.

الشبكة البلورية الجزيئية لليود

يمكن أن تكون الروابط الكيميائية في هذه الجزيئات قطبية (HCl، H 2 O) وغير قطبية (N 2، O 2). على الرغم من حقيقة أن الذرات الموجودة داخل الجزيئات مرتبطة بروابط تساهمية قوية جدًا، إلا أن قوى الجذب بين الجزيئات الضعيفة تعمل بين الجزيئات نفسها. ولذلك، فإن المواد ذات الشبكات البلورية الجزيئية لها صلابة منخفضة، ونقاط انصهار منخفضة، وتكون متطايرة. تحتوي معظم المركبات العضوية الصلبة على شبكات بلورية جزيئية (النفثالين والجلوكوز والسكر).

شبكات كريستال معدنية

المواد التي لها روابط معدنية معدنالمشابك الكريستال.

توجد في مواقع هذه الشبكات ذرات وأيونات (إما ذرات أو أيونات، والتي تتحول إليها ذرات المعدن بسهولة، وتتخلى عن إلكتروناتها الخارجية "للاستخدام المشترك"). يحدد هذا الهيكل الداخلي للمعادن خصائصها الفيزيائية المميزة: القابلية للطرق، والليونة، والتوصيل الكهربائي والحراري، والبريق المعدني المميز.

تتميز معظم المواد بالقدرة، حسب الظروف، على أن تكون في إحدى حالات التجميع الثلاث: صلبة أو سائلة أو غازية.

على سبيل المثال، الماء عند الضغط الطبيعي في نطاق درجة الحرارة 0-100 درجة مئوية يكون سائلاً، وعند درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية يمكن أن يوجد فقط في حالة غازية، وعند درجات حرارة أقل من 0 درجة مئوية يكون صلبًا.
تنقسم المواد في الحالة الصلبة إلى غير متبلورة وبلورية.

السمة المميزة للمواد غير المتبلورة هي عدم وجود نقطة انصهار واضحة: تزداد سيولتها تدريجيًا مع زيادة درجة الحرارة. تشمل المواد غير المتبلورة مركبات مثل الشمع والبارافين ومعظم المواد البلاستيكية والزجاج وما إلى ذلك.

ومع ذلك، فإن المواد البلورية لها نقطة انصهار محددة، أي. تنتقل المادة ذات التركيب البلوري من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة ليس تدريجيًا، ولكن فجأة، عند الوصول إلى درجة حرارة معينة. تشمل أمثلة المواد البلورية ملح الطعام والسكر والثلج.

يرجع الاختلاف في الخواص الفيزيائية للمواد الصلبة غير المتبلورة والبلورية في المقام الأول إلى السمات الهيكلية لهذه المواد. ما هو الفرق بين المادة في الحالة غير المتبلورة والحالة البلورية يمكن فهمه بسهولة من الرسم التوضيحي التالي:

كما ترون، في مادة غير متبلورة، على عكس البلورية، لا يوجد ترتيب في ترتيب الجزيئات. إذا قمت في مادة بلورية بتوصيل عقليًا ذرتين قريبتين من بعضهما البعض بخط مستقيم، فيمكنك أن تجد أن نفس الجزيئات ستقع على هذا الخط على فترات زمنية محددة بدقة:

وبالتالي، في حالة المواد البلورية، يمكننا التحدث عن مفهوم مثل الشبكة البلورية.

شعرية كريستال يسمى الإطار المكاني الذي يربط النقاط في الفضاء التي توجد فيها الجزيئات التي تشكل البلورة.

تسمى النقاط في الفضاء التي تقع فيها الجزيئات التي تشكل البلورة العقد شعرية الكريستال .

اعتمادًا على الجزيئات الموجودة في عقد الشبكة البلورية، يتم تمييزها: الجزيئية، الذرية، الأيونية و شبكات كريستال معدنية .

في العقد الشبكة البلورية الجزيئية

الشبكة البلورية الجليدية كمثال للشبكة الجزيئية

هناك جزيئات ترتبط الذرات بداخلها بروابط تساهمية قوية، لكن الجزيئات نفسها تكون قريبة من بعضها البعض بواسطة قوى بين جزيئية ضعيفة. وبسبب هذه التفاعلات الضعيفة بين الجزيئات، تكون البلورات ذات الشبكة الجزيئية هشة. وتختلف هذه المواد عن المواد ذات الأنواع الأخرى من البنية من خلال نقاط انصهار وغليان أقل بكثير، ولا توصل تيارًا كهربائيًا، وقد تذوب أو لا تذوب في مذيبات مختلفة. قد تكون أو لا تقوم محاليل هذه المركبات بتوصيل التيار الكهربائي، اعتمادًا على فئة المركب. تشتمل المركبات ذات الشبكة البلورية الجزيئية على العديد من المواد البسيطة - اللافلزات (المتصلبة H 2، O 2، Cl 2، الكبريت المعيني S 8، الفوسفور الأبيض P 4)، بالإضافة إلى العديد من المواد المعقدة - مركبات الهيدروجين من اللافلزات، الأحماض والأكاسيد غير المعدنية ومعظم المواد العضوية. تجدر الإشارة إلى أنه إذا كانت المادة في حالة غازية أو سائلة، فمن غير المناسب الحديث عن شبكة بلورية جزيئية: فمن الأصح استخدام مصطلح نوع البنية الجزيئية.

الشبكة البلورية الماسية كمثال للشبكة الذرية

في العقد الشبكة البلورية الذرية

هناك ذرات. علاوة على ذلك، فإن جميع عقد هذه الشبكة البلورية "مرتبطة" معًا من خلال روابط تساهمية قوية في بلورة واحدة. في الواقع، مثل هذه البلورة هي جزيء واحد عملاق. نظرًا لخصائصها الهيكلية، فإن جميع المواد ذات الشبكة البلورية الذرية تكون صلبة، ولها نقاط انصهار عالية، وغير نشطة كيميائيًا، وغير قابلة للذوبان في الماء أو المذيبات العضوية، كما أن ذوبانها لا يوصل التيار الكهربائي. يجب أن نتذكر أن المواد ذات البنية الذرية تشمل البورون B والكربون C (الماس والجرافيت) والسيليكون Si من المواد البسيطة وثاني أكسيد السيليكون SiO 2 (الكوارتز) وكربيد السيليكون SiC ونيتريد البورون BN من المواد المعقدة.

للمواد ذات شعرية الكريستال الأيونية

تحتوي مواقع الشبكة على أيونات متصلة ببعضها البعض من خلال الروابط الأيونية.
نظرًا لأن الروابط الأيونية قوية جدًا، فإن المواد ذات الشبكة الأيونية تتمتع بصلابة وحررانيات عالية نسبيًا. في أغلب الأحيان، تكون قابلة للذوبان في الماء، وحلولها، مثل الذوبان، تقوم بتوصيل التيار الكهربائي.
تشمل المواد ذات الشبكة البلورية الأيونية أملاح المعادن والأمونيوم (NH 4 +) والقواعد وأكاسيد المعادن. من العلامات المؤكدة للتركيب الأيوني للمادة وجود ذرات معدنية نموذجية وغير معدنية في تركيبتها.

الشبكة البلورية لكلوريد الصوديوم كمثال للشبكة الأيونية

لوحظ في بلورات المعادن الحرة، على سبيل المثال، الصوديوم Na، الحديد الحديد، المغنيسيوم Mg، الخ. في حالة الشبكة البلورية المعدنية، تحتوي عقدها على كاتيونات وذرات معدنية، تتحرك بينها الإلكترونات. في هذه الحالة، ترتبط الإلكترونات المتحركة بشكل دوري بالكاتيونات، وبالتالي تحييد شحنتها، وفي المقابل "تطلق" ذرات المعدن المحايدة الفردية بعض إلكتروناتها، وتتحول بدورها إلى كاتيونات. وفي الواقع، لا تنتمي الإلكترونات "الحرة" إلى ذرات منفردة، بل تنتمي إلى البلورة بأكملها.

تؤدي هذه الميزات الهيكلية إلى حقيقة أن المعادن تقوم بتوصيل الحرارة والتيار الكهربائي بشكل جيد وغالبًا ما تكون ذات ليونة عالية (قابلية الطرق).
انتشار درجات حرارة انصهار المعادن كبير جدًا. على سبيل المثال، تبلغ درجة انصهار الزئبق حوالي -39 درجة مئوية (السائل في الظروف العادية)، والتنغستن هو 3422 درجة مئوية. وتجدر الإشارة إلى أنه في الظروف العادية تكون جميع المعادن، باستثناء الزئبق، مواد صلبة.

معظم المواد الصلبة لديها بلوريالهيكل الذي يتميز ترتيب محدد بدقة للجزيئات. إذا قمت بتوصيل الجسيمات بخطوط تقليدية، فستحصل على إطار مكاني يسمى شعرية الكريستال. تسمى النقاط التي تقع فيها الجزيئات البلورية بالعقد الشبكية. قد تحتوي عقد الشبكة الوهمية على ذرات أو أيونات أو جزيئات.

اعتمادا على طبيعة الجزيئات الموجودة في العقد وطبيعة الاتصال بينها، يتم تمييز أربعة أنواع من الشبكات البلورية: الأيونية والمعدنية والذرية والجزيئية.

أيوني تسمى الشبكات التي توجد في عقدها أيونات.

تتشكل من مواد ذات روابط أيونية. توجد في عقد هذه الشبكة أيونات موجبة وسالبة متصلة ببعضها البعض عن طريق التفاعل الكهروستاتيكي.

تحتوي الشبكات البلورية الأيونية على أملاح وقلويات أكاسيد المعادن النشطة. يمكن أن تكون الأيونات بسيطة أو معقدة. على سبيل المثال، في المواقع الشبكية لكلوريد الصوديوم توجد أيونات الصوديوم البسيطة Na والكلور Cl − ، وفي المواقع الشبكية لكبريتات البوتاسيوم تتناوب أيونات البوتاسيوم البسيطة K وأيونات الكبريتات المعقدة S O 4 2 −.

الروابط بين الأيونات في مثل هذه البلورات قوية. لذلك، المواد الأيونية صلبة، حرارية، غير متطايرة. هذه المواد جيدة تذوب في الماء.

شعرية كريستال من كلوريد الصوديوم

كريستال كلوريد الصوديوم

معدن تسمى الشبكات، والتي تتكون من أيونات موجبة وذرات معدنية وإلكترونات حرة.

تتشكل من مواد ذات روابط معدنية. توجد في عقد الشبكة المعدنية ذرات وأيونات (إما ذرات أو أيونات، والتي تتحول إليها الذرات بسهولة، وتتخلى عن إلكتروناتها الخارجية للاستخدام الشائع).

تتميز هذه الشبكات البلورية بمواد بسيطة من المعادن والسبائك.

يمكن أن تختلف درجات انصهار المعادن (من \(–37\) درجة مئوية للزئبق إلى ألفين إلى ثلاثة آلاف درجة). ولكن كل المعادن لها خاصية تألق معدني، المرونة، ليونة، توصيل الكهرباء بشكل جيدوالدفء.

شبكة كريستال معدنية

المعدات

تسمى الشبكات الذرية بالشبكات البلورية، حيث توجد في العقد ذرات فردية متصلة بواسطة روابط تساهمية.

يحتوي الماس على هذا النوع من الشبكة - أحد التعديلات المتآصلة للكربون. تشمل المواد ذات الشبكة البلورية الذرية الجرافيت والسيليكون والبورون والجرمانيوم، وكذلك المواد المعقدة، على سبيل المثال carborundum SiC و السيليكا، الكوارتز، الكريستال الصخري، الرملوالتي تشمل أكسيد السيليكون (\(IV\)) Si O 2.

وتتميز هذه المواد قوة عاليةوالصلابة. وبالتالي فإن الماس هو أصلب مادة طبيعية. المواد ذات الشبكة البلورية الذرية لها تأثير كبير جدًا نقاط انصهار عاليةوالغليان.على سبيل المثال، نقطة انصهار السيليكا هي \(1728\) درجة مئوية، بينما بالنسبة للجرافيت تكون أعلى - \(4000\) درجة مئوية. البلورات الذرية غير قابلة للذوبان عمليا.

شعرية الكريستال الماس

الماس

جزيئي تسمى الشبكات التي توجد في عقدها جزيئات متصلة بتفاعلات ضعيفة بين الجزيئات.

على الرغم من أن الذرات الموجودة داخل الجزيئات مرتبطة بروابط تساهمية قوية جدًا، إلا أن قوى الجذب بين الجزيئات الضعيفة تعمل بين الجزيئات نفسها. ولذلك، فإن البلورات الجزيئية لديها قوة ضعيفةوالصلابة، نقاط انصهار منخفضةوالغليان. العديد من المواد الجزيئية هي سوائل وغازات في درجة حرارة الغرفة. هذه المواد متطايرة. على سبيل المثال، يتبخر اليود البلوري وأول أكسيد الكربون الصلب (\(IV\)) ("الثلج الجاف") دون أن يتحول إلى حالة سائلة. بعض المواد الجزيئية لها يشم .

يحتوي هذا النوع من الشبكات على مواد بسيطة في حالة صلبة من التجميع: غازات نبيلة ذات جزيئات أحادية الذرة (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn )، فضلا عن المعادن غير مع اثنين و جزيئات متعددة الذرات (ح2، يا2، ن2، كل2، ط2، يا3، ع4، ق8).

لديهم شبكة بلورية جزيئيةوكذلك المواد ذات الروابط القطبية التساهمية: الماء - الجليد، الأمونيا الصلبة، الأحماض، أكاسيد غير معدنية. غالبية مركبات العضويةهي أيضا بلورات جزيئية (النفثالين والسكر والجلوكوز).