მრავალი ფიზიკური და ქიმიური რეაქციის განხორციელებისას ნივთიერება გადადის აგრეგაციის მყარ მდგომარეობაში. ამ შემთხვევაში, მოლეკულები და ატომები მიდრეკილნი არიან განლაგდნენ ისეთ სივრცულ წესრიგში, რომელშიც მატერიის ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების ძალები მაქსიმალურად დაბალანსებული იქნებოდა. ასე მიიღწევა მყარი ნივთიერების სიმტკიცე. ატომები, როდესაც დაიკავებენ გარკვეულ პოზიციას, ასრულებენ მცირე რხევად მოძრაობებს, რომელთა ამპლიტუდა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, მაგრამ მათი პოზიცია სივრცეში რჩება ფიქსირებული. მიზიდულობისა და მოგერიების ძალები აწონასწორებენ ერთმანეთს გარკვეულ მანძილზე.

თანამედროვე იდეები მატერიის სტრუქტურის შესახებ

თანამედროვე მეცნიერება აცხადებს, რომ ატომი შედგება დამუხტული ბირთვისგან, რომელიც ატარებს დადებით მუხტს და ელექტრონებს, რომლებიც ატარებენ უარყოფით მუხტებს. წამში რამდენიმე ათასი ტრილიონი ბრუნის სიჩქარით ელექტრონები ბრუნავენ თავიანთ ორბიტაზე და ქმნიან ელექტრონულ ღრუბელს ბირთვის გარშემო. ბირთვის დადებითი მუხტი რიცხობრივად უდრის ელექტრონების უარყოფით მუხტს. ამრიგად, ნივთიერების ატომი რჩება ელექტრულად ნეიტრალური. სხვა ატომებთან შესაძლო ურთიერთქმედება ხდება, როდესაც ელექტრონები იშლება მათი მთავარი ატომიდან, რითაც არღვევს ელექტრულ ბალანსს. ერთ შემთხვევაში ატომები განლაგებულია გარკვეული თანმიმდევრობით, რასაც ბროლის ბადე ეწოდება. მეორეში, ბირთვებისა და ელექტრონების რთული ურთიერთქმედების გამო, ისინი გაერთიანებულია სხვადასხვა ტიპისა და სირთულის მოლეკულებად.

ბროლის გისოსის განმარტება

ერთად აღებული, სხვადასხვა ტიპის ნივთიერებების კრისტალური გისოსები წარმოადგენს სხვადასხვა სივრცითი ორიენტაციის მქონე ქსელებს, რომელთა კვანძებში განლაგებულია იონები, მოლეკულები ან ატომები. ამ სტაბილურ გეომეტრიულ სივრცულ პოზიციას ნივთიერების კრისტალური ბადე ეწოდება. ერთი ბროლის უჯრედის კვანძებს შორის მანძილს იდენტურობის პერიოდი ეწოდება. სივრცულ კუთხეებს, რომლებზეც უჯრედის კვანძები მდებარეობს, პარამეტრებს უწოდებენ. ბმების აგების მეთოდის მიხედვით, ბროლის გისოსები შეიძლება იყოს მარტივი, ფუძე-ცენტრირებული, სახეზე და სხეულზე ორიენტირებული. თუ მატერიის ნაწილაკები განლაგებულია მხოლოდ პარალელეპიპედის კუთხეებში, ასეთ გისოსს მარტივი ეწოდება. ასეთი გისოსების მაგალითი ნაჩვენებია ქვემოთ:

თუ კვანძების გარდა ნივთიერების ნაწილაკები განლაგებულია სივრცითი დიაგონალების შუაში, მაშინ ნივთიერების ნაწილაკების ამ განლაგებას ეწოდება სხეულზე ორიენტირებული კრისტალური ბადე. ეს ტიპი ნათლად არის ნაჩვენები ფიგურაში.

თუ გისოსების წვეროებზე კვანძების გარდა არის კვანძი იმ ადგილას, სადაც პარალელეპიპედის წარმოსახვითი დიაგონალები იკვეთება, მაშინ თქვენ გაქვთ სახეზე ორიენტირებული ტიპის გისოსი.

ბროლის გისოსების სახეები

სხვადასხვა მიკრონაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ნივთიერებას, განსაზღვრავენ სხვადასხვა ტიპის ბროლის გისოსებს. მათ შეუძლიათ განსაზღვრონ კრისტალის შიგნით მიკრონაწილაკებს შორის კავშირის აგების პრინციპი. კრისტალური გისოსების ფიზიკური ტიპებია იონური, ატომური და მოლეკულური. ეს ასევე მოიცავს სხვადასხვა ტიპის ლითონის ბროლის გისოსებს. ქიმია სწავლობს ელემენტების შინაგანი სტრუქტურის პრინციპებს. კრისტალური გისოსების ტიპები უფრო დეტალურად არის წარმოდგენილი ქვემოთ.

იონური კრისტალური გისოსები

ამ ტიპის კრისტალური გისოსები გვხვდება იონური ტიპის ბმის მქონე ნაერთებში. ამ შემთხვევაში, გისოსების ადგილები შეიცავს იონებს საპირისპირო ელექტრული მუხტით. ელექტრომაგნიტური ველის წყალობით, იონთაშორისი ურთიერთქმედების ძალები საკმაოდ ძლიერია და ეს განსაზღვრავს ნივთიერების ფიზიკურ თვისებებს. საერთო მახასიათებლებია ცეცხლგამძლეობა, სიმკვრივე, სიმტკიცე და ელექტრული დენის გატარების უნარი. იონური ტიპის კრისტალური გისოსები გვხვდება ისეთ ნივთიერებებში, როგორიცაა სუფრის მარილი, კალიუმის ნიტრატი და სხვა.

ატომური კრისტალური გისოსები

მატერიის ამ ტიპის სტრუქტურა თანდაყოლილია ელემენტებში, რომელთა სტრუქტურა განისაზღვრება კოვალენტური ქიმიური ბმებით. ამ ტიპის კრისტალური გისოსები შეიცავს ცალკეულ ატომებს კვანძებში, რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან ძლიერი კოვალენტური ბმებით. ამ ტიპის კავშირი წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ორი იდენტური ატომები „იზიარებენ“ ელექტრონებს, რითაც ქმნიან ელექტრონების საერთო წყვილს მეზობელი ატომებისთვის. ამ ურთიერთქმედების წყალობით, კოვალენტური ბმები ატომებს აკავშირებს თანაბრად და ძლიერად გარკვეული თანმიმდევრობით. ქიმიური ელემენტები, რომლებიც შეიცავს კრისტალური გისოსების ატომურ ტიპებს, მძიმეა, აქვთ მაღალი დნობის წერტილი, არიან ელექტროენერგიის ცუდი გამტარები და ქიმიურად არააქტიურები არიან. მსგავსი შიდა სტრუქტურის ელემენტების კლასიკური მაგალითებია ბრილიანტი, სილიციუმი, გერმანიუმი და ბორი.

მოლეკულური კრისტალური გისოსები

ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ კრისტალური მედის მოლეკულური ტიპი, არის სტაბილური, ურთიერთდაკავშირებული, მჭიდროდ შეფუთული მოლეკულების სისტემა, რომლებიც განლაგებულია კრისტალური მედის კვანძებში. ასეთ ნაერთებში მოლეკულები ინარჩუნებენ თავიანთ სივრცულ პოზიციას აირისებრ, თხევად და მყარ ფაზებში. კრისტალის კვანძებში მოლეკულები ერთმანეთთან იმართება სუსტი ვან დერ ვაალის ძალებით, რომლებიც ათჯერ უფრო სუსტია ვიდრე იონური ურთიერთქმედების ძალები.

მოლეკულები, რომლებიც ქმნიან კრისტალს, შეიძლება იყოს პოლარული ან არაპოლარული. ელექტრონების სპონტანური მოძრაობისა და მოლეკულებში ბირთვების ვიბრაციის გამო, ელექტრული წონასწორობა შეიძლება შეიცვალოს - ასე წარმოიქმნება მყისიერი ელექტრული დიპოლური მომენტი. სათანადოდ ორიენტირებული დიპოლები ქმნიან მიზიდულ ძალებს გისოსებში. ნახშირორჟანგი და პარაფინი მოლეკულური კრისტალური ბადის მქონე ელემენტების ტიპიური მაგალითებია.

ლითონის ბროლის გისოსები

ლითონის ბმა უფრო მოქნილი და დრეკადია, ვიდრე იონური ბმა, თუმცა შეიძლება ჩანდეს, რომ ორივე ერთსა და იმავე პრინციპზეა დაფუძნებული. ლითონების კრისტალური გისოსების ტიპები ხსნის მათ ტიპურ თვისებებს - როგორიცაა მექანიკური სიმტკიცე, თერმული და ელექტრული გამტარობა და დნობა.

ლითონის კრისტალური მედის გამორჩეული თვისება არის დადებითად დამუხტული ლითონის იონების (კატიონების) არსებობა ამ გისოსის ადგილებზე. კვანძებს შორის არის ელექტრონები, რომლებიც უშუალოდ მონაწილეობენ გისოსის გარშემო ელექტრული ველის შექმნაში. ელექტრონების რაოდენობას, რომლებიც მოძრაობენ ამ ბროლის ქსელში, ეწოდება ელექტრონულ გაზს.

ელექტრული ველის არარსებობის შემთხვევაში, თავისუფალი ელექტრონები ასრულებენ ქაოტურ მოძრაობას, შემთხვევითი ურთიერთქმედებით გისოსის იონებთან. ყოველი ასეთი ურთიერთქმედება ცვლის უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების იმპულსს და მოძრაობის მიმართულებას. ელექტრონები თავიანთი ელექტრული ველით იზიდავენ კათიონებს თავისკენ, რაც აბალანსებს მათ ურთიერთ მოგერიებას. მიუხედავად იმისა, რომ ელექტრონები თავისუფლად ითვლება, მათი ენერგია არ არის საკმარისი ბროლის ბადის დასატოვებლად, ამიტომ ეს დამუხტული ნაწილაკები მუდმივად მის საზღვრებშია.

ელექტრული ველის არსებობა ელექტრონულ აირს დამატებით ენერგიას აძლევს. ლითონების კრისტალურ ბადეში იონებთან კავშირი არ არის ძლიერი, ამიტომ ელექტრონები ადვილად ტოვებენ მის საზღვრებს. ელექტრონები მოძრაობენ ძალის ხაზების გასწვრივ და ტოვებენ დადებითად დამუხტულ იონებს.

დასკვნები

ქიმია დიდ მნიშვნელობას ანიჭებს მატერიის შინაგანი სტრუქტურის შესწავლას. სხვადასხვა ელემენტების კრისტალური გისოსების ტიპები განსაზღვრავს მათი თვისებების თითქმის მთელ დიაპაზონს. კრისტალებზე ზემოქმედებით და მათი შიდა სტრუქტურის შეცვლით შესაძლებელია ნივთიერების სასურველი თვისებების გაძლიერება და არასასურველის მოცილება და ქიმიური ელემენტების გარდაქმნა. ამრიგად, გარემომცველი სამყაროს შინაგანი სტრუქტურის შესწავლა დაგეხმარებათ სამყაროს სტრუქტურის არსის და პრინციპების გაგებაში.

ნივთიერებების მოლეკულური და არამოლეკულური აგებულება. მატერიის სტრუქტურა

ეს არ არის ცალკეული ატომები ან მოლეკულები, რომლებიც შედიან ქიმიურ ურთიერთქმედებაში, არამედ ნივთიერებები. ნივთიერებები კლასიფიცირდება ბონდის ტიპის მიხედვით მოლეკულურიდა არამოლეკულური სტრუქტურა. მოლეკულებისგან შემდგარ ნივთიერებებს ე.წ მოლეკულური ნივთიერებები. ასეთ ნივთიერებებში მოლეკულებს შორის ბმები ძალიან სუსტია, გაცილებით სუსტია, ვიდრე მოლეკულის შიგნით ატომებს შორის და შედარებით დაბალ ტემპერატურაზეც კი იშლება - ნივთიერება იქცევა თხევად, შემდეგ კი გაზად (იოდის სუბლიმაცია). მოლეკულებისგან შემდგარი ნივთიერებების დნობის და დუღილის წერტილები იზრდება მოლეკულური წონის მატებასთან ერთად. TO მოლეკულური ნივთიერებებიმოიცავს ატომური სტრუქტურის მქონე ნივთიერებებს (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W), მათ შორის არის ლითონები და არამეტალები. ნივთიერებების მიმართ არამოლეკულური სტრუქტურამოიცავს იონურ ნაერთებს. მეტალების ნაერთების უმეტესობას არალითონებთან აქვს ასეთი სტრუქტურა: ყველა მარილი (NaCl, K 2 SO 4), ზოგიერთი ჰიდრიდი (LiH) და ოქსიდები (CaO, MgO, FeO), ფუძეები (NaOH, KOH). იონური (არამოლეკულური) ნივთიერებებიაქვს მაღალი დნობის და დუღილის წერტილები.

მყარი: ამორფული და კრისტალური

მყარი იყოფა კრისტალური და ამორფული.

ამორფული ნივთიერებებიმათ არ აქვთ მკაფიო დნობის წერტილი - გაცხელებისას თანდათან რბილდება და გადაიქცევა თხევად მდგომარეობაში. მაგალითად, პლასტილინი და სხვადასხვა ფისები ამორფულ მდგომარეობაშია.

კრისტალური ნივთიერებებიახასიათებს ნაწილაკების სწორი განლაგება, რომელთაგან შედგება: ატომები, მოლეკულები და იონები - სივრცის მკაცრად განსაზღვრულ წერტილებში. როდესაც ეს წერტილები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული სწორი ხაზებით, იქმნება სივრცითი ჩარჩო, რომელსაც ბროლის ბადე ეწოდება. წერტილებს, რომლებზეც კრისტალური ნაწილაკებია განლაგებული, მედის კვანძები ეწოდება. ბროლის მედის კვანძებში მდებარე ნაწილაკების ტიპებიდან და მათ შორის კავშირის ხასიათიდან გამომდინარე, განასხვავებენ კრისტალური გისოსების ოთხ ტიპს: იონურ, ატომურ, მოლეკულურ და მეტალურს.

ბროლის გისოსებს იონური ეწოდება, რომლის კვანძებში არის იონები. ისინი წარმოიქმნება იონური ბმების მქონე ნივთიერებებით, რომლებსაც შეუძლიათ შეაერთონ როგორც მარტივი იონები Na+, Cl - და რთული SO 4 2-, OH -. შესაბამისად, მარილებს და ლითონების ზოგიერთ ოქსიდს და ჰიდროქსიდს აქვს იონური კრისტალური ბადეები. მაგალითად, ნატრიუმის ქლორიდის კრისტალი აგებულია მონაცვლეობით დადებითი Na + და უარყოფითი Cl - იონებისგან, რომლებიც ქმნიან კუბის ფორმის გისოსს. ასეთ კრისტალში იონებს შორის კავშირი ძალიან სტაბილურია. მაშასადამე, იონური გისოსიანი ნივთიერებები ხასიათდებიან შედარებით მაღალი სიხისტეთა და სიმტკიცით, ისინი ცეცხლგამძლე და არამდგრადია.

კრისტალური გისოსი – ა) და ამორფული გისოსი – ბ).

კრისტალური გისოსი – ა) და ამორფული გისოსი – ბ).

ატომური კრისტალური გისოსები

ატომურიუწოდებენ ბროლის გისოსებს, რომელთა კვანძებში არის ცალკეული ატომები. ასეთ გისოსებში ატომები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ძალიან ძლიერი კოვალენტური ბმები. ამ ტიპის კრისტალური გისოსებით ნივთიერებების მაგალითია ბრილიანტი, ნახშირბადის ერთ-ერთი ალოტროპული მოდიფიკაცია. ატომური კრისტალური ბადის მქონე ნივთიერებების უმეტესობას აქვს ძალიან მაღალი დნობის წერტილი (მაგალითად, ალმასისთვის ის 3500 ° C-ზე მეტია), ისინი ძლიერი და მყარია და პრაქტიკულად უხსნადი.

მოლეკულური კრისტალური გისოსები

მოლეკულურიკრისტალურ გისოსებს უწოდებენ, რომელთა კვანძებში მოლეკულებია განლაგებული. ამ მოლეკულებში ქიმიური ბმები შეიძლება იყოს როგორც პოლარული (HCl, H 2 O) ასევე არაპოლარული (N 2, O 2). მიუხედავად იმისა, რომ მოლეკულების შიგნით ატომები დაკავშირებულია ძალიან ძლიერი კოვალენტური ბმებით, მოლეკულათაშორისი მიზიდულობის სუსტი ძალები მოქმედებს მოლეკულებს შორის. მაშასადამე, ნივთიერებებს მოლეკულური კრისტალური გისოსებით აქვთ დაბალი სიმტკიცე, დაბალი დნობის წერტილი და არასტაბილურია. მყარი ორგანული ნაერთების უმეტესობას აქვს მოლეკულური კრისტალური ბადეები (ნაფთალინი, გლუკოზა, შაქარი).

მოლეკულური კრისტალური ბადე (ნახშირორჟანგი)

ლითონის ბროლის გისოსები

ნივთიერებებთან ერთად ლითონის ბმულიაქვს ლითონის ბროლის გისოსები. ასეთი გისოსების კვანძებში არის ატომები და იონები(ან ატომები ან იონები, რომლებშიც ლითონის ატომები ადვილად გარდაიქმნებიან და ტოვებენ მათ გარე ელექტრონებს „საერთო გამოყენებისთვის“). ლითონების ეს შინაგანი სტრუქტურა განსაზღვრავს მათ დამახასიათებელ ფიზიკურ თვისებებს: ელასტიურობას, პლასტიურობას, ელექტრო და თბოგამტარობას, დამახასიათებელ მეტალის სიკაშკაშეს.

მოტყუების ფურცლები

ეს არ არის ცალკეული ატომები ან მოლეკულები, რომლებიც შედიან ქიმიურ ურთიერთქმედებაში, არამედ ნივთიერებები. ნივთიერებები კლასიფიცირდება ბონდის ტიპის მიხედვით მოლეკულური და არამოლეკულური შენობები.

ეს არის ნივთიერებები, რომლებიც შედგება მოლეკულებისგან. ასეთ ნივთიერებებში მოლეკულებს შორის ბმები ძალიან სუსტია, გაცილებით სუსტია, ვიდრე მოლეკულის შიგნით ატომებს შორის და შედარებით დაბალ ტემპერატურაზეც კი იშლება - ნივთიერება იქცევა თხევად, შემდეგ კი გაზად (იოდის სუბლიმაცია). მოლეკულებისგან შემდგარი ნივთიერებების დნობის და დუღილის წერტილები იზრდება მოლეკულური წონის მატებასთან ერთად. მოლეკულურ ნივთიერებებს მიეკუთვნება ატომური სტრუქტურის მქონე ნივთიერებები (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W), მათ შორის არის ლითონები და არამეტალები.

ნივთიერებების არამოლეკულური სტრუქტურა

ნივთიერებების მიმართ არამოლეკულურისტრუქტურებში შედის იონური ნაერთები. მეტალების ნაერთების უმეტესობას არალითონებთან აქვს ასეთი სტრუქტურა: ყველა მარილი (NaCl, K 2 S0 4), ზოგიერთი ჰიდრიდი (LiH) და ოქსიდები (CaO, MgO, FeO), ფუძეები (NaOH, KOH). იონურ (არამოლეკულურ) ნივთიერებებს აქვთ მაღალი დნობის და დუღილის წერტილები.

მყარი: კრისტალური და ამორფული

ამორფული ნივთიერებებიმათ არ აქვთ მკაფიო დნობის წერტილი - გაცხელებისას თანდათან რბილდება და გადაიქცევა თხევად მდგომარეობაში. მაგალითად, პლასტილინი და სხვადასხვა ფისები ამორფულ მდგომარეობაშია.

კრისტალური ნივთიერებებიახასიათებს ნაწილაკების სწორი განლაგება, რომელთაგან შედგება: ატომები, მოლეკულები და იონები - სივრცის მკაცრად განსაზღვრულ წერტილებში. როდესაც ეს წერტილები დაკავშირებულია სწორი ხაზებით, იქმნება სივრცითი ჩარჩო, ე.წ ბროლის გისოსი. წერტილებს, რომლებზეც ბროლის ნაწილაკები მდებარეობს, ეწოდება გისოსების კვანძები.

ბროლის გისოსების კვანძებში მდებარე ნაწილაკების ტიპისა და მათ შორის კავშირის ხასიათიდან გამომდინარე, განასხვავებენ კრისტალური გისოსების ოთხ ტიპს: იონური, ატომური, მოლეკულური და მეტალის .

იონური ბროლის გისოსები

იონურიუწოდებენ ბროლის გისოსებს, რომელთა კვანძებში არის იონები. ისინი წარმოიქმნება იონური ბმების მქონე ნივთიერებებით, რომლებსაც შეუძლიათ შეაერთონ როგორც მარტივი იონები Na +, Cl - და რთული S0 4 2-, OH -. შესაბამისად, მარილებს და ლითონების ზოგიერთ ოქსიდს და ჰიდროქსიდს აქვს იონური კრისტალური ბადეები. მაგალითად, ნატრიუმის ქლორიდის კრისტალი აგებულია მონაცვლეობით დადებითი Na + და უარყოფითი Cl - იონებისგან, რომლებიც ქმნიან კუბის ფორმის გისოსს.

სუფრის მარილის იონური კრისტალური ბადე

ასეთ კრისტალში იონებს შორის კავშირი ძალიან სტაბილურია. მაშასადამე, იონური გისოსიანი ნივთიერებები ხასიათდებიან შედარებით მაღალი სიხისტეთა და სიმტკიცით, ისინი ცეცხლგამძლე და არამდგრადია.

ატომური კრისტალური გისოსები

ატომურიუწოდებენ ბროლის გისოსებს, რომელთა კვანძებში არის ცალკეული ატომები. ასეთ გისოსებში ატომები ერთმანეთთან დაკავშირებულია ძალიან ძლიერი კოვალენტური ბმებით. ამ ტიპის კრისტალური გისოსებით ნივთიერებების მაგალითია ბრილიანტი, ნახშირბადის ერთ-ერთი ალოტროპული მოდიფიკაცია.

ალმასის ატომური კრისტალური ბადე

ატომური კრისტალური ბადის მქონე ნივთიერებების უმეტესობას აქვს ძალიან მაღალი დნობის წერტილი (მაგალითად, ალმასისთვის ის 3500 ° C-ზე მეტია), ისინი ძლიერი და მყარია და პრაქტიკულად უხსნადი.

მოლეკულური კრისტალური გისოსები

მოლეკულურიკრისტალურ გისოსებს უწოდებენ, რომელთა კვანძებში მოლეკულებია განლაგებული.

იოდის მოლეკულური კრისტალური ბადე

ამ მოლეკულებში ქიმიური ბმები შეიძლება იყოს როგორც პოლარული (HCl, H 2 O) ასევე არაპოლარული (N 2, O 2). იმისდა მიუხედავად, რომ მოლეკულების შიგნით ატომები დაკავშირებულია ძალიან ძლიერი კოვალენტური ბმებით, მოლეკულებს შორის მოქმედებს მიზიდულობის სუსტი ინტერმოლეკულური ძალები. მაშასადამე, ნივთიერებებს მოლეკულური კრისტალური გისოსებით აქვთ დაბალი სიმტკიცე, დაბალი დნობის წერტილი და არასტაბილურია. მყარი ორგანული ნაერთების უმეტესობას აქვს მოლეკულური კრისტალური ბადეები (ნაფთალინი, გლუკოზა, შაქარი).

ლითონის ბროლის გისოსები

მეტალის ობლიგაციების მქონე ნივთიერებებს აქვთ ლითონისბროლის გისოსები.

ასეთი გისოსების ადგილებზე არის ატომები და იონები (ატომები ან იონები, რომლებშიც ლითონის ატომები ადვილად იქცევიან, აძლევენ თავიანთ გარე ელექტრონებს "საერთო გამოყენებისთვის"). ლითონების ეს შინაგანი სტრუქტურა განსაზღვრავს მათ დამახასიათებელ ფიზიკურ თვისებებს: ელასტიურობას, ელასტიურობას, ელექტრო და თბოგამტარობას, დამახასიათებელ მეტალის სიკაშკაშეს.

ნივთიერებების უმეტესობას ახასიათებს უნარი, პირობებიდან გამომდინარე, იყოს აგრეგაციის სამი მდგომარეობიდან ერთ-ერთში: მყარი, თხევადი ან აირისებრი.

მაგალითად, წყალი ნორმალური წნევის ტემპერატურულ დიაპაზონში 0-100 o C არის თხევადი, 100 o C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე ის შეიძლება არსებობდეს მხოლოდ აირისებრ მდგომარეობაში, ხოლო 0 o C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე ის არის მყარი.
მყარ მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერებები იყოფა ამორფულ და კრისტალურად.

ამორფული ნივთიერებების დამახასიათებელი თვისებაა მკაფიო დნობის წერტილის არარსებობა: მათი სითხე თანდათან იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ამორფული ნივთიერებები მოიცავს ნაერთებს, როგორიცაა ცვილი, პარაფინი, პლასტმასის უმეტესობა, მინა და ა.შ.

მიუხედავად ამისა, კრისტალურ ნივთიერებებს აქვთ სპეციფიკური დნობის წერტილი, ე.ი. კრისტალური სტრუქტურის მქონე ნივთიერება მყარი მდგომარეობიდან თხევადში გადადის არა თანდათან, არამედ უეცრად, კონკრეტული ტემპერატურის მიღწევისას. კრისტალური ნივთიერებების მაგალითებია სუფრის მარილი, შაქარი და ყინული.

ამორფული და კრისტალური მყარი ნივთიერებების ფიზიკურ თვისებებში განსხვავება უპირველეს ყოვლისა განპირობებულია ასეთი ნივთიერებების სტრუქტურული მახასიათებლებით. რა განსხვავებაა ამორფულ და კრისტალურ მდგომარეობაში მყოფ ნივთიერებას შორის, ყველაზე ადვილად გასაგებია შემდეგი ილუსტრაციიდან:

როგორც ხედავთ, ამორფულ ნივთიერებაში, კრისტალურისგან განსხვავებით, არ არის წესრიგი ნაწილაკების განლაგებაში. თუ კრისტალურ სუბსტანციაში თქვენ გონებრივად აკავშირებთ ორ ატომს ერთმანეთთან ახლოს სწორი ხაზით, მაშინ ნახავთ, რომ იგივე ნაწილაკები ამ ხაზზე იქნება მკაცრად განსაზღვრული ინტერვალებით:

ამრიგად, კრისტალური ნივთიერებების შემთხვევაში, შეგვიძლია ვისაუბროთ ისეთ კონცეფციაზე, როგორიცაა კრისტალური გისოსი.

ბროლის გისოსი ეწოდება სივრცითი ჩარჩო, რომელიც აკავშირებს სივრცის წერტილებს, რომლებშიც ნაწილაკები ქმნიან კრისტალს.

სივრცეში ის წერტილები, რომლებზეც კრისტალის შემქმნელი ნაწილაკები მდებარეობს, ეწოდება კრისტალური მედის კვანძები .

იმისდა მიხედვით, თუ რომელი ნაწილაკები მდებარეობს ბროლის მედის კვანძებში, განასხვავებენ მათ: მოლეკულური, ატომური, იონური და ლითონის ბროლის გისოსები .

კვანძებში მოლეკულური კრისტალური ბადე

ყინულის ბროლის ბადე, როგორც მოლეკულური გისოსის მაგალითი

არსებობს მოლეკულები, რომლებშიც ატომები დაკავშირებულია ძლიერი კოვალენტური ბმებით, მაგრამ თავად მოლეკულები ერთმანეთთან ახლოს არის შეკავებული სუსტი ინტერმოლეკულური ძალებით. ასეთი სუსტი ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების გამო, მოლეკულური მედის მქონე კრისტალები მყიფეა. ასეთი ნივთიერებები განსხვავდება სხვა ტიპის სტრუქტურის მქონე ნივთიერებებისგან დნობისა და დუღილის მნიშვნელოვნად დაბალი წერტილებით, არ ატარებენ ელექტრო დენს და შეიძლება გაიხსნას ან არ დაითხოვოს სხვადასხვა გამხსნელებში. ასეთი ნაერთების ხსნარებმა შეიძლება ან არ გაატარონ ელექტრული დენი, ნაერთის კლასიდან გამომდინარე. მოლეკულური კრისტალური ბადის მქონე ნაერთები მოიცავს ბევრ მარტივ ნივთიერებას - არამეტალებს (გამაგრებული H 2, O 2, Cl 2, ორთორმბული გოგირდი S 8, თეთრი ფოსფორი P 4), ასევე ბევრ რთულ ნივთიერებას - არამეტალების წყალბადის ნაერთებს, მჟავები, არამეტალის ოქსიდები, ორგანული ნივთიერებების უმეტესობა. გასათვალისწინებელია, რომ თუ ნივთიერება აირისებრ ან თხევად მდგომარეობაშია, მოლეკულურ კრისტალურ გისოსზე საუბარი არ არის მიზანშეწონილი: უფრო სწორია ტერმინის მოლეკულური ტიპის სტრუქტურის გამოყენება.

ბრილიანტის ბროლის გისოსი, როგორც ატომური გისოსის მაგალითი

კვანძებში ატომური კრისტალური გისოსი

არის ატომები. უფრო მეტიც, ასეთი ბროლის გისოსის ყველა კვანძი „დაკავშირებულია“ ერთმანეთთან ძლიერი კოვალენტური ბმების მეშვეობით ერთ კრისტალში. სინამდვილეში, ასეთი კრისტალი ერთი გიგანტური მოლეკულაა. სტრუქტურული მახასიათებლების გამო, ატომური კრისტალური მედის მქონე ყველა ნივთიერება არის მყარი, აქვს მაღალი დნობის წერტილები, ქიმიურად არააქტიურია, არ იხსნება წყალში ან ორგანულ გამხსნელებში და მათი დნება არ ატარებს ელექტრო დენს. უნდა გვახსოვდეს, რომ ატომური ტიპის სტრუქტურის მქონე ნივთიერებებში შედის ბორი B, ნახშირბადი C (ბრილიანტი და გრაფიტი), სილიციუმი Si მარტივი ნივთიერებებისგან და სილიციუმის დიოქსიდი SiO 2 (კვარცი), სილიციუმის კარბიდი SiC, ბორის ნიტრიდი BN რთული ნივთიერებებისგან.

ნივთიერებებისთვის იონური კრისტალური გისოსი

გისოსების ადგილები შეიცავს იონებს, რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან იონური ბმების მეშვეობით.
ვინაიდან იონური ბმები საკმაოდ ძლიერია, იონური გისოსის მქონე ნივთიერებებს აქვთ შედარებით მაღალი სიმტკიცე და ცეცხლგამძლეობა. ყველაზე ხშირად, ისინი წყალში ხსნადია და მათი ხსნარები, დნობის მსგავსად, ატარებენ ელექტრო დენს.
იონური კრისტალური ბადის მქონე ნივთიერებებს მიეკუთვნება ლითონის და ამონიუმის მარილები (NH 4 +), ფუძეები და ლითონის ოქსიდები. ნივთიერების იონური სტრუქტურის დარწმუნებული ნიშანია მის შემადგენლობაში ტიპიური ლითონისა და არალითონის ორივე ატომის არსებობა.

ნატრიუმის ქლორიდის კრისტალური ბადე, როგორც იონური გისოსის მაგალითი

შეინიშნება თავისუფალი ლითონების კრისტალებში, მაგალითად, ნატრიუმის Na, რკინის Fe, მაგნიუმის Mg და ა.შ. ლითონის ბროლის ბადის შემთხვევაში, მისი კვანძები შეიცავს კატიონებს და ლითონის ატომებს, რომელთა შორის ელექტრონები მოძრაობენ. ამ შემთხვევაში, მოძრავი ელექტრონები პერიოდულად მიმაგრებულია კატიონებთან, რითაც ანეიტრალებს მათ მუხტს, ხოლო ცალკეული ნეიტრალური ლითონის ატომები სანაცვლოდ „ათავისუფლებენ“ ელექტრონებს, თავის მხრივ, კატიონებად იქცევიან. სინამდვილეში, "თავისუფალი" ელექტრონები არ ეკუთვნის ცალკეულ ატომებს, არამედ მთელ კრისტალს.

ასეთი სტრუქტურული თავისებურებები იწვევს იმ ფაქტს, რომ ლითონები კარგად ატარებენ სითბოს და ელექტრულ დენს და ხშირად აქვთ მაღალი ელასტიურობა (მოქნილობა).
ლითონების დნობის ტემპერატურის გავრცელება ძალიან დიდია. მაგალითად, ვერცხლისწყლის დნობის წერტილი არის დაახლოებით მინუს 39 ° C (თხევადი ნორმალურ პირობებში), ხოლო ვოლფრამი არის 3422 ° C. უნდა აღინიშნოს, რომ ნორმალურ პირობებში ყველა ლითონი ვერცხლისწყლის გარდა არის მყარი.

მყარი ნივთიერებების უმეტესობას აქვს კრისტალურისტრუქტურა, რომელიც ხასიათდება ნაწილაკების მკაცრად განსაზღვრული განლაგება. თუ თქვენ დააკავშირებთ ნაწილაკებს ჩვეულებრივი ხაზებით, მიიღებთ სივრცულ ჩარჩოს, რომელსაც ე.წ ბროლის გისოსი. წერტილებს, რომლებზეც კრისტალური ნაწილაკებია განლაგებული, მედის კვანძები ეწოდება. წარმოსახვითი გისოსის კვანძები შეიძლება შეიცავდეს ატომებს, იონებს ან მოლეკულებს.

კვანძებში მდებარე ნაწილაკების ბუნებიდან და მათ შორის კავშირის ხასიათიდან გამომდინარე, განასხვავებენ კრისტალური გისოსების ოთხ ტიპს: იონურ, მეტალურ, ატომურ და მოლეკულურს.

იონური ეწოდება გისოსები, რომელთა კვანძებში არის იონები.

ისინი წარმოიქმნება იონური ბმების მქონე ნივთიერებებით. ასეთი გისოსის კვანძებში არის დადებითი და უარყოფითი იონები, რომლებიც ერთმანეთთან დაკავშირებულია ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედებით.

იონური ბროლის გისოსებს აქვთ მარილები, ტუტეები, აქტიური ლითონის ოქსიდები. იონები შეიძლება იყოს მარტივი ან რთული. მაგალითად, ნატრიუმის ქლორიდის გისოსებზე არის ნატრიუმის მარტივი იონები Na და ქლორის Cl− , ხოლო კალიუმის სულფატის გისოსებზე მარტივი კალიუმის იონები K და რთული სულფატის იონები S O 4 2 − ალტერნატიული.

ასეთ კრისტალებში იონებს შორის კავშირი ძლიერია. ამიტომ, იონური ნივთიერებები არის მყარი, ცეცხლგამძლე, არამდგრადი. ასეთი ნივთიერებები კარგია იხსნება წყალში.

ნატრიუმის ქლორიდის კრისტალური ბადე

ნატრიუმის ქლორიდის კრისტალი

მეტალი გისოსები, რომლებიც შედგება დადებითი იონებისა და ლითონის ატომებისა და თავისუფალი ელექტრონებისგან.

ისინი წარმოიქმნება მეტალის ბმების მქონე ნივთიერებებით. ლითონის გისოსების კვანძებში არის ატომები და იონები (ან ატომები ან იონები, რომლებშიც ატომები ადვილად იქცევიან, აძლევენ მათ გარე ელექტრონებს საერთო გამოყენებისთვის).

ასეთი ბროლის გისოსები დამახასიათებელია ლითონებისა და შენადნობების მარტივი ნივთიერებებისთვის.

ლითონების დნობის წერტილები შეიძლება იყოს განსხვავებული (\(–37\) °C-დან ვერცხლისწყლისთვის ორიდან სამ ათას გრადუსამდე). მაგრამ ყველა ლითონს აქვს მახასიათებელი მეტალის ბზინვარებაელასტიურობა, დრეკადობა, კარგად ატარებს ელექტროენერგიასდა სითბო.

ლითონის ბროლის გისოსი

აპარატურა

ატომურ გისოსებს ბროლის გისოსებს უწოდებენ, რომელთა კვანძებში არის ცალკეული ატომები, რომლებიც დაკავშირებულია კოვალენტური ბმებით.

ალმასს აქვს ამ ტიპის გისოსები - ნახშირბადის ერთ-ერთი ალოტროპული მოდიფიკაცია. ატომური კრისტალური ბადის მქონე ნივთიერებები მოიცავს გრაფიტი, სილიციუმი, ბორი და გერმანიუმი, ისევე როგორც რთული ნივთიერებები, მაგალითად კარბორუნდი SiC და სილიციუმი, კვარცი, კლდის კრისტალი, ქვიშა, რომელშიც შედის სილიციუმის ოქსიდი (\(IV\)) Si O 2.

ასეთი ნივთიერებები ხასიათდება მაღალი სიძლიერედა სიმტკიცე. ამდენად, ბრილიანტი არის უმძიმესი ბუნებრივი ნივთიერება. ატომური კრისტალური ბადის მქონე ნივთიერებებს აქვთ ძალიან მაღალი დნობის წერტილებიდა მდუღარე.მაგალითად, სილიციუმის დნობის წერტილი არის \(1728\) °C, ხოლო გრაფიტისთვის უფრო მაღალია - \(4000\) °C. ატომური კრისტალები პრაქტიკულად უხსნადია.

ბრილიანტის ბროლის გისოსი

ბრილიანტი

მოლეკულური გისოსებს უწოდებენ, რომელთა კვანძებში არის მოლეკულები, რომლებიც დაკავშირებულია სუსტი ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედებით.

იმისდა მიუხედავად, რომ მოლეკულების შიგნით ატომები დაკავშირებულია ძალიან ძლიერი კოვალენტური ბმებით, მოლეკულებს შორის მოქმედებს მოლეკულური მიზიდულობის სუსტი ძალები. ამიტომ მოლეკულურ კრისტალებს აქვთ დაბალი სიძლიერედა სიმტკიცე, დაბალი დნობის წერტილებიდა მდუღარე. ბევრი მოლეკულური ნივთიერება არის სითხე და აირი ოთახის ტემპერატურაზე. ასეთი ნივთიერებები არასტაბილურია. მაგალითად, კრისტალური იოდი და მყარი ნახშირბადის მონოქსიდი (\(IV\)) („მშრალი ყინული“) აორთქლდება თხევად მდგომარეობაში გადაქცევის გარეშე. ზოგიერთ მოლეკულურ ნივთიერებას აქვს სუნი .

ამ ტიპის გისოსებს აქვს აგრეგაციის მყარ მდგომარეობაში მყოფი მარტივი ნივთიერებები: კეთილშობილი აირები ერთატომური მოლეკულებით (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. ), ასევე არამეტალები ორ- და პოლიატომური მოლეკულები (H 2, O 2, N 2, Cl 2, I 2, O 3, P 4, S 8).

მათ აქვთ მოლეკულური კრისტალური ბადეასევე ნივთიერებები კოვალენტური პოლარული ბმებით: წყალი - ყინული, მყარი ამიაკი, მჟავები, არამეტალის ოქსიდები. უმრავლესობა ორგანული ნაერთებიასევე არის მოლეკულური კრისტალები (ნაფთალინი, შაქარი, გლუკოზა).