KRYŠTALICKÉ PEVNÉ LÁTKY: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, TYPY, PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Tieto kryštalické pevné látky sú tie, ktorých mikroskopické štruktúry sú zoradené a počúvať charakteristický model pre konkrétny mriežky; napríklad: kubický, šesťuholníkový, triklinický, kosoštvorec.

Tvrdí sa, že tieto pevné látky existujú ako kryštály, ktoré vykazujú fazety a geometrické vzory, ktoré odrážajú, ako sú usporiadané vo vnútri. Ďalšími príkladmi kryštalických tuhých látok sú diamant, kremeň, antracén, suchý ľad, chlorid draselný alebo oxid horečnatý.

Krištáľovo číra tyčinka z hnedého cukru. Zdroj: Pixabay.

Známy pár kryštalických tuhých látok je cukor a soľ (NaCI). Na prvý pohľad obidva ukazujú biele kryštály; ale ich vlastnosti sa výrazne líšia. Cukor je molekulárna kryštalická pevná látka, zatiaľ čo soľ je iónová kryštalická pevná látka. Prvý je tvorený molekulami sacharózy; a druhá, Na ⁺ a Cl ^- ióny .

Obrázok hore poskytuje pohľad na to, ako môžu byť jasné kryštály cukru. Soľné kryštály však nie sú pozadu. Hoci cukor a soľ vyzerajú ako bratia, ich štruktúra je odlišná: cukor, ktorý je sacharóza, má monoklinickú štruktúru; zatiaľ čo soľ, kubická štruktúra.

Kryštalická štruktúra chloridu sodného, ​​NaCl

Práškový cukor a soľ (námraza) zostávajú krištáľovo číre; jeho kryštály sa pre naše oči zmenšia. Kryštalickosť tuhej látky je preto definovaná skôr jej vnútornou štruktúrou, ako jej vonkajším vzhľadom alebo jasom.

Štruktúra kryštalických tuhých látok

Usporiadané štruktúry kryštalických tuhých látok. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Kryštalické pevné látky majú usporiadané štruktúry. Ich geometrické vlastnosti budú závisieť od typu kryštalickej mriežky, do ktorej patria, ktorá sa premieta navonok do formy kryštálu (kryštalický systém). Horný obrázok zobrazuje dva dôležité pojmy takýchto štruktúr: periodicitu a kryštalické zrná.

Priestorové usporiadanie častíc kryštalickej pevnej látky je periodické; to znamená, že sa opakuje znova a znova vo všetkých smeroch. Toto vytvára svoj vlastný štruktúrny vzor pre každú tuhú a kryštalickú mriežku; to je napríklad miesto, kde sa soľ a cukor začínajú diferencovať nad ich chemickú povahu.

V A sú kosoštvorce usporiadané tak, aby dávali väčší kosoštvorec. Každý fialový kosočtverec predstavuje časticu alebo skupinu častíc (atómy, ióny alebo molekuly). Možno teda očakávať, že makroskopický kryštál A bude mať kosoštvorcový vzhľad.

Medzitým sú v B kosoštvorce usporiadané tak, že pochádzajú z kryštalických zŕn; jedná sa o veľmi malé kryštály (kryštály). B sa potom považuje za polykryštalickú pevnú látku; to znamená, že je tvorené aglomeráciou viacerých kryštálov.

Na záver, tuhá látka môže byť jednoducho kryštalická (A) alebo polykryštalická (B); A tvorí kryštály, zatiaľ čo B polykryštály.

vlastnosti

Vlastnosti kryštalických tuhých látok závisia od typu kryštálu. Už je známe, že ich štruktúry sú usporiadané a že majú tendenciu prezentovať jasné vlastnosti, do ktorých sa milovníci minerálov zamilujú. Bolo však uvedené, že práškovú tuhú látku, dokonca aj „off“, možno tiež klasifikovať ako kryštalickú.

Spôsob, akým sú ich častice priestorovo orientované, im umožňuje mať niektoré dôležité vlastnosti pre svoju charakterizáciu. Napríklad kryštalické pevné látky sú schopné difrakcie rôntgenových lúčov, pričom vytvárajú difrakčné spektrá, z ktorých je možné určiť mikroskopickú štruktúru kryštálu.

Tiež, pretože štruktúra je periodická, teplo difunduje rovnakým spôsobom cez tuhú látku; pokiaľ nie sú prítomné žiadne nečistoty. Teploty topenia kryštalickej pevnej látky sú teda konštantné a nemenia sa bez ohľadu na to, ako sa merajú.

Druhy kryštalických tuhých látok

Typy kryštalických tuhých látok sú založené na tom, aký typ častíc sú vyrobené a aké sú ich interakcie alebo väzby. V zásade existujú štyri typy: iónové, kovové, molekulárne a kovalentné siete.

Aj keď predstavujú určitý stupeň nečistôt, sú naďalej kryštalické, aj keď sú ovplyvnené ich vlastnosti a nevykazujú rovnaké hodnoty, aké sa očakávajú pre čistú pevnú látku.

Ionics

Soľ je príkladom iónovej kryštalickej pevnej látky, pretože je zložená z iónov Na ⁺ a Cl ^- . Preto v tomto type pevných látok vládne iónová väzba: štrukturálne usporiadanie riadia elektrostatické sily.

kovový

Všetky kovové atómy tvoria kovové kryštály. To znamená, že napríklad strieborná vidlica je konglomerát tavených kryštálov striebra. Vnútorná alebo mikroskopická štruktúra je rovnaká v každom palci objektu a zostáva nezmenená od držadla vidlice po špičku zubov.

molekulárnej

Cukor je príkladom molekulárnej kryštalickej pevnej látky, pretože je tvorená molekulami sacharózy. Preto je tento typ pevnej látky zložený z molekúl, ktoré prostredníctvom svojich intermolekulárnych interakcií (a nie kovalentných väzieb) dokážu vytvoriť usporiadanú štruktúru.

Kovalentné siete

Nakoniec máme kryštalické pevné látky kovalentných sietí. V nich prevládajú kovalentné väzby, pretože sú zodpovedné za vytvorenie poriadku a udržiavanie atómov pevne fixovaných v ich príslušných priestorových polohách. Nehovoríme o iónoch, atómoch alebo molekulách, ale o trojrozmerných sieťach.

Príklady

Ďalej a nakoniec budú uvedené príklady pre každý z typov kryštalických tuhých látok.

Ionics

Všetky soli sú iónové pevné látky. Podobne existujú sulfidy, hydroxidy, oxidy, halogenidy a ďalšie zlúčeniny, ktoré sú tiež tvorené iónmi, alebo ich interakcie sú v podstate iónové. Máme teda:

-KCl

- fáza ₄

-Ba (OH) ₂

-CASE ₄

-FeCl ₃

-Na ₂ S

-MgO

-CaF ₂

-NaHCO ₃

- (NH ₄ ) ₂ CrO ₄

Okrem týchto príkladov sa veľká väčšina minerálov považuje za iónové kryštalické pevné látky.

kovový

Akýkoľvek kovový prvok sa vyskytuje prirodzene ako kovové kryštály. Niektoré z nich sú:

-meď

liatinové

aluminium

-Chrome

-Kovový vodík (za nepredstaviteľných tlakov)

-Tungsten

Zirka

Titan

-Magnesium

-natriumkarboxylátomethylkarbamoyl

molekulárnej

Existuje veľké množstvo molekulárnych kryštalických tuhých látok. Prakticky každá organická zlúčenina, ktorá stuhne, môže vytvoriť kryštály, ak je jej čistota vysoká alebo ak jej štruktúra nie je príliš zložitá. Máme teda:

-Čka (H ₂ O)

-Dry ľad (CO ₂ )

-I ₂

-P ₄

-S ₈ (a jeho polymorfy)

antracénu

- Pevný kyslík

- pevný amoniak

-Phenolphthalein

-Kyselina benzoová

Kovalentné siete

A nakoniec, medzi niektorými kryštalickými tuhými látkami kovalentných sietí máme:

-Diamant

-grafit

- Uhlíkové nanorúrky

-Fullerenos

kremeň

-Silicon

-Germanium

- nitrid boritý

Z tohto zoznamu by sa uhlíkové nanorúrky a fullerény mohli tiež považovať za molekulárne kryštalické pevné látky. Je to tak preto, že hoci pozostávajú z kovalentne viazaných atómov uhlíka, definujú jednotky, ktoré je možné vizualizovať ako makromolekuly (futbalové lopty a trubice).

Referencie

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
2. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Crystal. Obnovené z: en.wikipedia.org
4. Chémia LibreTexts. (16. júna 2019). Kryštalické a amorfné pevné látky. Obnovené z: chem.libretexts.org
5. Rachel Bernstein a Anthony Carpi. (2020). Vlastnosti tuhých látok. Obnovené z: visionlearning.com