Кристалічна решітка та її основні типи
Абсолютно будь хімічна речовина, існуюче в природі, утворено великим числом однакових часток, які пов'язані між собою. Всі речовини існують в трьох агрегатних станах: газоподібному, рідкому і твердому. Коли утруднено тепловий рух (при низьких температурах), а також в твердих речовинах частинки строго орієнтовані в просторі, що проявляється в їх точної структурної організації.
Кристалічна решітка речовини - це структура з геометрично упорядкованим розташуванням частинок (атоми, молекули або іони) в певних точках простору. У різних решітках розрізняють межузловой простір і безпосередньо вузли - точки, в яких розташовані самі частинки.
Кристалічна решітка буває чотирьох типів: металева, молекулярна, атомна, іонна. Типи решіток визначаються відповідно до виду частинок, розташованих в їх вузлах, а також характером зв'язків між ними.
Кристалічна решітка називається молекулярної в тому випадку, якщо в її вузлах розташовуються молекули. Вони пов'язані між собою міжмолекулярними порівняно слабкими силами, звані ван-дер-ваальсовимі, проте самі атоми всередині молекули з'єднуються істотно більш сильною ковалентним зв'язком (полярної або неполярной). Молекулярна кристалічна решітка властива хлору, твердому водню, двоокису вуглецю та іншим речовинам, що є газоподібними при звичайній температурі.
Кристали, які утворюють благородні гази, також мають молекулярні решітки, що складаються з одноатомних молекул. Більшість твердих органічних речовин мають саме таку структуру. Число ж неорганічних речовин, яким властива молекулярна структура, досить невелика. Це, наприклад, тверді галогеноводороди, природна сірка, лід, тверді прості речовини та деякі інші.
При нагріванні відносно слабкі міжмолекулярні зв'язки руйнуються досить легко, тому речовини з такими гратами мають дуже низькі температури плавлення і малу твердість, вони нерозчинні або малорозчинні у воді, розчини їх практично не проводять електричний струм, характеризуються значною летючість. Мінімальні температури кипіння і плавлення - у речовин з неполярних молекул.
Металевої називається така кристалічна решітка, вузли якої сформовані атомами і позитивними іонами (катіонами) металу з вільними валентними електронами (відчепилися від атомів при утворенні іонів), безладно рухаються в об'ємі кристала. Однак ці електрони по суті є напіввільними, оскільки можуть безперешкодно переміщатися тільки в рамках, які обмежує дана кристалічна решітка.
Електростатичні електрони і позитивні іони металів взаємно притягуються, чим пояснюється стабільність металевої кристалічної решітки. Сукупність вільних електронів, що рухаються називають електронним газом - він забезпечує хорошу електро- і теплопровідність металів. При появі електричної напруги електрони спрямовуються до позитивної частці, беручи участь у створенні електричного струму і взаємодіючи з іонами.
Металева кристалічна решітка характерна, головним чином, для елементарних металів, а також для з'єднань різних металів один з одним. Основні властивості, які притаманні металевим кристалам (механічна міцність, летючість, температура плавлення), досить сильно коливаються. Однак такі фізичні властивості, як пластичність, ковкість, висока електро- і теплопровідність, характерний металевий блиск властиві лише виключно кристалам з металевою решіткою.