Строение и свойства твердого вещества

Общие сведения

Выделяют 4 агрегатных состояния: жидкое, твердое, газообразное и плазменное. В данной статье будут рассмотрены особенности твердого агрегатного состояния.

Рисунок 1. Твердое агрегатное состояние. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В таком состоянии при обычных условиях находится большинство веществ, имеющих металлическую или ионную связь. Выделяют два вида твердых веществ:

1. Кристаллические. Данные вещества имеют строго упорядоченную структуру, которая образуется в результате образования кристаллов определенной формы. Также они имеют конкретную температуру плавления.
2. Аморфные. Аморфные вещества не образуют геометрически правильную структуру, так как состоят из неупорядоченных молекул. Для таких веществ характерен широкий диапазон температуры плавления. При нагревании, проходя стадии размягчения и растекания, переходят в жидкое агрегатное состояние.

Строение кристаллических веществ

Любая кристаллическая решетка состоит из повторяющихся одинаковых элементарных ячеек (структурных единиц данного кристаллического вещества).

Выделяют 4 типа кристаллических структур в зависимости от природы частиц, которые образуют решетку, и типа химической связи между ними: металлическую, ионную, молекулярную, атомную. Рассмотрим более подробно металлическую и ионную кристаллические решетки.

Металлическая структура.

Металлы в своем строении имеют ионы (+) и атомы, которые располагаются на одном и том же месте. Точки размещения называются узлами (вершинами). Между узлами располагаются валентные электроны, которые способны свободно перемещаться. Это связано с тем, что число свободных орбиталей больше числа валентных электронов.

Рисунок 2. Строение металлической решетки. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Выделяют три вида металлических решеток:

1. Гексагональная (ГПУ).

   
   
   Рисунок 3. Гексагональная плотноупакованная решетка. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

2. Кубическая (КПУ)/гранецентрическая кубическая (ГЦК).

   
   
   Рисунок 4. Гранецентрическая кубическая решетка. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

3. Объемноцентрированная кубическая решетка (ОЦК).

   
   
   Рисунок 5. Объемноцентрированная кубическая решетка. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Первые две решетки относятся к плотноупакованным, то есть пустоты между атомами в них минимальные.

Связь между положительными ионами и свободными электронами называется металлической. Данная связь и особенности строения обуславливают такие свойства металлов, как высокая электропроводность, пластичность, теплопроводность и металлический блеск.

Ионная структура.

В узлах данной решетки располагаются ионы (положительные и отрицательные), которые связаны электростатическим взаимодействием (взаимным притяжением).

Данные вещества обладают высокой твердостью, являются тугоплавкими и малолетучими. Растворы и расплавы этих соединений проводят электрический ток, так как при растворении/расплавлении ионы могут высвобождаться и передвигаться под действие внешнего электрического поля.

Ионную кристаллическую решетку могут образовывать соли металлов/аммония, основания, оксиды металлов и бинарные соединения, в состав которых входит металл и неметалл.

Рисунок 6. Ионная кристаллическая решетка. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ