Kohlendioxid ist kristallin. Geschichte der Entdeckung des Elements. Molekulare und nichtmolekulare Struktur von Stoffen. Struktur der Materie

5. Ionische und metallische Bindung. Wasserstoffverbindung. Wertigkeit

5.4. Arten von Kristallgittern

Stoffe im festen Zustand können eine amorphe und kristalline Struktur haben. Bei amorphen Stoffen (Glas, Polymere) ist die Anordnung der Teilchen ungeordnet, bei kristallinen Stoffen hingegen sind die Struktureinheiten (Atome, Moleküle oder Ionen) in einer strengen Reihenfolge angeordnet.

Unter Kristallgitter bezeichnet das Gerüst, das entsteht, wenn die Struktureinheiten eines Kristalls durch imaginäre gerade Linien verbunden werden. Die Schnittpunkte dieser Geraden heißen Kristallgitterknoten. Abhängig von der Art der Partikel, die sich an den Knoten des Kristallgitters befinden, sowie von der Art der chemischen Bindung zwischen ihnen werden vier Haupttypen (Typen) von Kristallgittern unterschieden: atomare, molekulare, ionische und metallische.

Stoffe mit Atom-, Ionen- und Metallkristallgittern haben eine nichtmolekulare Struktur

In Knoten Atomkristallgitter es gibt Atome gleicher oder verschiedener chemischer Elemente (meist Nichtmetalle), die durch starke kovalente Bindungen miteinander verbunden sind (siehe Abb. 16.1 auf S. 347). Stoffe mit einem Atomgitter werden atomare oder kovalente Kristalle genannt.

Erinnern wir uns an Stoffe mit einem atomaren Kristallgitter: Bor, Silizium, Diamant, Graphit, schwarzer und roter Phosphor, Karborund SiC, Siliziumoxid (IV) SiO 2.

Aufgrund der hohen Energie kovalenter Bindungen haben Stoffe mit atomarer Struktur einen sehr hohen Schmelzpunkt, eine hohe Härte und Festigkeit sowie eine geringe Löslichkeit; in der Regel handelt es sich um Dielektrika oder Halbleiter (Silizium, Germanium). Der härteste Naturstoff ist Diamant (Schmelzpunkt 3500 °C), der feuerfestste ist Graphit (3700 °C); Karborund SiC (2700 °C) und Siliziumdioxid SiO 2 (1610 °C) haben einen hohen Schmelzpunkt.

In Knoten molekulare Kristalle(Stoffe mit molekularem Kristallgitter, molekularer Struktur) Es gibt Moleküle (Abb. 5.7, a). Moleküle sind durch schwache intermolekulare Kräfte miteinander verbunden (nicht verwechseln: In Molekülen ist die Bindung kovalent, also stark), deren Aufbrechen relativ wenig Energie erfordert. Daher weisen molekulare Substanzen eine geringe Festigkeit, geringe Härte, erhebliche Kompressibilität sowie niedrige Schmelz- und Siedepunkte auf. Sie zeichnen sich durch Flüchtigkeit aus, viele haben einen Geruch und einige sind erhaben. Molekülkristalle leiten keinen Strom und können in polaren und unpolaren Lösungsmitteln löslich sein.

Die meisten Stoffe mit kovalenter polarer oder unpolarer Bindung haben ein molekulares Kristallgitter, mit Ausnahme der oben aufgeführten Stoffe mit atomarer Struktur. Die molekulare Struktur ist eher für organische Substanzen charakteristisch. Beispiele für Substanzen mit molekularer Struktur: Edelgase (für sie sind die Konzepte von Atom und Molekül identisch, wir können sagen, dass Edelgase aus einatomigen Molekülen bestehen), Halogene (im festen Zustand), weißer Phosphor P4, orthorhombischer und monokliner Schwefel S8 , fester Sauerstoff, Ozon, Stickstoff, Wasser, Halogenwasserstoffe, Alkane, Benzol.

Reis. 5.7. Die Struktur des Kristallgitters von Kohlendioxid (CO 2) im festen Zustand (a) und Natriumchlorid (b)

Es bilden sich alle Stoffe mit ionischen Bindungen Ionenkristallgitter haben eine ionische Struktur. Dies sind Salze, basische und amphotere Oxide, Basen, binäre Verbindungen von Metallen mit Nichtmetallen (Hydride, Nitride usw.). An den Knoten von Ionenkristallen befinden sich entgegengesetzt geladene einfache oder komplexe Kationen und Anionen, die durch eine starke Ionenbindung miteinander verbunden sind (Abb. 5.7, b). Aufgrund der Stärke der Ionenbindung weisen Ionenkristalle eine große Härte auf und sind nichtflüchtig und geruchlos und zeichnen sich durch hohe Siedepunkte und Schmelzpunkte aus. Bei Raumtemperatur leiten ionische Stoffe den elektrischen Strom und erwärmen schlecht; viele sind in polaren Lösungsmitteln gut löslich; ihre wässrigen Lösungen und Schmelzen leiten elektrischen Strom (Elektrolyte). Ionische Stoffe zeichnen sich durch eine schwache Verformbarkeit und Zerbrechlichkeit aus, da bei der Verschiebung von Ionen gegeneinander Abstoßungskräfte zwischen gleich geladenen Ionen entstehen.

Es bilden sich Stoffe mit einer Metallbindung Metallkristallgitter(Metallkristalle), in denen (siehe Abb. 5.1) die Kommunikation durch freie Elektronen (Elektronengas) erfolgt.

Aus diesem Grund haben einfache Metalle (und ihre Legierungen) einen charakteristischen metallischen Glanz, eine sehr hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit, sie sind undurchsichtig, formbar und duktil. Metalle haben ein breites Spektrum an Schmelzpunkten (unter normalen Bedingungen liegt Quecksilber beispielsweise in einem flüssigen Aggregatzustand) und Härten (weiches Blei und sehr hartes Chrom) vor, was auf einige Unterschiede in der Art der Metallbindung verschiedener Metalle zurückzuführen ist Metalle. Wie bereits erwähnt, kann die Schmelztemperatur von Metallen als Maß für die Stärke einer metallischen Bindung dienen: Je höher die Schmelztemperatur, desto höher ist die Energie der metallischen Bindung. Der Schmelzpunkt von Metallen steigt in der Reihe:

Quecksilber → Alkalimetalle → Erdalkalimetalle →

→ Metalle der D-Familie → Wolfram.

Beispiel 5.4. Unter Chlorverbindungen mit Elementen der 3. Periode liegt der niedrigste Schmelzpunkt bei:

Lösung. Der benötigte Stoff ist SCl 2, da er über ein molekulares Kristallgitter verfügt (alle anderen Stoffe sind ionisch).

Fortsetzung der Tabelle. Z4

Sie bestehen aus Molekülen (polaren und unpolaren), die durch schwache Wasserstoff-, intermolekulare und elektrostatische Kräfte miteinander verbunden sind. Daher haben Molekülkristalle eine geringe Härte, niedrige Schmelzpunkte, sind in Wasser schlecht löslich, leiten keinen Strom und sind sehr flüchtig. Das Molekülgitter besteht aus Eis, festem Kohlendioxid („Trockeneis“), festen Halogenwasserstoffen und festen einfachen Substanzen, die aus Ein- (Edelgasen), Zwei- (F 2, Cl 2, Br 2, J 2, H) bestehen 2, N 2 , O 2), drei- (O 3), vier- (P 4), acht- (S 8) atomare Moleküle, viele kristalline organische Verbindungen. Bestehen aus Metallatomen oder -ionen, die durch Metallbindungen verbunden sind. Die Knoten von Metallgittern sind mit positiven Ionen besetzt, zwischen denen sich Valenzelektronen bewegen, die sich in einem freien Zustand (Elektronengas) befinden. Der Metallgrill ist langlebig. Dies erklärt die Härte, geringe Flüchtigkeit und die hohen Schmelz- und Siedepunkte, die für die meisten Metalle charakteristisch sind. Es bestimmt auch charakteristische Eigenschaften von Metallen wie elektrische und thermische Leitfähigkeit, Glanz, Formbarkeit, Plastizität, Opazität und photoelektrischen Effekt. Reine Metalle und Legierungen haben ein metallisches Kristallgitter.

Kristalle werden anhand ihrer elektrischen Leitfähigkeit in drei Klassen eingeteilt:

Dirigenten der ersten Art– elektrische Leitfähigkeit 10 4 - 10 6 (Ohm×cm) -1 – Stoffe mit einem Metallkristallgitter, gekennzeichnet durch das Vorhandensein von „Stromträgern“ – frei beweglichen Elektronen (Metalle, Legierungen).

Dielektrika (Isolatoren)– elektrische Leitfähigkeit 10 -10 -10 -22 (Ohm×cm) -1 – Stoffe mit einem atomaren, molekularen und seltener ionischen Gitter, die eine hohe Bindungsenergie zwischen Partikeln haben (Diamant, Glimmer, organische Polymere usw.).

Halbleiter– elektrische Leitfähigkeit 10 4 -10 -10 (Ohm×cm) -1 – Stoffe mit einem atomaren oder ionischen Kristallgitter, die eine schwächere Bindungsenergie zwischen Teilchen haben als Isolatoren. Mit steigender Temperatur steigt die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern (Grauzinn, Bor, Silizium etc.)

Testfragen und Aufgaben

1. Beschreiben Sie die duale Natur des Elektrons, die De-Broglie-Gleichung, die Heisenbergsche Unschärferelation und die Schrödinger-Wellengleichung.

2. Spektren von Atomen als Informationsquelle über ihre Struktur. Quantenzahlen.

3. Grundprinzipien der Besetzung von Orbitalen mit Elektronen (Pauli-Prinzip, Prinzip der geringsten Energie, Hundsche Regel).

4. Elektronische Formeln und elektronische Strukturdiagramme von Atomen.

5. Bestimmung der Valenzfähigkeiten eines Elements anhand der Struktur der elektronischen Hüllen des Atoms.

6. Charakterisieren Sie die Eigenschaften eines Elements anhand seiner Position im PSE.

7. Das physikalische Wesen einer chemischen Bindung. Arten chemischer Bindungen, ihre Eigenschaften: Energie, Länge, Richtung.

8. Grundlegende Bestimmungen des MMS und MMO. MO binden und lösen. Vielfalt der Kommunikation in MMOs.

9. Arten kovalenter Bindungen. Eigenschaften kovalenter Bindungen: Sättigung, Polarität, Polarisierbarkeit, Direktionalität, Hybridisierung. Räumliche Anordnung der Atome in einem Molekül. Vielfalt und Delokalisierung der Kommunikation.

10. Ionenbindung, ihre Eigenschaften. Allgemeine Eigenschaften von Metallbindungen, Wasserstoffbrücken, intermolekularen Wechselwirkungen.

11. Merkmale des Aggregatzustands von Stoffen.

„Jod im menschlichen Körper“ – Nicht nur Ärzte, sondern auch Oberbefehlshaber haben auf Erkrankungen der Schilddrüse geachtet. Schwaches Oxidations- und Reduktionsmittel. Jod erfüllt im Körper die folgenden Funktionen. Von den in der Natur vorkommenden Halogenen sind sie die schwersten. EXPERIMENT 1. Gewinnung von Jod. Der menschliche Körper besteht zu 60 % aus Wasser, zu 34 % aus organischer Substanz und zu 6 % aus anorganischer Substanz.

„Kristalline und amorphe Stoffe“ – Amorphe und kristalline Stoffe. Es gibt keinen streng definierten Schmelzpunkt und Siedepunkt. Weißer Phosphor P4. Die chemische Bindung ist kovalent unpolar. Arten von Kristallgittern. Graphit. Auf Gitterplätzen befinden sich Atomionen. Merkmale kristalliner Substanzen. Die chemische Bindung ist ionisch. Beispiele: Metalle. Diamant. Beispiele: einfache Stoffe (H2, N2, O2, F2, P4, S8, Ne, He), komplexe Stoffe (CO2, H2O, Zucker C12H22O11 usw.).

„Kristallgitterchemie“ – Arten von Kristallgittern. Diamant ist das härteste Naturmaterial. Molekular sind Kristallgitter, in deren Knotenpunkten sich Moleküle befinden. Substanz ist das, woraus der physische Körper besteht. Metallische Gitter sind solche, deren Knoten Metallatome und -ionen enthalten. Struktur der Materie.

„Jod im menschlichen Körper“ – Ergebnisse der Aufklärungsarbeit. Die Ergebnisse des Experiments von Schülern der 3. Klasse „A“. Jodmangel in Russland. Sie können Präparate aus Seetangalgen einnehmen. Achten Sie auf jodierte Eier, Milch, Zucker. Verhütung. Lebensmittel, die den Körper daran hindern, Jod aufzunehmen:

„CO2-Kohlendioxid“ – In der Erdatmosphäre wird Strahlung von Molekülen aus H2O, CO2, O3 usw. absorbiert. Kohlendioxid... Wechselwirkung mit Wasser. Was ist daran sauer? Kohlendioxid. Gewächshäuser werden beispielsweise mit Gasen versorgt, die aus dem Heizraum austreten. С6н12о6 + 6о2. Was ist Kohlendioxid? Treibhauseffekt. 6co2 + 6n2o. Reaktion mit Alkali.

„Verwendung von Jod“ – Meeresprodukte sind besonders reich an Jod: Fisch, Muscheln, Tintenfische, Garnelen. Jod wurde 1811 vom französischen Chemiker B. Courtois entdeckt. Gute Jodquellen sind Milchprodukte, einige Getreideprodukte, Gemüse und Obst. Geschichte der Entdeckung. Der Name des Elements stammt vom griechischen Wort „iodes“. Anwendung in der Industrie.

Die meisten Feststoffe haben eine kristalline Struktur. Kristallzelle aufgebaut aus sich wiederholenden identischen Struktureinheiten, die für jeden Kristall individuell sind. Diese Struktureinheit wird „Elementarzelle“ genannt. Mit anderen Worten: Das Kristallgitter dient als Spiegelbild der räumlichen Struktur eines Festkörpers.

Kristallgitter können auf unterschiedliche Weise klassifiziert werden.

ICH. Entsprechend der Symmetrie der Kristalle Gitter werden in kubische, tetragonale, rhombische und hexagonale Gitter eingeteilt.

Diese Klassifizierung eignet sich zur Beurteilung der optischen Eigenschaften von Kristallen sowie ihrer katalytischen Aktivität.

II. Aufgrund der Beschaffenheit der Partikel, an Gitterknoten gelegen und nach Art der chemischen Bindung es gibt einen Unterschied zwischen ihnen Atom-, Molekül-, Ionen- und Metallkristallgitter. Die Art der Bindung in einem Kristall bestimmt den Unterschied in der Härte, der Löslichkeit in Wasser, der Lösungs- und Schmelzwärme sowie der elektrischen Leitfähigkeit.

Ein wichtiges Merkmal eines Kristalls ist Kristallgitterenergie, kJ/mol – die Energie, die aufgewendet werden muss, um einen bestimmten Kristall zu zerstören.

Molekulares Gitter

Molekulare Kristalle bestehen aus Molekülen, die durch schwache intermolekulare Bindungen (Van-der-Waals-Kräfte) oder Wasserstoffbrückenbindungen an bestimmten Positionen des Kristallgitters gehalten werden. Diese Gitter sind charakteristisch für Stoffe mit kovalenten Bindungen.

Es gibt viele Stoffe mit einem Molekülgitter. Dabei handelt es sich um eine Vielzahl organischer Verbindungen (Zucker, Naphthalin etc.), kristallines Wasser (Eis), festes Kohlendioxid („Trockeneis“), feste Halogenwasserstoffe, Jod, feste Gase, auch Edelgase,

Bei Stoffen mit unpolaren und niedrigpolaren Molekülen (CH 4, CO 2 etc.) ist die Energie des Kristallgitters minimal.

Gitter, die aus polareren Molekülen bestehen, haben auch eine höhere Kristallgitterenergie. Die Gitter mit Stoffen, die Wasserstoffbrückenbindungen bilden (H 2 O, NH 3), haben die höchste Energie.

Aufgrund der schwachen Wechselwirkung zwischen Molekülen sind diese Stoffe flüchtig, schmelzbar, haben eine geringe Härte, leiten keinen elektrischen Strom (Dielektrika) und haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit.

Atomgitter

In Knoten Atomkristallgitter Es gibt Atome eines oder verschiedener Elemente, die entlang aller drei Achsen durch kovalente Bindungen miteinander verbunden sind. Solch Kristalle die auch genannt werden kovalent sind relativ wenige.

Beispiele für Kristalle dieser Art sind Diamant, Silizium, Germanium, Zinn sowie Kristalle komplexer Stoffe wie Bornitrid, Aluminiumnitrid, Quarz und Siliziumkarbid. Alle diese Stoffe haben ein diamantartiges Gitter.

Die Energie des Kristallgitters in solchen Stoffen stimmt praktisch mit der Energie der chemischen Bindung überein (200 – 500 kJ/mol). Dies bestimmt ihre physikalischen Eigenschaften: hohe Härte, Schmelzpunkt und Siedepunkt.

Die elektrisch leitenden Eigenschaften dieser Kristalle sind vielfältig: Diamant, Quarz, Bornitrid sind Dielektrika; Silizium, Germanium – Halbleiter; Metallisch graues Zinn leitet Elektrizität gut.

Bei Kristallen mit einem atomaren Kristallgitter ist es unmöglich, eine separate Struktureinheit zu unterscheiden. Der gesamte Einkristall ist ein riesiges Molekül.

Ionengitter

In Knoten Ionengitter positive und negative Ionen wechseln sich ab, zwischen denen elektrostatische Kräfte wirken. Ionische Kristalle bilden Verbindungen mit ionischen Bindungen, beispielsweise Natriumchlorid NaCl, Kaliumfluorid und KF usw. Zu den ionischen Verbindungen können auch komplexe Ionen gehören, beispielsweise NO 3 -, SO 4 2 -.

Auch Ionenkristalle sind Riesenmoleküle, bei denen jedes Ion maßgeblich von allen anderen Ionen beeinflusst wird.

Die Energie des Ionenkristallgitters kann erhebliche Werte erreichen. Also, E (NaCl) = 770 kJ/mol und E (BeO) = 4530 kJ/mol.

Ionenkristalle haben hohe Schmelz- und Siedepunkte und eine hohe Festigkeit, sind aber spröde. Viele von ihnen leiten den Strom bei Raumtemperatur schlecht (etwa zwanzig Größenordnungen weniger als Metalle), aber mit steigender Temperatur ist ein Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit zu beobachten.

Metallgitter

Metallkristalle Geben Sie Beispiele für die einfachsten Kristallstrukturen.

Metallionen im Gitter eines Metallkristalls können näherungsweise in Form von Kugeln betrachtet werden. In festen Metallen sind diese Kugeln mit maximaler Dichte gepackt, wie die signifikante Dichte der meisten Metalle zeigt (von 0,97 g/cm 3 für Natrium, 8,92 g/cm 3 für Kupfer bis 19,30 g/cm 3 für Wolfram und Gold). Die dichteste Kugelpackung in einer Schicht ist eine hexagonale Packung, bei der jede Kugel von sechs anderen Kugeln (in derselben Ebene) umgeben ist. Die Mittelpunkte dreier benachbarter Kugeln bilden ein gleichseitiges Dreieck.

Eigenschaften von Metallen wie hohe Duktilität und Formbarkeit weisen auf einen Mangel an Steifigkeit bei Metallgittern hin: Ihre Ebenen bewegen sich recht leicht relativ zueinander.

Valenzelektronen sind an der Bildung von Bindungen mit allen Atomen beteiligt und bewegen sich frei im gesamten Volumen eines Metallstücks. Dies wird durch hohe Werte der elektrischen Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit angezeigt.

Bezüglich der Kristallgitterenergie nehmen Metalle eine Zwischenstellung zwischen molekularen und kovalenten Kristallen ein. Die Energie des Kristallgitters beträgt:

Somit hängen die physikalischen Eigenschaften von Festkörpern maßgeblich von der Art der chemischen Bindung und Struktur ab.

Struktur und Eigenschaften von Festkörpern

Eigenschaften	Kristalle
Metall	Ionisch	Molekular	Atomar
Beispiele	K, Al, Cr, Fe	NaCl, KNO3	I 2, Naphthalin	Diamant, Quarz
Strukturpartikel	Positive Ionen und mobile Elektronen	Kationen und Anionen	Moleküle	Atome
Art der chemischen Bindung	Metall	Ionisch	In Molekülen – kovalent; zwischen Molekülen - Van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen	Zwischen Atomen - kovalent
t schmilzt	Hoch	Hoch	Niedrig	Sehr hoch
Siedepunkt	Hoch	Hoch	Niedrig	Sehr hoch
Mechanische Eigenschaften	Hart, formbar, zähflüssig	Hart, spröde	Weich	Sehr schwer
Elektrische Leitfähigkeit	Gute Führer	In fester Form - Dielektrika; in einer Schmelze oder Lösung - Leiter	Dielektrika	Dielektrika (außer Graphit)
Löslichkeit
im Wasser	Unlöslich	Löslich	Unlöslich	Unlöslich
in unpolaren Lösungsmitteln	Unlöslich	Unlöslich	Löslich	Unlöslich

(Alle Definitionen, Formeln, Diagramme und Reaktionsgleichungen werden protokolliert.)

Wie Sie wissen, kann Materie in drei Aggregatzuständen existieren: gasförmig, flüssig und fest (Abb. 70). Beispielsweise verwandelt sich Sauerstoff, der unter normalen Bedingungen ein Gas ist, bei einer Temperatur von -194 °C in eine blaue Flüssigkeit und bei einer Temperatur von -218,8 °C erstarrt er zu einer schneeähnlichen Masse aus blauen Kristallen.

Reis. 70.
Physikalische Zustände von Wasser

Feststoffe werden in kristalline und amorphe unterteilt.

Amorphe Substanzen haben keinen klaren Schmelzpunkt – beim Erhitzen erweichen sie allmählich und gehen in einen flüssigen Zustand über. Zu den amorphen Stoffen zählen die meisten Kunststoffe (zum Beispiel Polyethylen), Wachs, Schokolade, Plastilin, verschiedene Harze und Kaugummis (Abb. 71).

Reis. 71.
Amorphe Stoffe und Materialien

Kristalline Stoffe zeichnen sich durch die korrekte Anordnung ihrer Teilchenbestandteile an genau definierten Punkten im Raum aus. Wenn diese Punkte durch gerade Linien verbunden werden, entsteht ein räumliches Gerüst, ein sogenanntes Kristallgitter. Die Punkte, an denen sich Kristallteilchen befinden, werden Gitterknoten genannt.

Die Knoten eines imaginären Kristallgitters können einatomige Ionen, Atome und Moleküle enthalten. Diese Teilchen führen oszillierende Bewegungen aus. Mit zunehmender Temperatur nimmt die Reichweite dieser Schwingungen zu, was in der Regel zu einer Wärmeausdehnung von Körpern führt.

Abhängig von der Art der Partikel, die sich an den Knoten des Kristallgitters befinden, und der Art der Verbindung zwischen ihnen werden vier Arten von Kristallgittern unterschieden: ionische, atomare, molekulare und metallische (Tabelle 6).

Tabelle 6
Position der Elemente im Periodensystem von D. I. Mendeleev und Arten von Kristallgittern ihrer einfachen Substanzen

Einfache Stoffe, die aus in der Tabelle nicht aufgeführten Elementen bestehen, haben ein Metallgitter.

Als Ionengitter werden Kristallgitter bezeichnet, deren Knoten Ionen enthalten. Sie werden durch Stoffe mit ionischen Bindungen gebildet, die sowohl einfache Ionen Na +, Cl – als auch komplexe Ionen OH – binden können. Folglich enthalten ionische Kristallgitter Salze, Basen (Alkalien) und einige Oxide. Beispielsweise besteht ein Natriumchloridkristall aus abwechselnd positiven Na + - und negativen Cl - -Ionen, die ein würfelförmiges Gitter bilden (Abb. 72). Die Bindungen zwischen den Ionen in einem solchen Kristall sind sehr stark. Daher weisen Stoffe mit Ionengitter eine relativ hohe Härte und Festigkeit auf, sie sind feuerfest und nichtflüchtig.

Reis. 72.
Ionenkristallgitter (Natriumchlorid)

Als Kristallgitter werden Atomgitter bezeichnet, deren Knoten einzelne Atome enthalten. In solchen Gittern sind die Atome durch sehr starke kovalente Bindungen miteinander verbunden.

Reis. 73.
Atomares Kristallgitter (Diamant)

Diamant hat diese Art von Kristallgitter (Abb. 73) – eine der allotropen Modifikationen von Kohlenstoff. Geschliffene und polierte Diamanten werden Brillanten genannt. Sie werden häufig in Schmuck verwendet (Abb. 74).

Reis. 74.
Zwei Kaiserkronen mit Diamanten:
a - Krone des britischen Empire; b – Große Kaiserkrone des Russischen Reiches

Zu den Stoffen mit einem atomaren Kristallgitter zählen kristallines Bor, Silizium und Germanium sowie komplexe Stoffe, zum Beispiel Kieselsäure, Quarz, Sand, Bergkristall, zu denen Silizium(IV)-oxid SiO 2 gehört (Abb. 75).

Reis. 75.
Atomares Kristallgitter (Silizium(IV)-oxid)

Die meisten Stoffe mit einem atomaren Kristallgitter haben sehr hohe Schmelzpunkte (z. B. für Diamant über 3500 °C, für Silizium – 1415 °C, für Silizium – 1728 °C), sie sind fest und hart, praktisch unlöslich.

Molekular sind Kristallgitter, in deren Knotenpunkten sich Moleküle befinden. Die chemischen Bindungen in diesen Molekülen können sowohl kovalent polar (Chlorwasserstoff HCl, Wasser H20) als auch kovalent unpolar (Stickstoff N2, Ozon 03) sein. Obwohl die Atome innerhalb der Moleküle durch sehr starke kovalente Bindungen verbunden sind, wirken zwischen den Molekülen selbst schwache intermolekulare Anziehungskräfte. Daher haben Substanzen mit molekularen Kristallgittern eine geringe Härte, niedrige Schmelzpunkte und sind flüchtig.

Beispiele für Stoffe mit molekularen Kristallgittern sind festes Wasser - Eis, festes Kohlenmonoxid (IV) C) 2 - „Trockeneis“ (Abb. 76), fester Chlorwasserstoff HCl und Schwefelwasserstoff H 2 S, feste einfache Stoffe, die durch Mono gebildet werden - (Edelgase: Helium, Neon, Argon, Krypton), zwei- (Wasserstoff H 2, Sauerstoff O 2, Chlor Cl 2, Stickstoff N 2, Jod 1 2), drei- (Ozon O 3), vier- (weiß Phosphor P 4 ), achtatomige (Schwefel S 7) Moleküle. Die meisten festen organischen Verbindungen haben molekulare Kristallgitter (Naphthalin, Glucose, Zucker).

Reis. 76.
Molekulares Kristallgitter (Kohlendioxid)

Stoffe mit metallischer Bindung besitzen metallische Kristallgitter (Abb. 77). An den Stellen solcher Gitter befinden sich Atome und Ionen (entweder Atome oder Ionen, in die sich Metallatome leicht verwandeln und ihre äußeren Elektronen zur gemeinsamen Verwendung abgeben). Diese innere Struktur von Metallen bestimmt ihre charakteristischen physikalischen Eigenschaften: Formbarkeit, Duktilität, elektrische und thermische Leitfähigkeit, metallischer Glanz.

Reis. 77.
Metallkristallgitter (Eisen)

Laborexperiment Nr. 13
Kennenlernen einer Sammlung von Stoffen mit unterschiedlichen Kristallgittertypen. Herstellung von Modellen aus Kristallgittern

Überprüfen Sie die Ihnen zur Verfügung gestellte Stoffprobensammlung. Schreiben Sie ihre Formeln auf, charakterisieren Sie die physikalischen Eigenschaften und bestimmen Sie darauf basierend die Art des Kristallgitters.

Bauen Sie ein Modell eines der Kristallgitter.

Für Stoffe mit molekularer Struktur gilt das vom französischen Chemiker J. L. Proust (1799-1803) entdeckte Gesetz der Konstanz der Zusammensetzung. Derzeit ist dieses Gesetz wie folgt formuliert:

Das Proustsche Gesetz ist eines der Grundgesetze der Chemie. Für Substanzen mit nichtmolekularer Struktur, beispielsweise ionische, gilt dieses Gesetz jedoch nicht immer.

Schlüsselwörter und Phrasen

1. Feste, flüssige und gasförmige Aggregatzustände.
2. Feststoffe: amorph und kristallin.
3. Kristallgitter: ionisch, atomar, molekular und metallisch.
4. Physikalische Eigenschaften von Stoffen mit unterschiedlichen Kristallgittertypen.
5. Gesetz der Konstanz der Zusammensetzung.

Arbeiten Sie mit dem Computer

1. Beachten Sie die elektronische Bewerbung. Studieren Sie den Unterrichtsstoff und erledigen Sie die gestellten Aufgaben.
2. Suchen Sie im Internet nach E-Mail-Adressen, die als zusätzliche Quellen dienen können, die den Inhalt von Schlüsselwörtern und Phrasen im Absatz offenbaren. Bieten Sie dem Lehrer Ihre Hilfe bei der Vorbereitung einer neuen Unterrichtsstunde an – erstellen Sie einen Bericht über die Schlüsselwörter und Phrasen des nächsten Absatzes.

Fragen und Aufgaben

1. Welchen Aggregatzustand hat Sauerstoff bei -205 °C?
2. Erinnern Sie sich an die Arbeit von A. Belyaev „The Air Seller“ und charakterisieren Sie die Eigenschaften von festem Sauerstoff anhand der im Buch enthaltenen Beschreibung.
3. Welche Stoffe (kristallin oder amorph) sind Kunststoffe? Welche Eigenschaften von Kunststoffen liegen ihren industriellen Anwendungen zugrunde?
4. Um welche Art von Diamantkristallgitter handelt es sich? Listen Sie die physikalischen Eigenschaften auf, die für Diamant charakteristisch sind.
5. Um welche Art von Jodkristallgitter handelt es sich? Listen Sie die physikalischen Eigenschaften auf, die für Jod charakteristisch sind.
6. Warum schwankt der Schmelzpunkt von Metallen in einem sehr großen Bereich? Um eine Antwort auf diese Frage vorzubereiten, nutzen Sie zusätzliche Literatur.
7. Warum zerbricht ein Silikonprodukt beim Aufprall in Stücke, während ein Bleiprodukt nur flach wird? In welchem ​​dieser Fälle bricht die chemische Bindung zusammen und in welchem ​​nicht? Warum?