1. Залежність фізичних властивостей речовин від їхньої будови

Більшість твердих речовин має кристалічну будову, яка характеризується чітким розташуванням частинок.

Залежно від природи частинок, розташованих у вузлах, і характеру зв'язку між ними, розрізняють чотири типи кристалічних ґраток: йонну, металічну, атомну і молекулярну.
Йонними називають ґратки, у вузлах яких містяться йони.
 
Їх утворюють речовини з йонним зв'язком — солі, луги, оксиди активних металів. У вузлах таких ґраток розташовуються позитивно і негативно заряджені йони, зв'язані між собою електростатичною взаємодією.
 
Зв'язки між йонами у таких кристалах є міцними. Тому йонні речовини є твердими, тугоплавкими, нелеткими. Такі речовини добре розчиняються у воді.
 
Металічними називають ґратки, які складаються з позитивних йонів, атомів металу і вільних електронів. Їх утворюють речовини з металічним зв'язком. У вузлах металічної ґратки містяться атоми і йони. Такі кристалічні ґратки є характерними для простих речовин металів і сплавів.
 
Температури плавлення металів можуть бути різними (від \(–37\) °С у ртуті до двох-трьох тисяч градусів). Але всі метали мають характерний металічний блиск, ковкість, пластичність, добре проводять електричний струм і тепло.
  
Атомними називають кристалічні ґратки, у вузлах яких містяться окремі атоми, зв'язані ковалентними зв'язками. Такий тип ґратки має алмаз — одна з алотропних видозмін Карбону. До речовин з атомною кристалічною ґраткою належать графіт, силіцій, бор, германій, а також складні речовини, наприклад, карборунд SiC, кремнезем, кварц, гірський кришталь, пісок, до складу яких входить силіцій(\(IV\)) оксид SiO2.  Таким речовинам притаманні висока міцність і твердість. Так, алмаз є найтвердішою природною речовиною. У речовин з атомною кристалічною ґраткою дуже високі температури плавлення і кипіння. Наприклад, температура плавлення кремнезему — \(1728\) °С, а у графіту вона ще вище — \(4000\) °С. Атомні кристали практично нерозчинні у воді.
  
Молекулярними  називають ґратки, у вузлах яких містяться молекули, зв'язані слабкою міжмолекулярною взаємодією. Незважаючи на те, що всередині молекул атоми сполучені дуже міцними ковалентними зв'язками, між самими молекулами діють слабкі сили міжмолекулярної взаємодії. Тому молекулярні кристали мають невелику міцність і твердість, низькі температури плавлення і кипіння. Багато молекулярних речовин при кімнатній температурі є рідинами і газами. Такі речовини — леткі. Наприклад, кристалічні йод і твердий карбон(\(IV\)) оксид («сухий лід») випаровуються, не переходячи у рідкий стан. Деякі молекулярні речовини мають запах. Такий тип ґратки мають прості речовини у твердому агрегатному стані: благородні гази з одноатомними молекулами  (He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn), а також неметали з двох— і багатоатомними молекулами (H2,O2,N2,Cl2,I2,O3,P4,S8).
  
Молекулярну кристалічну ґратку мають також речовини з ковалентними полярними зв'язками: вода — лід, твердий амоніак, кислоти, оксиди неметалів. Більшість органічних сполук теж являють собою молекулярні кристали (нафталін, цукор, глюкоза).
Якщо відома будова речовини, то можна передбачити її властивості.
Спробуємо визначити, які приблизно температури плавлення у натрій фториду, гідроген фториду і фтору.
 
У натрій фториду — йонна кристалічна ґратка. Отже, його температура плавлення буде високою. Гідроген фторид і фтор мають молекулярні кристалічні ґратки. Тому їх температури плавлення будуть невисокими. Молекули гідроген фториду є полярними, а фтору — неполярними. Отже, міжмолекулярна взаємодія у гідроген фториду буде сильнішою, і його температура плавлення буде вищою у порівнянні з флуором.

Експериментальні дані підтверджують ці припущення: температури плавлення NaF, HF і F2 складають відповідно \(995\) °С, \(–83\) °С,  \(–220\) °С.
Попередня тема
Повернутись до теми
Наступне завдання
Copyright © 2024 МiйКлас