Tous types de treillis en chimie. Structure cristalline des métaux. Réseau cristallin de métaux

Structure de la matière.

Ce ne sont pas des atomes ou des molécules individuels qui entrent dans des interactions chimiques, mais des substances.
Notre tâche est de nous familiariser avec la structure de la matière.

À basse température, les substances sont dans un état solide stable.

☼ La substance la plus dure dans la nature est le diamant. Il est considéré comme le roi de toutes les pierres précieuses et pierres précieuses. Et son nom lui-même signifie « indestructible » en grec. Les diamants ont longtemps été considérés comme des pierres miraculeuses. On croyait qu'une personne portant des diamants ne connaissait pas les maladies de l'estomac, n'était pas affectée par le poison, conservait sa mémoire et sa bonne humeur jusqu'à un âge avancé et jouissait de la faveur royale.

☼ Un diamant qui a été soumis à un traitement de bijouterie - taille, polissage - est appelé un diamant.

Lors de la fusion sous l'effet des vibrations thermiques, l'ordre des particules est perturbé, elles deviennent mobiles, tandis que la nature de la liaison chimique n'est pas perturbée. Il n’y a donc pas de différences fondamentales entre les états solide et liquide.
Le liquide acquiert de la fluidité (c'est-à-dire la capacité de prendre la forme d'un récipient).

Cristaux liquides.

Les cristaux liquides ont été découverts à la fin du XIXe siècle, mais ont été étudiés au cours des 20 à 25 dernières années. De nombreux appareils d'affichage de la technologie moderne, par exemple certaines montres électroniques et mini-ordinateurs, fonctionnent avec des cristaux liquides.

En général, les mots « cristaux liquides » ne semblent pas moins inhabituels que « glace chaude ». Cependant, en réalité, la glace peut aussi être chaude, car... à une pression de plus de 10 000 atm. la glace d'eau fond à des températures supérieures à 2000 C. La particularité de la combinaison « cristaux liquides » est que l'état liquide indique la mobilité de la structure et le cristal implique un ordre strict.

Si une substance est constituée de molécules polyatomiques de forme allongée ou lamellaire et ayant une structure asymétrique, alors lorsqu'elle fond, ces molécules sont orientées d'une certaine manière les unes par rapport aux autres (leurs axes longs sont parallèles). Dans ce cas, les molécules peuvent se déplacer librement parallèlement à elles-mêmes, c'est-à-dire le système acquiert la propriété de fluidité caractéristique d'un liquide. Dans le même temps, le système conserve une structure ordonnée qui détermine les propriétés caractéristiques des cristaux.

La grande mobilité d'une telle structure permet de la contrôler grâce à des influences très faibles (thermiques, électriques, etc.), c'est-à-dire modifier délibérément les propriétés d'une substance, y compris les propriétés optiques, avec très peu de dépense énergétique, ce qui est utilisé dans la technologie moderne.

Types de réseaux cristallins.

Toute substance chimique est formée d’un grand nombre de particules identiques interconnectées.
A basse température, lorsque le mouvement thermique est difficile, les particules sont strictement orientées dans l'espace et forment un réseau cristallin.

Cellule de cristal est une structure avec une disposition géométriquement correcte des particules dans l'espace.

Dans le réseau cristallin lui-même, on distingue les nœuds et l'espace internodal.
La même substance, selon les conditions (p, t,...), existe sous différentes formes cristallines (c'est-à-dire qu'elles ont des réseaux cristallins différents) - des modifications allotropiques qui diffèrent par leurs propriétés.
Par exemple, quatre modifications du carbone sont connues : le graphite, le diamant, le carbyne et la lonsdalite.

☼ La quatrième variété de carbone cristallin, la « lonsdalite », est peu connue. Il a été découvert dans des météorites et obtenu artificiellement, et sa structure est toujours à l'étude.

☼ La suie, le coke et le charbon de bois ont été classés comme polymères amorphes du carbone. Cependant, on sait désormais qu’il s’agit également de substances cristallines.

☼ À propos, des particules noires brillantes ont été trouvées dans la suie, appelées « carbone miroir ». Le carbone miroir est chimiquement inerte, résistant à la chaleur, imperméable aux gaz et aux liquides, possède une surface lisse et est absolument compatible avec les tissus vivants.

☼ Le nom graphite vient de l'italien « graffito » - j'écris, je dessine. Le graphite est un cristal gris foncé avec un faible éclat métallique et un réseau en couches. Les couches individuelles d'atomes d'un cristal de graphite, relativement faiblement reliées les unes aux autres, se séparent facilement les unes des autres.

TYPES DE TREILLIS CRISTALLIN

Propriétés des substances avec différents réseaux cristallins (tableau)

Si le taux de croissance des cristaux est faible lors du refroidissement, un état vitreux (amorphe) se forme.

La relation entre la position d'un élément dans le tableau périodique et le réseau cristallin de sa substance simple.

Il existe une relation étroite entre la position d'un élément dans le tableau périodique et le réseau cristallin de sa substance élémentaire correspondante.

Les substances simples des éléments restants ont un réseau cristallin métallique.

FIXATION

Étudiez le matériel de cours et répondez aux questions suivantes par écrit dans votre cahier :
- Qu'est-ce qu'un réseau cristallin ?
- Quels types de réseaux cristallins existent ?
- Décrire chaque type de réseau cristallin selon le plan :

Qu'y a-t-il dans les nœuds du réseau cristallin, unité structurelle → Type de liaison chimique entre les particules du nœud → Forces d'interaction entre les particules du cristal → Propriétés physiques déterminées par le réseau cristallin → État global de la substance dans des conditions normales → Exemples

Effectuez des tâches sur ce sujet :

- Quel type de réseau cristallin possèdent les substances suivantes largement utilisées dans la vie quotidienne : eau, acide acétique (CH3 COOH), sucre (C12 H22 O11), engrais potassique (KCl), sable de rivière (SiO2) - point de fusion 1710 0C, ammoniac (NH3) , sel ? Faire une conclusion générale : par quelles propriétés d'une substance peut-on déterminer le type de son réseau cristallin ?
À l'aide des formules des substances données : SiC, CS2, NaBr, C2 H2 - déterminez le type de réseau cristallin (ionique, moléculaire) de chaque composé et, sur cette base, décrivez les propriétés physiques de chacune des quatre substances.
Entraîneur n°1. "Treillis cristallins"
Entraîneur n°2. "Tâches de test"
Test (maîtrise de soi) :

1) Substances qui ont un réseau cristallin moléculaire, en règle générale :
un). réfractaire et hautement soluble dans l'eau
b). fusible et volatile
V). Solide et conducteur d'électricité
G). Thermoconducteur et plastique

2) La notion de « molécule » n'est pas applicable à l'unité structurelle d'une substance :

b). oxygène

V). diamant

3) Le réseau cristallin atomique est caractéristique de :

un). aluminium et graphite

b). soufre et iode

V). oxyde de silicium et chlorure de sodium

G). diamant et bore

4) Si une substance est hautement soluble dans l’eau, a un point de fusion élevé et est électriquement conductrice, alors son réseau cristallin est :

UN). moléculaire

b). atomique

V). ionique

G). métal

Instructions

Comme vous pouvez facilement le deviner d'après le nom lui-même, le type de treillis métallique se trouve dans les métaux. Ces substances se caractérisent généralement par un point de fusion élevé, un éclat métallique, une dureté et sont de bons conducteurs du courant électrique. N'oubliez pas que les sites de réseau de ce type contiennent soit des atomes neutres, soit des ions chargés positivement. Dans les espaces entre les nœuds se trouvent des électrons dont la migration assure la conductivité électrique élevée de ces substances.

Type ionique de réseau cristallin. Il ne faut pas oublier qu'il est également inhérent aux sels. Caractéristique - cristaux du célèbre sel de table, chlorure de sodium. Les ions chargés positivement et négativement alternent alternativement aux sites de ces réseaux. Ces substances sont généralement réfractaires et peu volatiles. Comme vous pouvez le deviner, ils sont de type ionique.

Le type atomique de réseau cristallin est inhérent aux substances simples - les non-métaux, qui dans des conditions normales sont des solides. Par exemple, le soufre, le phosphore,... Sur les sites de ces réseaux se trouvent des atomes neutres reliés les uns aux autres par des liaisons chimiques covalentes. Ces substances sont caractérisées par leur caractère réfractaire et insolubilité dans l'eau. Certains (par exemple le carbone sous forme) ont une dureté exceptionnellement élevée.

Enfin, le dernier type de réseau est moléculaire. On le trouve dans des substances qui se trouvent dans des conditions normales sous forme liquide ou gazeuse. Comme on peut encore une fois le comprendre facilement, aux nœuds de tels réseaux se trouvent des molécules. Ils peuvent être soit apolaires (pour les gaz simples comme Cl2, O2) soit polaires (l’exemple le plus connu est l’eau H2O). Les substances présentant ce type de réseau ne conduisent pas le courant, sont volatiles et ont des points de fusion bas.

Sources:

• type de grille

Température fusion d'un solide est mesuré pour déterminer sa pureté. Les impuretés dans une substance pure abaissent généralement la température fusion ou augmenter l'intervalle pendant lequel le composé fond. La méthode capillaire est une méthode classique de contrôle des impuretés.

Tu auras besoin de

• - substance d'essai ;
• - capillaire en verre, obturé à une extrémité (diamètre 1 mm) ;
• - un tube de verre d'un diamètre de 6 à 8 mm et d'une longueur d'au moins 50 cm ;
• - bloc chauffé.

Instructions

Placez le tube de verre verticalement sur une surface dure et faites-y passer le capillaire plusieurs fois, l'extrémité scellée vers le bas. Cela aide à compacter la substance. Pour déterminer la température, la colonne de substance dans le capillaire doit être d'environ 2 à 5 mm.

Placez le thermomètre capillaire dans le bloc chauffé et observez les changements dans la substance d'essai à mesure que la température augmente. Avant et pendant le chauffage, le thermomètre ne doit pas toucher les parois du bloc ou d'autres surfaces très chaudes, sinon il pourrait éclater.

Notez la température à laquelle les premières gouttes apparaissent dans le capillaire (début fusion), et la température à laquelle les dernières substances disparaissent (fin fusion). Dans cet intervalle, la substance commence à diminuer jusqu'à ce qu'elle se transforme complètement en état liquide. Lors de l'analyse, recherchez également des changements ou une décomposition de la substance.

Répétez les mesures 1 à 2 fois de plus. Présentez les résultats de chaque mesure sous la forme de l'intervalle de température correspondant pendant lequel la substance passe du solide au liquide. À la fin de l'analyse, tirez une conclusion sur la pureté de la substance à tester.

Vidéo sur le sujet

Dans les cristaux, les particules chimiques (molécules, atomes et ions) sont disposées dans un certain ordre ; dans certaines conditions, elles forment des polyèdres symétriques réguliers. Il existe quatre types de réseaux cristallins : ioniques, atomiques, moléculaires et métalliques.

Cristaux

L'état cristallin est caractérisé par la présence d'un ordre à longue distance dans la disposition des particules, ainsi que par la symétrie du réseau cristallin. Les cristaux solides sont des formations tridimensionnelles dans lesquelles le même élément structurel se répète dans toutes les directions.

La forme correcte des cristaux est déterminée par leur structure interne. Si vous remplacez les molécules, les atomes et les ions par des points au lieu des centres de gravité de ces particules, vous obtenez une distribution régulière tridimensionnelle - . Les éléments répétitifs de sa structure sont appelés cellules élémentaires et les points sont appelés nœuds du réseau cristallin. Il existe plusieurs types de cristaux selon les particules qui les forment, ainsi que la nature de la liaison chimique entre elles.

Réseaux cristallins ioniques

Les cristaux ioniques forment des anions et des cations, entre lesquels se trouvent. Ce type de cristal comprend les sels de la plupart des métaux. Chaque cation est attiré par l'anion et repoussé par les autres cations. Il est donc impossible d'isoler des molécules uniques dans un cristal ionique. Le cristal peut être considéré comme un tout énorme et sa taille n’est pas limitée ; il est capable d’attacher de nouveaux ions.

Réseaux cristallins atomiques

Dans les cristaux atomiques, les atomes individuels sont unis par des liaisons covalentes. Comme les cristaux ioniques, ils peuvent également être considérés comme d’énormes molécules. Dans le même temps, les cristaux atomiques sont très durs et durables, et ne conduisent pas bien l’électricité et la chaleur. Ils sont pratiquement insolubles et se caractérisent par une faible réactivité. Les substances possédant un réseau atomique fondent à des températures très élevées.

Cristaux moléculaires

Les réseaux cristallins moléculaires sont formés de molécules dont les atomes sont unis par des liaisons covalentes. Pour cette raison, de faibles forces moléculaires agissent entre les molécules. Ces cristaux se caractérisent par une faible dureté, un faible point de fusion et une grande fluidité. Les substances qu’ils forment, ainsi que leurs masses fondues et leurs solutions, ne conduisent pas bien le courant électrique.

Treillis cristallins métalliques

Dans les réseaux cristallins métalliques, les atomes sont disposés avec une densité maximale, leurs liaisons sont délocalisées et s'étendent dans tout le cristal. De tels cristaux sont opaques, ont un éclat métallique, se déforment facilement et sont de bons conducteurs d’électricité et de chaleur.

Cette classification ne décrit que des cas limites ; la plupart des cristaux de substances inorganiques appartiennent à des types intermédiaires - moléculaire-covalent, covalent, etc. Un exemple est un cristal de graphite, à l'intérieur de chaque couche il a des liaisons métalliques covalentes, et entre les couches il y en a des moléculaires. .

Sources:

• alhimik.ru, Solides

Le diamant est un minéral qui appartient à l'une des modifications allotropiques du carbone. Sa particularité est sa grande dureté, qui lui vaut à juste titre le titre de substance la plus dure. Le diamant est un minéral assez rare, mais en même temps le plus répandu. Sa dureté exceptionnelle trouve son application dans la construction mécanique et l'industrie.

Instructions

Le diamant possède un réseau cristallin atomique. Les atomes de carbone qui constituent la base de la molécule sont disposés sous la forme d'un tétraèdre, c'est pourquoi le diamant a une telle résistance. Tous les atomes sont reliés par de fortes liaisons covalentes, formées en fonction de la structure électronique de la molécule.

L'atome de carbone a des orbitales hybrides sp3 qui forment un angle de 109 degrés et 28 minutes. Le chevauchement des orbitales hybrides se produit en ligne droite dans le plan horizontal.

Ainsi, lorsque les orbitales se chevauchent selon un tel angle, une orbitale centrée se forme, qui appartient au système cubique, on peut donc dire que le diamant a une structure cubique. Cette structure est considérée comme l’une des plus solides de la nature. Tous les tétraèdres forment un réseau tridimensionnel de couches d'anneaux d'atomes à six chaînons. Un tel réseau stable de liaisons covalentes et leur distribution tridimensionnelle conduisent à une résistance supplémentaire du réseau cristallin.

Structure moléculaire et non moléculaire des substances. Structure de la matière

Ce ne sont pas des atomes ou des molécules individuels qui entrent dans des interactions chimiques, mais des substances. Les substances sont classées selon le type de liaison moléculaire Et structure non moléculaire. Les substances constituées de molécules sont appelées substances moléculaires. Les liaisons entre les molécules de ces substances sont très faibles, beaucoup plus faibles qu'entre les atomes à l'intérieur de la molécule, et même à des températures relativement basses, elles se brisent - la substance se transforme en liquide puis en gaz (sublimation de l'iode). Les points de fusion et d'ébullition des substances constituées de molécules augmentent avec l'augmentation du poids moléculaire. À substances moléculaires inclure des substances à structure atomique (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W), parmi lesquelles se trouvent des métaux et des non-métaux. Aux substances structure non moléculaire inclure des composés ioniques. La plupart des composés de métaux avec des non-métaux ont cette structure : tous les sels (NaCl, K 2 SO 4), certains hydrures (LiH) et oxydes (CaO, MgO, FeO), des bases (NaOH, KOH). Substances ioniques (non moléculaires) ont des points de fusion et d’ébullition élevés.

Solides : amorphes et cristallins

Les solides sont divisés en cristallin et amorphe.

Substances amorphes ils n'ont pas de point de fusion clair - lorsqu'ils sont chauffés, ils se ramollissent progressivement et se transforment en un état fluide. Par exemple, la pâte à modeler et diverses résines sont à l'état amorphe.

Substances cristallines caractérisé par la disposition correcte des particules qui les composent : atomes, molécules et ions - en des points strictement définis de l'espace. Lorsque ces points sont reliés par des lignes droites, un cadre spatial se forme, appelé réseau cristallin. Les points où se trouvent les particules cristallines sont appelés nœuds du réseau. Selon le type de particules situées aux nœuds du réseau cristallin et la nature de la connexion entre elles, on distingue quatre types de réseaux cristallins : ionique, atomique, moléculaire et métallique.

Les réseaux cristallins sont appelés ioniques, aux nœuds desquels se trouvent des ions. Ils sont formés de substances avec des liaisons ioniques, qui peuvent lier à la fois les ions simples Na+, Cl - et les complexes SO 4 2-, OH -. Par conséquent, les sels et certains oxydes et hydroxydes de métaux ont des réseaux cristallins ioniques. Par exemple, un cristal de chlorure de sodium est construit à partir d'une alternance d'ions Na + positifs et négatifs Cl -, formant un réseau en forme de cube. Les liaisons entre les ions dans un tel cristal sont très stables. Par conséquent, les substances dotées d'un réseau ionique se caractérisent par une dureté et une résistance relativement élevées, elles sont réfractaires et non volatiles.

Réseau cristallin - a) et réseau amorphe - b).

Réseaux cristallins atomiques

Atomique sont appelés réseaux cristallins, dans les nœuds desquels se trouvent des atomes individuels. Dans de tels réseaux, les atomes sont connectés les uns aux autres liaisons covalentes très fortes. Un exemple de substances présentant ce type de réseaux cristallins est le diamant, l’une des modifications allotropiques du carbone. La plupart des substances ayant un réseau cristallin atomique ont des points de fusion très élevés (par exemple, pour le diamant, il est supérieur à 3 500°C), elles sont solides et dures, et pratiquement insolubles.

Réseaux cristallins moléculaires

Moléculaire appelés réseaux cristallins, dans les nœuds desquels se trouvent des molécules. Les liaisons chimiques dans ces molécules peuvent être à la fois polaires (HCl, H 2 O) et non polaires (N 2, O 2). Malgré le fait que les atomes à l'intérieur des molécules sont reliés par des liaisons covalentes très fortes, de faibles forces d'attraction intermoléculaire agissent entre les molécules elles-mêmes. Par conséquent, les substances dotées de réseaux cristallins moléculaires ont une faible dureté, de faibles points de fusion et sont volatiles. La plupart des composés organiques solides possèdent des réseaux cristallins moléculaires (naphtalène, glucose, sucre).

Treillis cristallins métalliques

Substances avec liaison métallique ont des réseaux cristallins métalliques. Aux nœuds de ces réseaux se trouvent atomes et ions(soit des atomes, soit des ions dans lesquels les atomes métalliques se transforment facilement, abandonnant leurs électrons externes « pour un usage commun »). Cette structure interne des métaux détermine leurs propriétés physiques caractéristiques : malléabilité, ductilité, conductivité électrique et thermique, éclat métallique caractéristique.

Aide-mémoire

La plupart des solides ont structure en cristal, dans lequel les particules à partir desquelles il est « construit » sont dans un certain ordre, créant ainsi réseau cristallin. Il est construit à partir d'unités structurelles identiques et répétées - cellules unitaires, qui communique avec les cellules voisines, formant des nœuds supplémentaires. En conséquence, il existe 14 réseaux cristallins différents.

Types de réseaux cristallins.

Selon les particules qui se trouvent aux nœuds du réseau, on les distingue :

• réseau cristallin métallique;
• réseau cristallin ionique;
• réseau cristallin moléculaire;
• réseau cristallin macromoléculaire (atomique).

Liaison métallique dans les réseaux cristallins.

Les cristaux ioniques ont une fragilité accrue, car un changement dans le réseau cristallin (même léger) conduit au fait que des ions chargés de la même manière commencent à se repousser et que des liaisons se brisent, des fissures et des fissures se forment.

Liaison moléculaire des réseaux cristallins.

La principale caractéristique de la liaison intermoléculaire est sa « faiblesse » (van der Waals, hydrogène).

C'est la structure de la glace. Chaque molécule d'eau est reliée par des liaisons hydrogène aux 4 molécules qui l'entourent, ce qui donne une structure tétraédrique.

La liaison hydrogène explique le point d'ébullition élevé, le point de fusion et la faible densité ;

Connexion macromoléculaire des réseaux cristallins.

Il y a des atomes aux nœuds d’un réseau cristallin. Ces cristaux sont divisés en 3 types :

• cadre;
• chaîne;
• structures en couches.

Structure du cadre le diamant est l’une des substances les plus dures de la nature. L'atome de carbone forme 4 liaisons covalentes identiques, ce qui indique la forme d'un tétraèdre régulier ( sp 3 - hybridation). Chaque atome possède une paire d’électrons non liants, qui peuvent également se lier aux atomes voisins. En conséquence, un réseau tridimensionnel se forme, dans les nœuds duquel se trouvent uniquement des atomes de carbone.

Il faut beaucoup d'énergie pour détruire une telle structure ; le point de fusion de ces composés est élevé (pour le diamant, il est de 3 500°C).

Structures en couches parlent de la présence de liaisons covalentes au sein de chaque couche et de faibles liaisons de Van der Waals entre les couches.

Prenons un exemple : le graphite. Chaque atome de carbone est dans sp 2 - hybridation. Le 4ème électron non apparié forme une liaison de Van der Waals entre les couches. La 4ème couche est donc très mobile :

Les liaisons sont faibles, elles sont donc faciles à rompre, ce qui peut être observé au crayon - « propriété d'écriture » - la 4ème couche reste sur le papier.

Le graphite est un excellent conducteur de courant électrique (les électrons sont capables de se déplacer le long du plan de la couche).

Structures de chaîne contiennent des oxydes (par exemple, DONC 3 ), qui cristallise sous forme d'aiguilles brillantes, de polymères, de certaines substances amorphes, de silicates (amiante).

Lors de nombreuses réactions physiques et chimiques, une substance passe à un état d'agrégation solide. Dans ce cas, les molécules et les atomes ont tendance à s’organiser dans un ordre spatial dans lequel les forces d’interaction entre les particules de matière seraient équilibrées au maximum. C'est ainsi que l'on obtient la résistance de la substance solide. Les atomes, une fois occupant une certaine position, effectuent de petits mouvements oscillatoires dont l'amplitude dépend de la température, mais leur position dans l'espace reste fixe. Les forces d’attraction et de répulsion s’équilibrent à une certaine distance.

Idées modernes sur la structure de la matière

La science moderne affirme qu’un atome est constitué d’un noyau chargé, qui porte une charge positive, et d’électrons, qui portent des charges négatives. À une vitesse de plusieurs milliers de milliards de tours par seconde, les électrons tournent sur leurs orbites, créant un nuage d'électrons autour du noyau. La charge positive du noyau est numériquement égale à la charge négative des électrons. Ainsi, l’atome de la substance reste électriquement neutre. Des interactions possibles avec d'autres atomes se produisent lorsque des électrons se détachent de leur atome parent, perturbant ainsi l'équilibre électrique. Dans un cas, les atomes sont disposés dans un certain ordre, appelé réseau cristallin. Dans un autre, en raison de l'interaction complexe des noyaux et des électrons, ils sont combinés en molécules de différents types et complexités.

Définition du réseau cristallin

Pris ensemble, différents types de réseaux cristallins de substances sont des réseaux avec des orientations spatiales différentes, aux nœuds desquels se trouvent des ions, des molécules ou des atomes. Cette position spatiale géométrique stable est appelée réseau cristallin de la substance. La distance entre les nœuds d’une cellule cristalline est appelée période d’identité. Les angles spatiaux auxquels se trouvent les nœuds cellulaires sont appelés paramètres. Selon la méthode de construction des liaisons, les réseaux cristallins peuvent être simples, centrés sur la base, centrés sur la face et centrés sur le corps. Si les particules de matière ne sont situées que dans les coins du parallélépipède, un tel réseau est dit simple. Un exemple d'un tel réseau est présenté ci-dessous :

Si, en plus des nœuds, les particules de la substance sont situées au milieu des diagonales spatiales, alors cet arrangement de particules dans la substance est appelé réseau cristallin centré sur le corps. Ce type est clairement représenté sur la figure.

Si, en plus des nœuds aux sommets du réseau, il y a un nœud à l'endroit où les diagonales imaginaires du parallélépipède se croisent, alors vous avez un type de réseau à faces centrées.

Types de réseaux cristallins

Les différentes microparticules qui composent une substance déterminent les différents types de réseaux cristallins. Ils peuvent déterminer le principe de création de connexions entre microparticules à l’intérieur d’un cristal. Les types physiques de réseaux cristallins sont ioniques, atomiques et moléculaires. Cela inclut également divers types de réseaux cristallins métalliques. La chimie étudie les principes de la structure interne des éléments. Les types de réseaux cristallins sont présentés plus en détail ci-dessous.

Réseaux cristallins ioniques

Ces types de réseaux cristallins sont présents dans des composés avec une liaison de type ionique. Dans ce cas, les sites du réseau contiennent des ions avec des charges électriques opposées. Grâce au champ électromagnétique, les forces d'interaction interionique sont assez fortes, ce qui détermine les propriétés physiques de la substance. Les caractéristiques communes sont le caractère réfractaire, la densité, la dureté et la capacité à conduire le courant électrique. Les types ioniques de réseaux cristallins se trouvent dans des substances telles que le sel de table, le nitrate de potassium et autres.

Réseaux cristallins atomiques

Ce type de structure de la matière est inhérent aux éléments dont la structure est déterminée par des liaisons chimiques covalentes. Les types de réseaux cristallins de ce type contiennent des atomes individuels aux nœuds, reliés les uns aux autres par de fortes liaisons covalentes. Ce type de liaison se produit lorsque deux atomes identiques « partagent » des électrons, formant ainsi une paire d’électrons commune aux atomes voisins. Grâce à cette interaction, les liaisons covalentes lient les atomes de manière uniforme et forte dans un certain ordre. Les éléments chimiques qui contiennent des types atomiques de réseaux cristallins sont durs, ont un point de fusion élevé, sont de mauvais conducteurs d’électricité et sont chimiquement inactifs. Des exemples classiques d’éléments ayant une structure interne similaire incluent le diamant, le silicium, le germanium et le bore.

Réseaux cristallins moléculaires

Les substances qui ont un réseau cristallin de type moléculaire sont un système de molécules stables, en interaction et étroitement emballées, situées aux nœuds du réseau cristallin. Dans de tels composés, les molécules conservent leur position spatiale dans les phases gazeuse, liquide et solide. Aux nœuds du cristal, les molécules sont maintenues ensemble par de faibles forces de Van der Waals, dix fois plus faibles que les forces d'interaction ioniques.

Les molécules qui forment un cristal peuvent être polaires ou non polaires. En raison du mouvement spontané des électrons et des vibrations des noyaux dans les molécules, l'équilibre électrique peut se déplacer - c'est ainsi qu'apparaît un moment dipolaire électrique instantané. Des dipôles correctement orientés créent des forces attractives dans le réseau. Le dioxyde de carbone et la paraffine sont des exemples typiques d’éléments dotés d’un réseau cristallin moléculaire.

Treillis cristallins métalliques

Une liaison métallique est plus flexible et ductile qu’une liaison ionique, même s’il peut sembler que les deux reposent sur le même principe. Les types de réseaux cristallins des métaux expliquent leurs propriétés typiques, telles que la résistance mécanique, la conductivité thermique et électrique et la fusibilité.

Une caractéristique distinctive d'un réseau cristallin métallique est la présence d'ions métalliques chargés positivement (cations) sur les sites de ce réseau. Entre les nœuds se trouvent des électrons qui participent directement à la création d’un champ électrique autour du réseau. Le nombre d’électrons se déplaçant dans ce réseau cristallin est appelé gaz électronique.

En l’absence de champ électrique, les électrons libres effectuent un mouvement chaotique, interagissant de manière aléatoire avec les ions du réseau. Chacune de ces interactions modifie l’élan et la direction du mouvement de la particule chargée négativement. Grâce à leur champ électrique, les électrons attirent les cations vers eux, équilibrant leur répulsion mutuelle. Bien que les électrons soient considérés comme libres, leur énergie n’est pas suffisante pour quitter le réseau cristallin, ces particules chargées se trouvent donc constamment à l’intérieur de ses limites.

La présence d’un champ électrique donne au gaz électronique une énergie supplémentaire. La connexion avec les ions dans le réseau cristallin des métaux n'est pas forte, de sorte que les électrons quittent facilement ses limites. Les électrons se déplacent le long de lignes de force, laissant derrière eux des ions chargés positivement.

conclusions

La chimie attache une grande importance à l'étude de la structure interne de la matière. Les types de réseaux cristallins de divers éléments déterminent presque toute la gamme de leurs propriétés. En influençant les cristaux et en modifiant leur structure interne, il est possible d'améliorer les propriétés souhaitées d'une substance, d'éliminer les propriétés indésirables et de transformer les éléments chimiques. Ainsi, étudier la structure interne du monde environnant peut aider à comprendre l'essence et les principes de la structure de l'univers.