Tartalom
- Rács szerkezeti jellemzői
- Fémes rács energia
- Kovalens szervetlen struktúrák
- Különböző kovalens struktúrák
Atomi szinten a szilárd anyagok három alapvető szerkezettel rendelkeznek.A szemüveg és agyag molekula nagyon rendezetlen, szerkezetének vagy mintázatának megismétlése nélkül: ezeket amorf szilárd anyagnak nevezik. A fémek, ötvözetek és sók rácsokként léteznek, csakúgy, mint a nemfémes vegyületek egyes típusai, beleértve a szilícium-oxidokat, valamint a szén grafit- és gyémánt formáit. A rácsok ismétlődő egységeket tartalmaznak, amelyek közül a legkisebbet egységcellának nevezzük. Az egységcellák tartalmaz minden információt, amely az adott méretű rácsos makrostruktúra létrehozásához szükséges.
Rács szerkezeti jellemzői
Minden rácsra jellemző, hogy rendkívül rendben vannak, és alkotó atomjaikat vagy ionjaikat rendszeres időközönként a helyükön tartják. A fémes rácsokban a kötés elektrosztatikus, míg a szilícium-oxidokban, grafitban és gyémántban való kötés kovalens. Az összes rácsfajtában az alkotórészecskék az energia szempontjából legkedvezőbb helyzetben vannak elrendezve.
Fémes rács energia
A fémek pozitív ionként léteznek a tengerben vagy a delokalizált elektronok felhőjében. A réz például réz (II) -ionként létezik egy elektron-tengeren, mindegyik rézatom két elektronot adva a tengerhez. A fémionok és az elektronok közötti elektrosztatikus energia adja a rács sorrendjét, és ezen energia nélkül a szilárd anyag gőz lenne. A fémrács szilárdságát a rács energiája határozza meg, amely az energia változása, amikor egy mól szilárd rács képződik alkotó atomjaiból. A fémes kötések nagyon erősek, ezért a fémek olvadáspontja általában magas, az olvadás az a pont, amelyen a szilárd rács elbomlik.
Kovalens szervetlen struktúrák
A szilícium-dioxid vagy szilícium-dioxid a kovalens rács példája. A szilícium tetravalens, azaz négy kovalens kötést képez; szilícium-dioxidban ezek a kötések mindegyike oxigénatomot jelent. A szilícium-oxigén kötés nagyon erős, és ez a szilícium-dioxidot nagyon stabil szerkezetűvé teszi, magas olvadáspontú. A fémekben található szabad elektronok tengere teszi őket jó elektromos és hővezetővé. A szilícium-dioxidban vagy más kovalens rácsban nincsenek szabad elektronok, ezért ezek rossz hővezető vagy áramvezetők. Bármely olyan anyagot, amely rossz vezetőképességű, szigetelőnek nevezzük.
Különböző kovalens struktúrák
A szén egy olyan anyag példája, amelynek különböző kovalens szerkezete van. A koromban vagy a szénben található amorf szénnek nincs ismétlődő szerkezete. Grafit, amelyet ceruzák vezetékéhez és szénszál előállításához használnak, sokkal jobban rendezve. A grafit egyrétegű hatszögletű szénatomok rétegeit tartalmazza. A gyémánt még jobban meg van rendezve, és szénkötéseket tartalmaz, amelyek merev, hihetetlenül erős tetraéderrácsot képeznek. A gyémántok szélsőséges hő és nyomás alatt képződnek, és a gyémánt a legkeményebb az ismert természetes anyagok közül. Kémiai szempontból azonban a gyémánt és a korom azonos. Az elemek vagy vegyületek különböző szerkezetét allotropoknak nevezzük.