KRYSTALICKÉ PEVNÉ LÁTKY: STRUKTURA, VLASTNOSTI, TYPY, PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Tyto krystalické pevné látky jsou ty, jejichž mikroskopické struktury jsou seřazeny a poslouchat charakteristický model pro konkrétní mřížky; například: mj. krychlový, hexagonální, triklinický, rhombohedrální.

Tvrdí se, že tyto pevné látky existují jako krystaly, které zobrazují fazety a geometrické vzory, které odrážejí, jak jsou uvnitř uspořádány. Dalšími příklady krystalických pevných látek jsou diamant, křemen, anthracen, suchý led, chlorid draselný nebo oxid hořečnatý.

Křišťálově čistá tyčinka z hnědého cukru. Zdroj: Pixabay.

Známým párem krystalických pevných látek je cukr a sůl (NaCl). Na první pohled oba ukazují bílé krystaly; ale jejich vlastnosti se velmi liší. Cukr je molekulární krystalická pevná látka, zatímco sůl je iontová krystalická pevná látka. První je tvořen sacharózovými molekulami; a druhý, Na ⁺ a Cl ^- ionty.

Obrázek nahoře ukazuje, jak jasné mohou být krystaly cukru. Krystaly soli však nejsou pozadu. Ačkoli cukr a sůl vypadají jako bratři, jejich struktury jsou odlišné: cukr, který je sacharóza, má monoklinickou strukturu; zatímco sůl, krychlová struktura.

Krystalová struktura chloridu sodného, ​​NaCl

Práškový cukr a sůl (námrazy) zůstávají křišťálově čiré; jeho krystaly se pro naše oči jen zmenšily. Krystalinita pevné látky je tedy definována více její vnitřní strukturou než vnějším vzhledem nebo jasem.

Struktura krystalických pevných látek

Řádné struktury krystalických pevných látek. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Krystalické pevné látky mají uspořádané struktury. Jejich geometrické vlastnosti budou záviset na typu krystalické mříže, do které patří, která se promítá navenek do krystalických tvarů (krystalický systém). Horní obrázek ilustruje dva důležité pojmy takových struktur: periodicitu a krystalická zrna.

Prostorové uspořádání částic krystalické pevné látky je periodické; to znamená, že se opakuje znovu a znovu ve všech směrech. Toto vytvoří jeho vlastní strukturální vzor pro každou pevnou a křišťálovou mříž; například v této oblasti se sůl a cukr začínají odlišovat od své chemické povahy.

V A jsou kosočtverce uspořádány tak, aby daly vznik většímu kosočtverci. Každý fialový kosočtverec představuje částici nebo soubor částic (atomy, ionty nebo molekuly). Lze tedy očekávat, že makroskopický krystal A bude mít kosočtverečný vzhled.

Mezitím jsou v B kosočtverce uspořádány tak, že pocházejí z krystalických zrn; jedná se o velmi malé krystaly (krystaly). B se pak považuje za polykrystalickou pevnou látku; to znamená, že je tvořeno aglomerací více krystalitů.

Závěrem lze říci, že pevná látka může být jednoduše krystalická (A) nebo polykrystalická (B); A tvoří krystaly, zatímco B polykrystaly.

Vlastnosti

Vlastnosti krystalických pevných látek závisí na jejich typu krystalu. Je již známo, že jejich struktury jsou řádné a že také mají sklon prezentovat brilantní rysy, do kterých se milovníci minerálů zamilují. Bylo však uvedeno, že práškovou pevnou látku, dokonce i „off“, lze také klasifikovat jako krystalickou.

Způsob, jakým jsou jejich částice prostorově orientovány, jim umožňuje mít některé důležité vlastnosti pro jejich charakterizaci. Například krystalické pevné látky jsou schopné difrakce rentgenových paprsků, čímž vytvářejí difrakční spektra, ze kterých lze stanovit mikroskopickou strukturu krystalu.

Také proto, že struktura je periodická, teplo difunduje stejným způsobem skrz pevnou látku; pokud nejsou přítomny žádné nečistoty. Teploty tání krystalické pevné látky jsou tedy konstantní a nemění se bez ohledu na to, jak jsou měřeny.

Druhy krystalických pevných látek

Typy krystalických pevných látek jsou založeny na tom, z jakého typu částic jsou vyrobeny a jaké jsou jejich interakce nebo vazby. V zásadě existují čtyři typy: iontové, kovové, molekulární a kovalentní sítě.

I když představují určitý stupeň nečistot, jsou i nadále krystalické, i když jejich vlastnosti jsou ovlivněny a nevykazují stejné hodnoty, jaké se očekávají pro čistou pevnou látku.

Ionika

Sůl je příkladem iontové krystalické pevné látky, protože je složena z iontů Na ⁺ a Cl ^-. Proto v tomto typu pevných látek vládne iontová vazba: strukturální uspořádání řídí elektrostatické síly.

Kovový

Všechny kovové atomy tvoří kovové krystaly. To znamená, že například stříbrná vidlička je konglomerátem roztavených krystalů stříbra. Vnitřní nebo mikroskopická struktura je stejná v každém palci objektu a zůstává nezměněna od rukojeti vidlice po špičku zubů.

Molekulární

Cukr je příkladem molekulární krystalické pevné látky, protože je tvořena molekulami sacharózy. Proto je tento typ pevné látky tvořen molekulami, které prostřednictvím svých intermolekulárních interakcí (a nikoli kovalentních vazeb) dokáží vytvořit uspořádanou strukturu.

Kovalentní sítě

Nakonec máme krystalické pevné látky kovalentních sítí. V nich převládají kovalentní vazby, protože jsou zodpovědné za vytvoření řádu a udržení atomů pevně fixovaných ve svých příslušných prostorových polohách. Nemluvíme o iontech, atomech nebo molekulách, ale o trojrozměrných sítích.

Příklady

Dále a nakonec budou uvedeny příklady pro každý z typů krystalických pevných látek.

Ionika

Všechny soli jsou iontové pevné látky. Podobně existují sulfidy, hydroxidy, oxidy, halogenidy a další sloučeniny, které jsou také tvořeny ionty, nebo jejich interakce jsou v podstatě iontové. Máme tedy:

-KCl

-Case ₄

-Ba (OH) ₂

-CASE ₄

-FeCl ₃

-Na ₂ S

-MgO

-CaF ₂

-NaHCO ₃

- (NH ₄) ₂ CrO ₄

Kromě těchto příkladů je převážná většina minerálů považována za iontové krystalické pevné látky.

Kovový

Jakýkoli kovový prvek se vyskytuje přirozeně jako kovové krystaly. Někteří z nich jsou:

-Měď

-Žehlička

-Hliník

-Hrome

-Kovový vodík (za nepředstavitelných tlaků)

-Wolfram

-Zirkonium

-Titan

-Magnesium

-Sodík

Molekulární

Existuje velké množství molekulárních krystalických pevných látek. Prakticky každá organická sloučenina, která ztuhne, může vytvořit krystaly, pokud je její čistota vysoká nebo pokud její struktura není příliš složitá. Máme tedy:

-Ice (H ₂ O)

-Dry led (CO ₂)

-I ₂

-P ₄

-S ₈ (a jeho polymorfy)

-Athracene

-Tuhý kyslík

-Pevné amoniak

- fenolftalein

-Kyselina benzoová

Kovalentní sítě

A konečně, mezi některými krystalickými pevnými látkami kovalentních sítí máme:

-Diamant

-Grafit

-Uhlíkové nanotrubice

-Fullerenos

-Křemen

-Křemík

-Germanium

-Nitrid boritý

Z tohoto seznamu lze uhlíkové nanotrubice a fullereny také považovat za molekulární krystalické pevné látky. Je tomu tak proto, že ačkoli se skládají z kovalentně vázaných atomů uhlíku, definují jednotky, které lze vizualizovat jako makromolekuly (fotbalové míče a trubice).

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Krystal. Obnoveno z: en.wikipedia.org
4. Chemistry LibreTexts. (16. června 2019). Krystalická a amorfní pevná látka. Obnoveno z: chem.libretexts.org
5. Rachel Bernstein a Anthony Carpi. (2020). Vlastnosti těles. Obnoveno z: visionlearning.com