План

1. Кристалічний і аморфний стан твердих речовин
2. Залежність фізичних властивостей речовин від типів кристалічних ґраток

1. Кристалічний і аморфний стан твердих речовин

Біля 95% відомих нам сполук як природного, так і штучного походження, за звичайних умов знаходяться в твердому стані. Ще з доісторичних часів тверді речовини були основою матеріалів, які людина використовувала для виготовлення знарядь праці, предметів побуту, будівництва житла тощо і які зумовили розвиток цілих історичних епох людства. Кам’яний вік, бронзовий вік, залізний вік — це етапи становлення цивілізації, що дістали назву від того матеріалу, який лежав в основі життєдіяльності людини.

Залежно від характеру розміщення частинок у просторі тверде тіло може мати кристалічний або аморфний стан.

Кристалічні речовини мають впорядковану структуру, яка зберігається у всьому об’ємі речовини. Кристалічний стан характеризується наявністю як ближнього, так і дальнього порядку розміщення частинок.

Аморфні речовини мають тільки ближній порядок розміщення частинок і цим нагадують рідини. Аморфні речовини можна розглядати як переохолоджену рідину з дуже високою в’язкістю.

Характерною особливістю кристалічних речовин є анізотропія їх властивостей. Більшість фізичних властивостей кристалів, таких як електро- і теплопровідність, міцність, оптичні властивості, у різних напрямках неоднакові. Анізотропія властивостей зумовлена внутрішньою будовою кристалів. Аморфні речовини ізотропні, тобто їхні властивості в будь-якому напрямку однакові. Найвідоміша аморфна речовина — скло.

2. Залежність фізичних властивостей речовин від типів кристалічних ґраток

Кристалічна ґратка — геометрично правильне розміщення частинок, властиве речовині в кристалічному стані.

Розглянемо речовини з атомними, молекулярними, йонними та металічними кристалічніми ґратками.

Атомна кристалічна ґратка

У вузлах атомних кристалічних ґраток містяться окремі атоми, сполучені між собою міцними ковалентними зв'язками.

Такі кристалічні ґратки досить рідко зустрічаються. Їх мають алмаз (С), силіцій (Si) , бор (В), пісок (SiO₂), червоний фосфор, графіт (С) та ін.

Фізичні властивості речовин з атомними кристалічними ґратками:

• властива велика твердість (усі зв’язки решітки є рівноцінними та міцними);
• мають дуже високі температури плавлення і кипіння;
• нелеткі, тому не мають запаху;
• не проводять елекричний струм, або бувають напівпровідниками (бо не мають вільних електронів);
• практично не розчиняються в жодних розчинниках.

Молекулярна кристалічна ґратка

У вузлах молекулярних кристалічних ґраток містяться молекули як неполярні, так і полярні. Частинки сполучені між собою дуже слабкими силами міжмолекулярного тяжіння.

Речовини з молекулярними кристалічними ґратками дуже поширені: білий фосфор (Р₄), кисень (О₂), водень (Н₂), азот (N₂), хлор (Cl₂), бром (Br₂), йод (I₂), вода (H₂O), лід (H₂O), амоніак (NH₃), метан (СН₄) та більшість інших органічних речовин.

Фізичні властивості речовин з молекулярною кристалічною ґраткою:

• невелика твердість (слабкі сили міжмолекулярного тяжіння);
• легкоплавкі речовини;
• леткі (здатність швидко випаровуватись), тому майже всі мають запах;
• не проводять елекричний струм.

Йонна кристалічна ґратка

У вузлах йонних кристалічних ґраток містяться йони, сполучені між собою сильними йонними зв'язками.

Речовини з йонними кристалічними ґратками дуже поширені: всі солі, луги, оксиди активних металів.

Фізичні властивості речовин з йонними кристалічними ґратками:

• за звичайної температури майже усі тверді, але крихкі (сильний зв'язок між протилежно зарядженими частинками) ;
• температура плавлення висока;
• нелеткі, тому не мають запаху;
• йонні сполуки не проводять електричний струм, проте їх розчини проводять елекричний струм;
• більшість, але не всі, розчинні у воді.

Металічна кристалічна ґратка

У вузлах металічних кристалічних ґраток містяться атоми і позитивно заряджені йони металів, а між вузлами — вільні електрони, які утворюють електронний газ. Частинки сполучені між собою сильними металічними зв'язками.

Речовини з металічними кристалічними ґратками — всі метали.

Фізичні властивості речовин з металічними кристалічними ґратками:

• за звичайної температури тверді (виняток — ртуть);
• температура плавлення у більшості висока;
• нелеткі, тому не мають запаху;
• ковкі, пластичні, добре проводять електричний струм, мають металічний блиск.