Йонична кристална решетка

Твърдите вещества съществуват в кристално и аморфно състояние и предимно имат кристална структура. Тя се отличава с правилното разположение на частиците в точно определени точки, характеризиращи се с периодична повторяемост в обемни, триизмерното пространство. Ако психически свързваме тези точки с прави линии - получаваме пространствена рамка, която се нарича кристална решетка. Терминът "кристална решетка" се отнася до геометричен образ, който описва триизмерната периодичност в подреждането на молекулите (атоми, йони) в кристалното пространство.

Местоположенията на частиците се наричат ​​решетки. Вътре в рамката функционират връзките между възлите. Типът частици и естеството на връзката между тях: молекули, атоми, йони - определят тип кристална решетка. Общо се различават четири вида: йонни, атомни, молекулярни и метални.

Ако има йони в решетките (частици с отрицателен или положителен заряд), тогава това е йонна кристална решетка, характеризираща се със същите връзки.

Тези връзки са много силни и стабилни. Ето защо веществата с този тип структура имат достатъчно висока твърдост и плътност, нелетливи и огнеупорни. При ниски температури те се проявяват като диелектрици. Въпреки това, при топенето на такива съединения се нарушава геометрично правилната йонна кристална решетка (йонно устройство) и връзките на якостта се намаляват.

При температура, близка до точката на топене, кристалите с йонна връзка вече са способни да водят електрически ток. Такива съединения са лесно разтворими във вода и други течности, които се състоят от полярни молекули.

Йоновата кристална решетка е характерна за всички вещества с йонен тип връзка - соли, метални хидроксиди, бинарни съединения на метали с неметални. Йонно свързване няма насоченост в пространството, защото всеки йон е свързан с няколко противоположни йона наведнъж, силата на взаимодействие зависи от разстоянието между тях (законът на Куулбом). Йон-свързани съединения имат не-молекулярна структура, те са твърди вещества с йонни решетки, силно полярен, висока температура на топене и точки на кипене, във воден разтвор, е електропроводима. Съединенията с йонни връзки в чиста форма практически не се срещат.

Йоновата кристална решетка е присъща на някои хидроксиди и оксиди на типични метали, соли, т.е. вещества с йонен химическа връзка.

В допълнение към йонната връзка в кристалите има метална, молекулярна и ковалентна връзка.

Кристалите, които имат ковалентна връзка, са полупроводници или диелектрици. Типични примери за атомни кристали са диамант, силиций и германий.

Диамант е минерална, алотропна кубична модификация (форма) на въглерод. Кристалната решетка на диаманта е атомна, много сложна. В възлите на такава решетка са атомите, свързани помежду си чрез изключително силни ковалентни връзки. Диамантът се състои от отделни въглеродни атоми, разположени един в центъра на тетраедрата, чиито върхове са четирите най-близки атома. Такава решетка се характеризира с клетъчна клетка, центрирана в лице, която определя максималната твърдост на диаманта и доста висока точка на топене. В диамантената решетка няма молекули - и кристалът може да се разглежда като една впечатляваща молекула.

Освен това, атомна решетка е характерен за силиций, твърд бор, германий и съединения на отделните елементи със силиций и въглерод (силициев диоксид, кварц, слюда, речен пясък, карбондум). Като цяло представители кристални тела с атомна решетка е сравнително малка.