Строение твердого вещества

состояние вещества.

или атомы в кристаллах не могут передвигаться на большие расстояния,

а только совершают колебательное движение в узлах кристаллической решетки

абсолютно одинаковое строение.
кристаллические вещества характеризуются повторяющимся в пространстве расположением

атомов или ионов, образующих правильные геометрические тела (куб, параллелепипед, призма и др.)

кристаллической решеткой.
Типичная (повторяю-щаяся) часть кристал-лической решетки на-зывается элементар-ной ячейкой.
элементарная

ячейка

СИНГОНИЯМИ (по геометрической форме кристаллов)

кристалл
Самые слабые силы взаимодействия между молеку-лами в молекулярных кристаллах,

к числу которых относятся, например, кристаллы СО2, серы, бензола, йода, нафталина

низкая t0 плавления, электропроводность; мягкость и хрупкость, летучи и пахучи, т.к. молекулы легко испаряются с поверхности кристаллов

кристалл льда

взаимодействия между зарядами). Примеры: многие соли, например, хлориды натрия и

калия или цезия.

высокие температуры плавления и кипения, чрезвычайно низкое давление паров; растворяются только в наиболее полярных растворителях; диэлектрики,
потому что образующие
их ионы не могут сво-
бодно покидать свои
положения в узлах
решетки

СИЛЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВЕЛИКИ

NaCl
CsCl

неполярной или слабо полярной
мощные ковалентные связи так близко стягивают соседние

атомы, что их электронные облака частично перекрываются. Расстояние между центрами атомов С в алмазе намного меньше, чем известный диаметр атома углерода. Поэтому высокая прочность и химическая инертность алмаза. Он практически не реагирует ни с кислотами, ни со щелочами, и лишь в атмосфере О2 и F2 окисляется до CO2 и CF4. Аналогичной кристаллической структурой обладают и другие представители главной подгруппы IV группы периодической системы: Si, Ge, серое Sn.
Прочные кристаллы образуются лишь в том случае, если число ковалентных связей достаточно для образования пространственных решеток.

алмаз

графит

упакованные структуры. Взаимодействие, удерживающее атомы металлов в едином кристалле называется

металлической связью. Она возникает между атомами металлов в результате перекрывания внешних атомных орбиталей и обобществления валентных электронов, которые могут мигрировать между атомами по всему куску металла.

координационные числа 8-12

Al, Cu, Au, Ag, Fe

Mg, Coα, Zn, Tiα, Cd

Mo, W, V, Fe

образовать кристаллы различной формы, различающиеся по свойствам, а иногда и

по типу связи. Это явление называется полиморфиз-мом, а кристаллы – поли-морфными модифика-циями.
Полиморфизм простых элементов называют аллотропией.

исчезают магнитные свойства

в пределах одной кристаллической плоскости (слоя), но разные способы чередования

таких плоскостей.

плоскость В

плоскость С

гексагональная

кубическая

любых других температурах все реальные кристаллы несовершенны, т.е. в них

наблюдаются нарушения идеального расположения атомов, называемые дефектами.

накопление дефектов до определенной концентрации приводит к уменьшению свободной энергии системы

Хотя образование этих дефектов и требует затрат энергии (энтальпия си-стемы возрастает), но оно сопровождается значительным увеличением энтропии системы

изменение энергии при образовании дефектов

в элементарной ячейке, и протяженные – дислокации, трещины, микрокаверны
точечные:

1)

незанятые узлы решетки – вакан-сии (дефекты Шоттки),
2) атомы, молекулы или ионы, располо-женные не на своих позициях или в междоузлиях (дефекты Френкеля),
3) посторонние атомы – примеси как в узлах, так и в междоузлиях.

вакансии по Шоттки дефекты Френкеля

Окраска драгоценных камней – рубина, изумруда и др. – вызвана примесными ионами (хрома, железа).

ИСКАЖЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ

вдоль некоторой линии – линии дислокации. Дислокации – неполные атомные

плоскости.

обрыв плоскости атомов

взаимный сдвиг плоскостей

краевая дислокация

винтовая дислокация

твердого состояния: кристаллическое и аморфное
различные физические и меха-нические свойства
аморфные

вещества

кристаллические вещества

подвижностью частиц. Строение аморфных веществ характеризуется наличием порядка только во

взаимном расположении соседних частиц. Это так называемый ближний порядок

Сера кристаллическая S8 и аморфная

Аморфные металлы обладают рядом физических отличий от обычных кристаллических по механическим свойствам, особенно по прочности. В аморфных структурах нет типичных для кристаллов дефектов и внутренних напряжений, способных снизить прочность материала.