Krystallinsk faststoffstruktur, egenskaper, typer, eksempler

1392
Basil Manning
Krystallinsk faststoffstruktur, egenskaper, typer, eksempler

De krystallinske faste stoffer De er de hvis mikroskopiske strukturer er ordnet og adlyder et karakteristisk mønster for et gitt krystallgitter; for eksempel: kubikk, sekskantet, triklinikk, rombohedral, blant andre.

Disse faste stoffene sies å eksistere som krystaller, som viser fasetter og geometriske design som gjenspeiler hvor ordnede de er inne. Andre eksempler på krystallinske faste stoffer er diamant, kvarts, antracen, tørris, kaliumklorid eller magnesiumoksid..

En krystallklar bar med brunt sukker. Kilde: Pixabay.

Et kjent par krystallinske faste stoffer er sukker og salt (NaCl). Ved første øyekast viser begge hvite krystaller; men egenskapene deres varierer enormt. Sukker er et molekylært krystallinsk fast stoff, mens salt er et ionisk krystallinsk fast stoff. Den første består av sukrose-molekyler; og det andre av Na-ioner+ og Cl-.

Bildet over gir et glimt av hvor lyse sukkerkrystaller kan være. Saltkrystallene er imidlertid ikke langt etter. Selv om sukker og salt ser ut som brødre, er strukturene deres forskjellige: sukker, som er sukrose, har en monoklinisk struktur; mens salt, en kubikkstruktur.

Krystallstruktur av natriumklorid, NaCl

Pulverisert sukker og salt (glasur) forblir krystallinsk; krystallene har bare blitt så mye mindre for øynene våre. Krystalliniteten til et fast stoff defineres derfor mer av dets indre struktur, enn av dets ytre utseende eller dets lysstyrke..

Artikkelindeks

  • 1 Struktur av krystallinske faste stoffer
  • 2 eiendommer
  • 3 typer krystallinske faste stoffer
    • 3.1 Ionisk
    • 3.2 Metallisk
    • 3.3 Molekylær
    • 3.4 Kovalente nettverk
  • 4 Eksempler
    • 4.1 Jonisk
    • 4.2 Metallisk
    • 4.3 Molekylær
    • 4.4 Kovalente nettverk
  • 5 Referanser

Struktur av krystallinske faste stoffer

Bestilte strukturer av krystallinske faste stoffer. Kilde: Gabriel Bolívar.

Krystallinske faste stoffer har ordnet strukturer. Deres geometriske egenskaper vil avhenge av typen krystallinsk gitter de tilhører, som igjen projiseres eksternt i form av krystall (krystallinsk system). Bildet over illustrerer to viktige konsepter av slike strukturer: periodisitet og krystallinske korn..

Den romlige ordenen av partiklene til et krystallinsk fast stoff er periodisk; det vil si at den gjentar seg igjen og igjen i alle retninger. Dette skaper sitt eget strukturelle mønster for hvert faste og krystallgitter; for eksempel, dette er hvor salt og sukker begynner å skille seg utover deres kjemiske natur.

I A er rombene ordnet slik at de gir opphav til en romb av større proporsjoner. Hver lilla rombe representerer en partikkel eller et sett med partikler (atomer, ioner eller molekyler). Dermed kan en makroskopisk krystall av A forventes å ha et rombohedral utseende..

I mellomtiden arrangeres romber på en slik måte i B at de gir opphav til krystallinske korn; dette er veldig små krystaller (krystallitter). B sies da å være et polykrystallinsk fast stoff; det vil si at den dannes ved agglomerering av flere krystallitter.

Avslutningsvis kan et fast stoff bare være krystallinsk (A) eller polykrystallinsk (B); A danner krystaller, mens B polykrystaller.

Eiendommer

Egenskapene til krystallinske faste stoffer avhenger av deres krystalltype. Det er allerede kjent at strukturene deres er ordnede, og at de også har en tendens til å presentere lyse egenskaper som mineralelskere blir forelsket i. Imidlertid ble det nevnt at et pulverformig fast stoff, til og med "av", også kan klassifiseres som krystallinsk..

Måten partiklene deres er romlig orientert på, lar dem ha noen viktige egenskaper for karakteriseringen. For eksempel er krystallinske faste stoffer i stand til diffraksjon av røntgenstråler, og skaper diffraksjonsspektre hvorfra den mikroskopiske strukturen i en krystall kan bestemmes..

Også fordi strukturen er periodisk, diffunderer varmen på samme måte gjennom det faste stoffet; så lenge det ikke er noen urenheter involvert. Dermed er smeltepunktene for et krystallinsk fast stoff konstant, og varierer ikke uansett hvordan de måles..

Typer av krystallinske faste stoffer

Typer av krystallinske faste stoffer er basert på hvilken type partikler de er laget av og hva deres interaksjoner eller bindinger er. Det er i hovedsak fire typer: ioniske, metalliske, molekylære og kovalente nettverk.

Selv når de presenterer en viss grad av urenheter, fortsetter de å være krystallinske, selv om egenskapene deres påvirkes og de ikke viser de samme verdiene som forventes for et rent fast stoff..

Ionikk

Salt er et eksempel på et ionisk, krystallinsk fast stoff, da det består av Na-ioner+ og Cl-. Derfor regulerer den ioniske bindingen i denne typen faste stoffer: det er de elektrostatiske kreftene som styrer den strukturelle rekkefølgen..

Metallisk

Alle metalliske atomer danner metalliske krystaller. Dette betyr at for eksempel en sølvgaffel er et konglomerat av smeltede sølvkrystaller. Den interne eller mikroskopiske strukturen er den samme i hvert håndspenn på objektet, og forblir uendret fra gaffelhåndtaket til spissen av tennene..

Molekylær

Sukker er et eksempel på et molekylært krystallinsk fast stoff, da det består av sukrosemolekyler. Derfor består denne typen fast stoff av molekyler, som gjennom deres intermolekylære interaksjoner (og ikke kovalente bindinger) klarer å etablere en ordnet struktur..

Kovalente nettverk

Til slutt har vi de krystallinske faste stoffene i kovalente nettverk. Kovalente bindinger dominerer i dem, siden de er ansvarlige for å etablere en ordre og holde atomene sterkt faste i sine respektive romlige posisjoner. Vi snakker ikke om ioner, atomer eller molekyler, men om tredimensjonale nettverk.

Eksempler

Neste og til slutt vil noen eksempler bli sitert for hver av typene av krystallinske faste stoffer.

Ionikk

Alle salter er ioniske faste stoffer. På samme måte er det sulfider, hydroksider, oksider, halogenider og andre forbindelser som også består av ioner, eller deres interaksjoner er i det vesentlige ioniske. Så vi har:

-KCl

-Sak4

-Ba (OH)to

-KURS4

-FeCl3

-NatoS

-MgO

-CaFto

-NaHCO3

-(NH4)toCrO4

I tillegg til disse eksemplene betraktes det store flertallet av mineraler som ioniske krystallinske faste stoffer.

Metallisk

Ethvert metallisk element forekommer naturlig som metalliske krystaller. Noen av dem er:

-Kobber

-Jern

-Aluminium

-Chrome

-Metallisk hydrogen (under ufattelige trykk)

-Wolfram

-Zirkonium

-Titan

-Magnesium

-Natrium

Molekylær

Det er et stort utvalg av molekylære krystallinske faste stoffer. Nesten enhver organisk forbindelse som stivner, kan etablere krystaller hvis renheten er høy, eller hvis strukturen ikke er for intrikat. Så vi har:

-Is (HtoELLER)

-Tørris (COto)

-Jegto

-P4

-S8 (og dens polymorfer)

-Antracen

-Fast oksygen

-Fast ammoniakk

-Fenolftalein

-Bensoesyre

Kovalente nettverk

Og til slutt, blant noen krystallinske faste stoffer av kovalente nettverk har vi:

-Diamant

-Grafitt

-Karbon nanorør

-Fullerenes

-Kvarts

-Silisium

-Germanium

-Bornitrid

Fra denne listen kan karbonnanorør og fullerener også betraktes som molekylære krystallinske faste stoffer. Dette er fordi, selv om de består av kovalent bundet karbonatomer, definerer de enheter som kan visualiseres som makromolekyler (fotballer og rør)..

Referanser

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi. (8. utg.). CENGAGE Læring.
  2. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
  3. Wikipedia. (2020). Krystall. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
  4. Kjemi LibreTexts. (16. juni 2019). Krystallinske og amorfe faste stoffer. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
  5. Rachel Bernstein og Anthony Carpi. (2020). Egenskaper av faste stoffer. Gjenopprettet fra: visionlearning.com

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.