説明書

名前自体から簡単に推測できるように、金属タイプの格子は金属に見られます。 これらの物質は通常、高い融点、金属光沢、硬度を特徴とし、電流の良導体です。 このタイプの格子サイトには中性原子または正に荷電したイオンが含まれることに注意してください。 ノード間の空間には電子があり、その移動によりそのような物質の高い電気伝導性が保証されます。

イオン型の結晶格子。 それは塩にも固有であることを覚えておく必要があります。 特徴 - よく知られている食塩、塩化ナトリウムの結晶。 このような格子の位置では、正に帯電したイオンと負に帯電したイオンが交互に存在します。 このような物質は通常、耐火性があり、揮発性が低いです。 ご想像のとおり、それらはイオン型です。

結晶格子の原子タイプは、通常の状態では固体である単体物質である非金属に固有のものです。 たとえば、硫黄、リンなどです。 このような格子の位置には、共有化学結合によって互いに接続された中性原子があります。 このような物質は、耐火性と水不溶性を特徴としています。 一部の製品 (フォーム内のカーボンなど) は非常に高い硬度を持っています。

最後に、最後のタイプの格子は分子格子です。 通常の状態では液体または気体の物質中に存在します。 ここでも容易に理解できるように、そのような格子の節点には分子が存在します。 それらは、非極性 (Cl2、O2 などの単純なガスの場合) または極性 (最も強いガスの場合) のいずれかになります。 有名な例– 水 H2O)。 このタイプの格子を持つ物質は電流を通さず、揮発性があり、融点が低いです。

出典:

• グレーティングタイプ

温度 溶融固体の純度を測定するために測定されます。 純粋な物質中の不純物は通常温度を下げます 溶融または、化合物が溶ける間隔を長くします。 キャピラリー法は不純物を制御するための古典的な方法です。

必要になるだろう

• - 試験物質;
• - ガラス毛細管、一端が密閉されています（直径 1 mm）。
• - 直径6〜8 mm、長さ50 cm以上のガラス管。
• - 加熱ブロック。

説明書

あらかじめ乾燥させた被験物質を乳鉢で細かくなるまで粉砕します。 慎重にキャピラリーを取り出し、開いた端を物質に浸します。その際、キャピラリーの一部がキャピラリー内に落ちます。

ガラス管を硬い表面に垂直に置き、密封された端を下にしてキャピラリーを数回落とします。 これは物質を圧縮するのに役立ちます。 温度を測定するには、キャピラリー内の物質の柱が約 2 ～ 5 mm である必要があります。

毛細管温度計を加熱ブロック内に置き、温度の上昇に伴う試験物質の変化を観察します。 加熱前および加熱中は、温度計がブロックの壁やその他の非常に熱い表面に触れないようにしてください。接触しないと破裂する可能性があります。

最初の液滴がキャピラリー内に現れる温度に注意してください（開始） 溶融)、最後の物質が消える温度 (終了 溶融）。 この間隔で、物質は完全に変化するまで減少し始めます。 液体状態。 分析を行う際には、物質の変化や分解も確認します。

さらに 1 ～ 2 回測定を繰り返します。 各測定の結果を、物質が固体から液体に変化する間の対応する温度間隔の形式で表示します。 分析の最後に、被験物質の純度について結論を出します。

トピックに関するビデオ

結晶では、化学粒子 (分子、原子、イオン) が特定の条件下で特定の順序で配置され、正対称な多面体を形成します。 結晶格子には、イオン、原子、分子、金属の 4 種類があります。

クリスタル

結晶状態は、粒子の配列における長距離秩序の存在と、結晶格子の対称性によって特徴付けられます。 固体結晶は、同じ構造要素が全方向に繰り返される三次元構造です。

結晶の正しい形状は、その内部構造によって決まります。 分子、原子、およびその中のイオンを、これらの粒子の重心の代わりに点に置き換えると、3 次元の正規分布が得られます。 その構造の繰り返し要素は基本セルと呼ばれ、点は結晶格子のノードと呼ばれます。 結晶には、それらを形成する粒子とそれらの間の化学結合の性質に応じていくつかの種類があります。

イオン結晶格子

イオン結晶は陰イオンと陽イオンを形成し、その間に陰イオンと陽イオンが存在します。 このタイプの結晶には、ほとんどの金属の塩が含まれています。 各カチオンはアニオンに引き寄せられ、他のカチオンによって反発されるため、イオン結晶内の単一分子を分離することは不可能です。 結晶は 1 つの巨大な結晶と考えることができ、そのサイズには制限がなく、新しいイオンを付着させることができます。

原子結晶格子

原子結晶では、個々の原子が結合します。 共有結合。 イオン結晶と同様に、巨大な分子と考えることもできます。 同時に、原子結晶は非常に硬くて耐久性があり、電気や熱をあまり伝えません。 これらは実質的に不溶性であり、反応性が低いことが特徴です。 原子格子を持つ物質は非常に高温で溶けます。

分子結晶

分子結晶格子は、原子が共有結合によって結合された分子から形成されます。 このため、分子間には弱い分子力が働きます。 このような結晶は、硬度が低く、融点が低く、流動性が高いという特徴があります。 それらが形成する物質、その溶融物や溶液は伝導性が低くなります。 電気.

金属結晶格子

金属結晶格子では、原子が最大密度で配置され、結合が非局在化し、結晶全体に広がります。 このような結晶は不透明で金属光沢があり、変形しやすく、電気と熱の良導体です。

この分類は限られたケースのみを説明していますが、ほとんどの結晶はそうではありません。 有機物中間タイプ - 分子共有結合、共有結合などに属します。一例として、グラファイト結晶は各層の内部に共有金属結合を持ち、層間には分子結合があります。

出典:

• alhimik.ru、ソリッド

ダイヤモンドは、炭素の同素体変態の 1 つに属する鉱物です。 特徴的な機能硬度が高いため、最も硬い物質という称号が当然与えられています。 ダイヤモンドはかなり希少な鉱物ですが、同時に最も普及している鉱物です。 その並外れた硬度は、機械工学や工業に応用されています。

説明書

ダイヤモンドには原子の結晶格子があります。 ダイヤモンドは分子の基礎となる炭素原子が四面体状に並んでおり、高い強度を持っています。 すべての原子は、分子の電子構造に基づいて形成される強力な共有結合によって接続されています。

炭素原子は、角度 109 度 28 分の sp3 混成軌道を持っています。 混成軌道の重なりは水平面内で直線的に発生します。

したがって、軌道がそのような角度で重なる場合、中心にある

物質の分子構造と非分子構造。 物質の構造

化学相互作用を起こすのは個々の原子や分子ではなく、物質です。 物質は結合の種類によって分類されます 分子そして 非分子構造。 分子からできている物質をこう呼ぶ 分子物質。 このような物質の分子間の結合は非常に弱く、分子内の原子間の結合よりもはるかに弱く、比較的低温でも結合が切れて、物質は液体になり、その後気体になります（ヨウ素の昇華）。 分子からなる物質の融点と沸点は、温度が上昇すると上昇します。 分子量。 に 分子物質原子構造を持つ物質（C、Si、Li、Na、K、Cu、Fe、W）が含まれ、その中には金属と非金属があります。 物質へ 非分子構造イオン性化合物が含まれます。 金属と非金属のほとんどの化合物は次の構造を持っています: すべての塩 (NaCl、K 2 SO 4)、一部の水素化物 (LiH) および酸化物 (CaO、MgO、FeO)、塩基 (NaOH、KOH)。 イオン性（非分子）物質持っている 高温溶けて沸騰する。

固体: 非晶質および結晶質

固体は次のように分けられます 結晶質と非晶質.

アモルファス物質明確な融点はありません。加熱すると、徐々に柔らかくなり、流動状態になります。 例えば、粘土や各種樹脂は非晶質状態です。

結晶性物質特徴づけられている 正しい位置それらを構成する粒子: 原子、分子、イオン - 空間内の厳密に定義された点にあります。 これらの点を直線で結ぶと、結晶格子と呼ばれる空間的な枠組みが形成されます。 結晶粒子が位置する点を格子節と呼びます。 結晶格子のノードに位置する粒子の種類とそれらの間の結合の性質に応じて、結晶格子はイオン、原子、分子、金属の 4 種類に分類されます。

結晶格子はイオンと呼​​ばれます、そのノードにはイオンがあります。 これらは、単純なイオン Na+、Cl - と複合イオン SO 4 2-、OH - の両方を結合できるイオン結合を持つ物質によって形成されます。 その結果、金属の塩および一部の酸化物および水酸化物はイオン結晶格子を持ちます。 たとえば、塩化ナトリウムの結晶は、正の Na + イオンと負の Cl - イオンが交互に存在することで構築され、立方体形の格子を形成します。 このような結晶内のイオン間の結合は非常に安定しています。 したがって、イオン格子を持つ物質は比較的高い硬度と強度を特徴とし、耐火性で不揮発性です。

結晶格子 - a) と非晶質格子 - b)。

結晶格子 - a) と非晶質格子 - b)。

原子結晶格子

アトミックは結晶格子と呼ばれ、そのノードには個々の原子があります。 このような格子では原子は互いに接続されています 非常に強い共有結合。 このタイプの結晶格子を持つ物質の例としては、炭素の同素体修飾の 1 つであるダイヤモンドが挙げられます。 原子結晶格子を持つほとんどの物質は融点が非常に高く (たとえば、ダイヤモンドの場合は 3500 °C 以上)、強くて硬く、実質的に不溶性です。

分子結晶格子

分子結晶格子と呼ばれ、そのノードに分子が位置します。 これらの分子の化学結合は、極性 (HCl、H 2 O) と非極性 (N 2、O 2) の両方になります。 分子内の原子は非常に強い共有結合によって結合されているにもかかわらず、 分子間引力の弱い力が分子同士の間に作用します。。 したがって、分子結晶格子を持つ物質は硬度が低く、融点が低く、揮発性です。 ほとんどの固体有機化合物は分子結晶格子を持っています (ナフタレン、グルコース、砂糖)。

分子結晶格子(二酸化炭素)

金属結晶格子

を含む物質 メタルボンド金属の結晶格子を持っています。 このような格子の節点には、 原子とイオン(金属原子が容易に変化し、外側の電子を「一般的に使用するために」放棄する原子またはイオンのいずれか)。 これ 内部構造金属はその特性を決定します 物理的特性：展性、可塑性、電気および熱伝導性、特有の金属光沢。

カンニングペーパー

固体について話しましょう。 固体 2つに分けることができます 大人数のグループ: まとまりのないそして 結晶質。 秩序があるかないかという原則に従って分けていきます。

で アモルファス物質分子がランダムに配置されています。 その空間配置にはパターンがありません。 本質的に、非晶質物質は非常に粘性の高い液体であり、非常に粘性が高いため固体と言えます。

したがって、名前は「a-」 – 負の粒子、「morphe」 – 形です。 非晶質物質には、ガラス、樹脂、ワックス、パラフィン、石鹸が含まれます。

粒子の配列における秩序の欠如が、非晶質体の物理的特性を決定します。 固定された融点がない。 加熱すると徐々に粘度が下がり、徐々に液体状態になります。

非晶質物質とは対照的に、結晶質物質があります。 結晶質物質の粒子は空間的に秩序立っています。 結晶質物質中の粒子の空間的配置のこの正しい構造は、 結晶格子.

アモルファス体とは異なり、 結晶性物質融点が固定されています。

含まれる粒子に応じて 格子ノード、そしてどのようなつながりがそれらを隔てているのか: 分子, 原子, イオン性のそして 金属格子。

物質がどのような結晶格子を持っているかを知ることが根本的に重要なのはなぜですか? それは何を定義するのでしょうか? 全て。 構造がどのように決定するか 物質の化学的および物理的性質.

最も単純な例は DNA です。 地球上のすべての生物は、同じ構造成分のセット、つまり 4 種類のヌクレオチドから構築されています。 そしてなんと多彩な人生でしょう。 これはすべて構造、つまりこれらのヌクレオチドが配置される順序によって決まります。

分子結晶格子。

代表的な例は固体の水（氷）です。 分子全体が格子サイトに位置します。 そして、それらを一緒に保ちます 分子間相互作用：水素結合、ファンデルワールス力。

これらの結合は弱いため、分子格子は 最も壊れやすい、そのような物質の融点は低いです。

良い 診断サイン: 物質が通常の状態で液体または気体の状態である場合、および/または臭気がある場合、その物質は分子結晶格子を持っている可能性が高くなります。 結局のところ、液体と気体の状態は、結晶の表面の分子がうまく付着していない（結合が弱い）という事実の結果です。 そして彼らは「吹き飛ばされる」のです。 この性質をボラティリティと呼びます。 そしてしぼんだ分子は空気中に拡散し、私たちの嗅覚器官に到達し、主観的に匂いとして感じられます。

それらは分子結晶格子を持っています。

1. いくつかの 単体物質非金属: I 2、P、S (つまり、原子格子を持たないすべての非金属)。
2. ほぼすべての有機物（ 塩を除く).
3. 前述したように、通常の状態では物質は液体または気体 (凍結) および/または無臭 (NH 3、O 2、H 2 O、酸、CO 2) です。

原子結晶格子。

分子結晶格子のノードとは対照的に、原子結晶格子のノードには、 個々の原子。 格子は共有結合によって結合されていることがわかりました (結局のところ、共有結合は中性原子を結合するものなのです)。

典型的な例は、強度と硬度の標準であるダイヤモンドです（によると） 化学的性質単体の炭素です）。 連絡先: 共有結合性非極性格子は炭素原子のみで形成されているためです。

しかし、たとえば水晶の中では ( 化学式そのうちの SiO 2) は Si 原子と O 原子です。 共有結合極性.

原子結晶格子を持つ物質の物理的性質:

1. 強度、硬さ
2. 高融点（耐火性）
3. 不揮発性物質
4. 不溶性（水にも他の溶媒にも溶けない）

これらすべての特性は共有結合の強さによるものです。

原子結晶格子内に存在する物質はほとんどありません。 特定のパターンはないので、覚えておくだけで済みます。

1. 炭素（C）の同素体修飾：ダイヤモンド、グラファイト。
2. ホウ素（B）、シリコン（Si）、ゲルマニウム（Ge）。
3. 原子結晶格子を持つリンの同素体修飾は赤リンと黒リンの 2 つだけです。 (白リンは分子結晶格子を持っています)。
4. SiC – カーボランダム（炭化ケイ素）。
5. BN – 窒化ホウ素。
6. シリカ、水晶、石英、川の砂 - これらすべての物質は、SiO 2 という組成を持っています。
7. コランダム、ルビー、サファイア - これらの物質は Al 2 O 3 という組成を持っています。

確かに、C はダイヤモンドでもありグラファイトでもあるという疑問が生じます。 しかし、それらはまったく異なります。グラファイトは不透明で汚れがあり、電流を通しますが、ダイヤモンドは透明で汚れがなく、電流を通しません。 それらは構造が異なります。

どちらも原子格子ですが、異なります。 したがって、性質が異なります。

イオン結晶格子。

典型的な例: 塩：NaCl。 格子ノードには、 個々のイオン: Na + および Cl – 。 格子はイオン間の静電気引力によって所定の位置に保持されます (「プラス」は「マイナス」に引き付けられます)。 イオン結合.

イオン結晶格子は非常に強いですが、壊れやすく、そのような物質の融解温度は非常に高くなります（代表的な金属格子の融点よりも高いですが、原子格子を有する物質の融解温度よりは低くなります）。 多くは水に溶けます。

一般に、イオン結晶格子を決定することに問題はありません。イオン結合が存在する場所には、イオン結晶格子が存在します。 これ： すべての塩, 金属酸化物, アルカリ(および他の塩基性水酸化物)。

金属結晶格子。

金属格子は以下で販売されています 単体金属。 先ほど、金属結合のすべての素晴らしさは、金属結晶格子と組み合わせてのみ理解できると述べました。 時が来ました。

金属の主な性質: 電子 外部エネルギーレベル保存状態が悪いので、すぐに手放されてしまいます。 電子を失うと、金属は正に帯電したイオン、つまりカチオンに変わります。

Na 0 – 1e → Na +

金属結晶格子では、電子の放出と獲得のプロセスが常に発生します。つまり、1 つの格子サイトで電子が金属原子から引き剥がされます。 カチオンが形成されます。 切り離された電子は別のカチオン (または同じカチオン) に引き付けられ、中性原子が再び形成されます。

金属結晶格子のノードには、中性原子と金属陽イオンの両方が含まれています。 そして自由電子はノード間を移動します。

この自由電子は電子ガスと呼ばれます。 これらは、単純な金属物質の物理的特性を決定します。

1. 熱伝導率と電気伝導率
2. メタリックな輝き
3. 展性、延性

これは金属結合です。金属カチオンは中性原子に引き寄せられ、自由電子がすべてを「接着」します。

結晶格子の種類を決定する方法。

P.S.何かが入っている 学校のカリキュラムそして、このテーマに関する統一国家試験プログラムは、私たちが全面的に同意するものではありません。 つまり、金属と非金属の結合はイオン結合であるという一般化です。 この仮定は明らかにプログラムを単純化するために意図的に行われました。 しかし、これは歪みを生みます。 イオン結合と共有結合の境界は任意です。 各結合には、独自の「イオン性」と「共有結合性」の割合があります。 活性の低い金属との結合には、わずかな割合の「イオン性」があり、共有結合に似ています。 しかし、統一州試験プログラムによれば、それはイオン性のものに向かって「丸められている」。 これにより、時には不合理な事態が発生します。 例えば、Ａｌ ２ Ｏ ３ は、原子結晶格子を有する物質である。 ここで話しているイオン性とはどのようなものでしょうか? このように原子を結合できるのは共有結合だけです。 しかし、金属と非金属の標準によれば、この結合はイオン結合として分類されます。 そして、矛盾が生じます。格子は原子ですが、結合はイオンです。 これが過度の単純化につながることです。

ご存知のとおり、物質は、気体、液体、固体の 3 つの集合状態で存在できます (図 70)。 たとえば、通常の状態では気体である酸素は、-194 °C の温度で液体に変わります。 青色-218.8 °C の温度で固まり、青い結晶からなる雪のような塊になります。

米。 70.
水の物理的状態

固体は結晶と非晶質に分けられます。

非晶質物質には明確な融点がありません。加熱すると、徐々に軟化して流体状態になります。 非晶質物質には、ほとんどのプラスチック (ポリエチレンなど)、ワックス、チョコレート、粘土、さまざまな樹脂などが含まれます。 チューインガム(図71)。

米。 71.
アモルファス物質および材料

結晶質物質は、空間内の厳密に定義された点における構成粒子の正確な配置によって特徴付けられます。 これらの点を直線で結ぶと、結晶格子と呼ばれる空間的な枠組みが形成されます。 結晶粒子が位置する点を格子節と呼びます。

仮想結晶格子のノードには、単原子イオン、原子、分子が含まれる場合があります。 これらの粒子は、 振動運動。 温度が上昇すると、これらの振動の範囲が拡大し、一般に物体の熱膨張につながります。

結晶格子の節点に位置する粒子の種類とそれらの間の結合の性質に応じて、結晶格子はイオン、原子、分子、金属の 4 種類に分類されます (表 6)。

表6
D.I.メンデレーエフの周期表における元素の位置とその単体の結晶格子の種類

単体物質 要素によって形成される表には示されていませんが、金属グリルが付いています。

イオン格子は結晶格子と呼ばれ、そのノードにはイオンが含まれています。 これらは、単純イオン Na + 、Cl - と複合イオン OH - の両方を結合できるイオン結合を持つ物質によって形成されます。 したがって、イオン結晶格子には塩、塩基 (アルカリ)、および一部の酸化物が含まれます。 たとえば、塩化ナトリウムの結晶は、正のNa + イオンと負のCl - イオンが交互に存在することで構築され、立方体形の格子を形成します(図72)。 このような結晶内のイオン間の結合は非常に強いです。 したがって、イオン格子を持つ物質は比較的高い硬度と強度を持ち、耐火性で不揮発性です。

米。 72.
イオン結晶格子（塩化ナトリウム）

原子格子は結晶格子と呼ばれ、そのノードには個々の原子が含まれています。 このような格子では、原子は非常に強い共有結合によって互いに接続されています。

米。 73.
原子結晶格子（ダイヤモンド）

ダイヤモンドはこのタイプの結晶格子を持っています（図73） - 炭素の同素体修飾の1つです。 カットされ、研磨されたダイヤモンドはブリリアントと呼ばれます。 これらは宝飾品に広く使用されています (図 74)。

米。 74.
ダイヤモンドをあしらった 2 つの帝国の王冠:
a - 大英帝国の王冠。 b - ロシア帝国の大帝国王冠

原子結晶格子を有する物質には、結晶質のホウ素、シリコン、ゲルマニウムのほか、酸化シリコン(IV) SiO 2 を含むシリカ、石英、砂、水晶などの複合物質が含まれます (図 75)。

米。 75.
原子結晶格子（酸化シリコン(IV)）

原子結晶格子を持つほとんどの物質は融点が非常に高く（たとえば、ダイヤモンドの場合は 3500 °C 以上、シリコンの場合は 1415 °C、シリカの場合は 1728 °C）、強くて硬く、実質的に不溶性です。

分子とは、分子がノードに位置する結晶格子です。 これらの分子の化学結合は、極性共有結合 (塩化水素 HCl、水 H2O) と非極性共有結合 (窒素 N2、オゾン O3) の両方になります。 分子内の原子は非常に強い共有結合によって接続されているにもかかわらず、分子同士の間には弱い分子間引力が作用します。 したがって、分子結晶格子を持つ物質は硬度が低く、融点が低く、揮発性です。

分子結晶格子を持つ物質の例は、固体の水 - 氷、固体の一酸化炭素 (IV) C) 2 - 「ドライアイス」(図 76)、固体の塩化水素 HCl および硫化水素 H 2 S、モノマーによって形成される固体の単体物質です。 - (希ガス: ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン)、2- (水素 H 2、酸素 O 2、塩素 Cl 2、窒素 N 2、ヨウ素 1 2)、3- (オゾン O 3)、4- (白色)リン P 4 )、8 原子 (硫黄 S 7) 分子。 最も堅固な 有機化合物分子結晶格子（ナフタレン、グルコース、砂糖）を持っています。

米。 76.
分子結晶格子（二酸化炭素）

金属結合を持つ物質は金属の結晶格子を持ちます (図 77)。 このような格子の位置には、原子とイオン (金属原子が容易に変化して、外側の電子を共用するために放棄する原子またはイオン) があります。 金属のこの内部構造は、展性、延性、電気伝導性および熱伝導性、金属光沢などの特徴的な物理的特性を決定します。

米。 77.
金属結晶格子（鉄）

室内実験その13
さまざまな種類の結晶格子を持つ物質のコレクションに慣れる。 結晶格子の模型作り

渡された物質サンプルのコレクションを確認してください。 式を書き留め、物理的特性を特徴付け、それに基づいて結晶格子の種類を決定します。

結晶格子の 1 つのモデルを構築します。

分子構造を持つ物質の場合、フランスの化学者 J. L. プルースト (1799-1803) が発見した組成不変の法則が有効です。 現在、この法律は次のように定式化されています。

プルーストの法則は、化学の基本法則の 1 つです。 ただし、イオンなどの非分子構造の物質の場合、この法則は必ずしも当てはまりません。

キーワードとフレーズ

1. 物質の固体、液体、気体の状態。
2. 固体: 非晶質および結晶質。
3. 結晶格子: イオン、原子、分子、金属。
4. 物質の物性 さまざまな種類結晶格子。
5. 組成不変の法則。

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質問とタスク

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2. A. ベリャーエフの著作「空気売り」を思い出し、その本の説明を使用して固体酸素の特性を特徴づけてください。
3. プラスチックとはどのような種類の物質 (結晶または非晶質) ですか? プラスチックの産業用途の基礎となる特性は何ですか?
4. ダイヤモンドの結晶格子の種類は何ですか? ダイヤモンドの特徴的な物性を列挙します。
5. ヨウ素結晶格子の種類は何ですか? ヨウ素の特徴的な物性を列挙します。
6. 金属の融点が非常に広い範囲で異なるのはなぜですか? この質問に対する答えを準備するには、追加の文献を使用してください。
7. 鉛製品は平らにしかならないのに、シリコン製品は衝撃を受けると粉々に砕けるのはなぜですか? これらの場合のうち、化学結合が切れるのはどれですか?また、切れないのはどれですか? なぜ？