Вещества немолекулярного строения

Все вещества состоят из атомов, которые формируют структуру (форму, размеры и т.п.) с помощью устойчивых связей. При этом структурная решетка физического тела может состоять либо из отдельных атомов, либо из отдельных однотипных групп атомов — молекул. По виду строения вещества принято разделять на два различных класса: на вещества молекулярного и немолекулярного строения.

Что такое строение вещества

Перечислим основные научные факты, исходя из которых все вещества имеют то или иное строение и агрегатное состояние (твердое, жидкое или газообразное):

  • Все физические объекты состоят из очень мелких частиц — молекул;
  • Молекулы, в свою очередь, состоят из еще меньших частиц — атомов;
  • Атомы состоят из положительно заряженного ядра, включающего в себя протоны и отрицательно заряженные электроны. Согласно планетарной модели Резерфорда электроны вращаются вокруг ядра по определенным орбитам;
  • Частицы вещества находятся в непрерывном, хаотическом движении;
  • Взаимодействие частиц обусловлено электромагнитным взаимодействием: при удалении друг от друга происходит притяжение, а при плотном сближении — отталкивание. В равновесном состоянии силы отталкивания и притяжения равны друг другу.

Немолекулярные вещества

Вещества, состоящие из одинаковых молекул, каждая из которых имеет в своем составе один и тот же набор атомов, называются молекулярными веществами. К веществам немолекулярного строения относятся вещества, состоящие либо из одиночных атомов, либо из ионных соединений. Приведем некоторые примеры веществ немолекулярного строения:

  • Атомные:
  • Алмаз (C — углерод);
  • Бинарные соединения неметаллов (SiO2 — окись кремния, SiC — карбид кремния );
  • Рубин (Al2O3);
  • Кремний (Si);
  • Металлы: Na, Cu, Fe.

Ионные соединения:

  • Соли (NaCl — поваренная соль, сульфат калия — K2SO4,);
  • Едкий натр, сода, флюорит;
  • Гидриды (LiH);
  • Оксиды (CaO, MgO, FeO);
  • Основания (NaOH, KOH).

Немолекулярные вещества в обычных условиях находятся в твердом агрегатном состоянии. Их кристаллическая решетка представляет собой правильное, регулярное расположение частиц, из которых они состоят: атомов или ионов в узлах кристаллической решетки. Кристаллические решетки немолекулярных веществ бывают трех типов: атомные, ионные и металлические.

Атомные кристаллические решетки

Атомными называют решетки, в узлах которых расположены единичные атомы. В решетках этого типа атомы связаны между собой крепкими ковалентными связями. Ярким примером вещества с такой решеткой служит алмаз.

Рис. 1. Структура атомных кристаллических решеток алмаза (атомы углерода).

Это минерал (часть горнорудной породы), который является одной из модификаций углерода — С (химическая формула). Элементарная ячейка алмаза представляет собой куб. В вершинах находится по одному атому. Кроме этого, в каждой грани по одному атому и еще четыре — внутри куба. Атомы соединены очень прочными ковалентными связями. Такая структура и “упаковка” считается наиболее плотной. Благодаря этому достигаются высокие характеристики твердости.

Кроме высокой твердости вещества с атомной кристаллической решеткой характеризуются высокими температурами плавления (у алмаза Тплав = 35000С) и низкой растворимостью.

После специальной обработки (огранки) алмазы превращают в самые популярные ювелирные украшения — бриллианты. В промышленности алмазы находят свое применение в качестве абразивов (материалы для обработки поверхности) и прочных покрытий для инструментов. Кстати, несмотря на высокую твердость алмаз довольно хрупок — его можно разрушить резким ударным воздействием.

Металлические кристаллические решетки

В узлах этих решеток расположены атомы и ионы (атомы превращаются в ионы, отдавая электроны со своих внешних орбит). Такое строение определяет основные физические свойства металлов: пластичность, ковкость, высокие показатели тепло- и электропроводности, непрозрачность и присущий металлам блеск.

Структура металлических кристаллических решеток:

Рис. 2. Структура металлических кристаллических решеток.

Металлическая и атомная кристаллические решетки очень похожи, но, тем не менее, их физические свойства существенно различаются. Например, в отличие от веществ с атомными (типа алмаза) все металлы обладают высокой электропроводностью и теплопроводностью. Тип связи в этих решетках называется металлическим. К этим веществам относятся все металлы (Fe, Hg, Cu, Na и т.д.) и металлические сплавы.

Ионные кристаллические решетки

В узлах ионных кристаллических решеток расположены отрицательно и положительно заряженные ионы, между которыми образуются отдельный тип связей — ионный. Ионы могут быть как простые (Na+, Cl), так и сложные (SiO42−, OH). Ионные кристаллические решетки характерны для оксидов и гидрооксидов металлов. Например, решетка употребляемой нами ежедневно поваренной соли представляет собой куб, с чередующимися в узлах положительными ионами Na+ и отрицательными Cl.

Структура ионных кристаллических решеток на примере поваренной соли NaCl:

Рис. 3. Структура ионных кристаллических решеток на примере поваренной соли NaCl.

Металлические связи характеризуются высокой устойчивостью. В следствие этого вещества с этим типом решетки имеют высокие показатели твердости и прочности. Ионные соединения имеют высокие температуры кипения и плавления. Однако, многие ионные вещества хорошо растворяются в воде.

Примеры ионных веществ: Хлорид натрия (NaCl), селитра (NH4NO3), сернокислый алюминий (Al2(SO4)3), исландский шпат (CaCO3).

Исландский шпат обладает большим набором полезных оптических свойств. Он используется более чем в двухстах типах оптических приборах: микроскопах, поляриметрах, калориметрах, спектрофотометрах, дальномерах, сахариметрах, лазерах и т.д.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что к веществам с немолекулярным строением относятся твердые вещества, состоящие либо из одинаковых атомов, либо из ионов различных атомов, расположенных в узлах кристаллической решетки. Немолекулярные вещества в обычно находятся в твердом агрегатном состоянии. Кристаллические решетки немолекулярных веществ бывают трех типов: атомные, ионные и металлические.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 161.

Предметы