Aina ya kimiani ya kioo ya vitu vilivyopo. Mwamba wa kioo wa atomiki, molekuli, ioni na metali

Mada za kiweka code cha USE: Dutu za muundo wa Masi na zisizo za Masi. Aina ya kimiani ya kioo. Utegemezi wa mali ya dutu kwenye muundo na muundo wao.

Nadharia ya Kinetiki ya Masi

Molekuli zote zimeundwa na chembe ndogo zinazoitwa atomu. Atomi zote zilizogunduliwa kwa sasa zinakusanywa kwenye jedwali la upimaji.

Atomu ni chembe ndogo zaidi, isiyogawanyika kwa kemikali ya dutu ambayo huhifadhi sifa zake za kemikali. Atomi huunganishwa kwa kila mmoja vifungo vya kemikali. Hapo awali tumezingatia a. Hakikisha kujifunza nadharia juu ya mada: Aina za vifungo vya kemikali, kabla ya kujifunza makala hii!

Sasa hebu tuangalie jinsi chembe zinaweza kuunganishwa katika suala.

Kulingana na eneo la chembe zinazohusiana na kila mmoja, mali ya vitu vinavyounda inaweza kutofautiana sana. Kwa hivyo, ikiwa chembe ziko kutoka kwa kila mmoja mbali sana(umbali kati ya chembe ni kubwa zaidi kuliko saizi ya chembe zenyewe), kwa kweli haziingiliani, zinasonga kwa nasibu na mfululizo kwenye nafasi, basi tunashughulikia. gesi .

Ikiwa chembe ziko karibu kwa kila mmoja, lakini kwa machafuko, zaidi kuingiliana na kila mmoja, fanya harakati kali za oscillatory katika nafasi moja, lakini unaweza kuruka kwenye nafasi nyingine, basi hii ni mfano wa muundo. vimiminika .

Ikiwa chembe ziko karibu kwa kila mmoja, lakini zaidi kwa utaratibu, na kuingiliana zaidi kati yao wenyewe, lakini hoja tu ndani ya nafasi moja ya usawa, kivitendo bila kuhamia nyingine msimamo, tunashughulika nao imara .

Kemikali nyingi zinazojulikana na mchanganyiko zinaweza kuwepo katika hali ngumu, kioevu na gesi. Mfano rahisi zaidi ni maji. Katika hali ya kawaida, ni kioevu, saa 0 o C inafungia - hupita kutoka hali ya kioevu hadi imara, na saa 100 ° C ina chemsha - inaingia awamu ya gesi- mvuke wa maji. Wakati huo huo, vitu vingi chini ya hali ya kawaida ni gesi, maji au yabisi. Kwa mfano, hewa, mchanganyiko wa nitrojeni na oksijeni, ni gesi chini ya hali ya kawaida. Lakini kwa shinikizo la juu na joto la chini, nitrojeni na oksijeni hupunguza na kupita kwenye awamu ya kioevu. Nitrojeni ya kioevu hutumiwa kikamilifu katika tasnia. Wakati mwingine kutengwa plasma, pia fuwele za kioevu, kama awamu tofauti.

Sifa nyingi za vitu vya mtu binafsi na mchanganyiko huelezewa na mpangilio wa kuheshimiana wa chembe katika nafasi kuhusiana na kila mmoja!

Makala hii inazingatia mali ya yabisi, kulingana na muundo wao. Tabia za kimsingi za vitu vikali: kiwango myeyuko, conductivity ya umeme, conductivity ya mafuta, nguvu ya mitambo, plastiki, nk.

Kiwango cha joto ni halijoto ambayo dutu hubadilika kutoka kigumu hadi kioevu na kinyume chake.

ni uwezo wa dutu kuharibika bila kuvunjika.

Conductivity ya umeme ni uwezo wa dutu kufanya mkondo.

Ya sasa ni mwendo uliopangwa wa chembe zilizochajiwa. Kwa hivyo, sasa inaweza kufanywa tu na vitu ambavyo viko kusonga chembe za kushtakiwa. Kwa mujibu wa uwezo wa kufanya sasa, vitu vinagawanywa katika conductors na dielectri. Kondakta ni vitu vinavyoweza kuendesha mkondo (yaani vyenye chembechembe za chaji za rununu). Dielectrics ni vitu ambavyo kwa kweli havifanyi sasa.

Katika mango, chembe za dutu zinaweza kupatikana kwa machafuko, au kwa utaratibu zaidi kuhusu. Ikiwa chembe za kigumu ziko kwenye nafasi kwa machafuko, dutu hii inaitwa amofasi. Mifano ya vitu vya amofasi - makaa ya mawe, mica kioo.

Ikiwa chembe za imara hupangwa katika nafasi kwa utaratibu, i.e. kuunda kurudia miundo ya kijiometri tatu-dimensional, dutu hiyo inaitwa kioo, na muundo yenyewe kimiani kioo . Dutu nyingi zinazojulikana kwetu ni fuwele. Chembe zenyewe ziko ndani nodi kimiani kioo.

Dutu za fuwele zinajulikana, hasa, na aina ya dhamana ya kemikali kati ya chembe katika kioo - atomiki, Masi, metali, ionic; kulingana na sura ya kijiometri ya kiini rahisi zaidi cha kimiani cha kioo - cubic, hexagonal, nk.

Kulingana na aina ya chembe zinazounda kimiani ya kioo , kutofautisha muundo wa kioo wa atomiki, molekuli, ionic na metali .

Kioo cha atomiki

Mwamba wa kioo wa atomiki huundwa wakati kuna atomi. Atomi zimeunganishwa kwa kila mmoja vifungo vya kemikali vya ushirikiano. Ipasavyo, kimiani kama hicho cha kioo kitakuwa sana kudumu, si rahisi kuiharibu. Latiti ya kioo ya atomiki inaweza kuundwa na atomi yenye valency ya juu, i.e. na idadi kubwa ya vifungo na atomi za jirani (4 au zaidi). Kama sheria, hizi ni zisizo za metali: vitu rahisi - silicon, boroni, kaboni (marekebisho ya allotropic ya almasi, grafiti), na misombo yao (borocarbon, silicon (IV) oksidi, nk..). Kwa kuwa uhusiano mkubwa wa kemikali unatokea kati ya zisizo za metali, elektroni za bure(pamoja na chembe zingine zilizochajiwa) katika dutu iliyo na kimiani ya fuwele ya atomiki katika hali nyingi hakuna. Kwa hiyo, vitu hivi ni kawaida kuendesha umeme vibaya sana, i.e. ni dielectrics. Hizi ni mifumo ya jumla, ambayo kuna idadi ya tofauti.

Mawasiliano kati ya chembe katika fuwele za atomiki:.

Katika nodes za kioo na muundo wa kioo cha atomiki uliopangwa atomi.

Jimbo la awamu fuwele za atomiki chini ya hali ya kawaida: kama sheria, yabisi.

Dutu, ambayo huunda fuwele za atomiki katika hali ngumu:

1. Dutu rahisi valence ya juu (iko katikati ya jedwali la upimaji): boroni, kaboni, silicon, nk.
2. Dutu tata zinazoundwa na hizi zisizo za metali: silika (silicon oksidi, mchanga wa quartz) SiO 2; silicon carbudi (corundum) SiC; boroni carbudi, boroni nitridi, nk.

Sifa za kimwili za vitu vilivyo na kimiani ya kioo cha atomiki:

— nguvu;

- kinzani (kiwango cha juu cha kuyeyuka);

- conductivity ya chini ya umeme;

- conductivity ya chini ya mafuta;

- inertness ya kemikali (vitu visivyofanya kazi);

- hakuna mumunyifu katika vimumunyisho.

Mwamba wa kioo wa Masi ni kimiani ambayo nodi zake ni molekuli. kushikilia molekuli katika kioo nguvu dhaifu za kivutio cha intermolecular (vikosi vya van der Waals, vifungo vya hidrojeni, au kivutio cha kielektroniki). Ipasavyo, kimiani kama hicho cha kioo, kama sheria, rahisi kabisa kuharibu. Vitu vilivyo na kimiani cha kioo cha Masi - dhaifu, dhaifu. Kadiri nguvu ya mvuto kati ya molekuli inavyoongezeka, ndivyo kiwango cha kuyeyuka cha dutu hii kinavyoongezeka. Kama sheria, viwango vya kuyeyuka vya dutu na kimiani ya fuwele ya Masi sio juu kuliko 200-300K. Kwa hiyo, chini ya hali ya kawaida, vitu vingi vilivyo na kimiani ya kioo ya molekuli vipo katika fomu gesi au vinywaji. Meli ya kioo ya molekuli, kama sheria, huundwa kwa fomu imara na asidi, oksidi za zisizo za metali, misombo mingine ya binary ya yasiyo ya metali, vitu rahisi vinavyounda molekuli imara (oksijeni O 2, nitrojeni N 2, maji H 2 O. , nk), vitu vya kikaboni. Kama sheria, hizi ni vitu vilivyo na dhamana ya polar (mara chache isiyo ya polar). Kwa sababu elektroni zinahusika katika vifungo vya kemikali, vitu vilivyo na kimiani ya kioo ya Masi - dielectrics, conductors maskini wa joto.

Mawasiliano kati ya chembe katika fuwele za Masi: m nguvu za kivutio za intermolecular, electrostatic, au intermolecular.

Katika nodes za kioo na muundo wa kioo wa Masi iliyopangwa molekuli.

Jimbo la awamu fuwele za Masi chini ya hali ya kawaida: gesi, maji na yabisi.

Dutu, kutengeneza katika hali imara fuwele za Masi:

1. Dutu rahisi zisizo za chuma zinazounda molekuli ndogo, zenye nguvu (O 2, N 2, H 2, S 8 na wengine);
2. Dutu tata (misombo ya zisizo za metali) na vifungo vya polar covalent (isipokuwa kwa oksidi za silicon na boroni, misombo ya silicon na kaboni) - maji H 2 O, oksidi ya sulfuri SO 3, nk.
3. Gesi adimu za Monatomiki (heli, neon, argon, kryptoni na nk.);
4. Dutu nyingi za kikaboni ambazo hazina vifungo vya ionic — methane CH 4, benzene C 6 H 6, nk.

Sifa za Kimwili vitu vilivyo na kimiani ya fuwele ya Masi:

- kutoweza kubadilika (kiwango cha chini cha kuyeyuka):

- compressibility ya juu;

- fuwele za Masi katika fomu imara, na pia katika ufumbuzi na kuyeyuka, usifanye sasa;

- hali ya awamu chini ya hali ya kawaida - gesi, vinywaji, imara;

- tete ya juu;

- ugumu wa chini.

Latisi ya kioo ya Ionic

Ikiwa kuna chembe za kushtakiwa kwenye nodi za kioo - ioni, tunaweza kuzungumza juu kimiani ya kioo ya ionic . Kama sheria, na fuwele za ionic hubadilishana ions chanya(mikusanyiko) na ioni hasi(anions), hivyo chembe katika kioo huhifadhiwa nguvu za kivutio cha umemetuamo . Kulingana na aina ya kioo na aina ya ions zinazounda kioo, vitu hivyo vinaweza kuwa nguvu kabisa na ngumu. Katika hali dhabiti, kuna, kama sheria, hakuna chembe za kushtakiwa za rununu kwenye fuwele za ioni. Lakini wakati kioo kinapofutwa au kuyeyuka, ions hutolewa na inaweza kusonga chini ya hatua ya uwanja wa nje wa umeme. Wale. kufanya ufumbuzi wa sasa tu au kuyeyuka fuwele za ionic. Mwamba wa kioo wa ionic ni tabia ya vitu vyenye dhamana ya kemikali ya ionic. Mifano vitu hivyo chumvi NaCl kalsiamu carbonate- CaCO 3, nk kimiani ya kioo ya ionic, kama sheria, huundwa katika awamu imara chumvi, besi, pamoja na oksidi za chuma na misombo ya binary ya metali na zisizo za metali.

Mawasiliano kati ya chembe katika fuwele za ionic: .

Katika nodes za kioo na kimiani ya ionic ioni.

Jimbo la awamu fuwele za ionic chini ya hali ya kawaida: kawaida yabisi.

Dutu za kemikali na kimiani ya fuwele ya ionic:

1. Chumvi (kikaboni na isokaboni), ikiwa ni pamoja na chumvi za amonia (kwa mfano, kloridi ya amonia NH4Cl);
2. misingi;
3. oksidi za chuma;
4. Misombo ya binary iliyo na metali na zisizo za metali.

Sifa za kimwili za vitu vilivyo na muundo wa kioo wa ionic:

- kiwango cha juu cha kuyeyuka (kinzani);

- ufumbuzi na kuyeyuka kwa fuwele za ionic - waendeshaji wa sasa;

- misombo mingi ni mumunyifu katika vimumunyisho vya polar (maji);

- hali ya awamu imara katika misombo mingi chini ya hali ya kawaida.

Na, mwishowe, metali zina sifa ya aina maalum ya muundo wa anga - kimiani ya kioo ya chuma, ambayo ni kutokana dhamana ya kemikali ya metali . Atomi za chuma hushikilia elektroni za valence badala dhaifu. Katika kioo kilichoundwa na chuma, taratibu zifuatazo hutokea wakati huo huo: baadhi ya atomi huchangia elektroni na kuwa ioni zenye chaji chanya; haya elektroni husogea nasibu kwenye kioo; baadhi ya elektroni huvutiwa na ioni. Taratibu hizi hutokea kwa wakati mmoja na kwa nasibu. Kwa njia hii, ions kuonekana , kama katika malezi ya dhamana ya ionic, na elektroni za kawaida huundwa kama katika uundaji wa dhamana ya ushirikiano. Elektroni zisizolipishwa husogea bila mpangilio na mfululizo katika ujazo wa fuwele, kama gesi. Kwa hiyo, wakati mwingine huitwa gesi ya elektroni ". Kutokana na kuwepo kwa idadi kubwa ya chembe za kushtakiwa kwa simu, metali fanya umeme, joto. Kiwango cha kuyeyuka kwa metali hutofautiana sana. Vyuma pia vina sifa pekee metali luster, malleability, i.e. uwezo wa kubadilisha sura bila uharibifu chini ya dhiki kali ya mitambo, tk. vifungo vya kemikali havivunjwa.

Mawasiliano kati ya chembe : .

Katika nodes za kioo na wavu wa chuma ioni za chuma na atomi.

Jimbo la awamu metali katika hali ya kawaida: kawaida yabisi(isipokuwa - zebaki, kioevu chini ya hali ya kawaida).

Dutu za kemikali na kimiani ya kioo ya chuma - vitu rahisi - metali.

Tabia ya kimwili ya vitu vilivyo na kimiani ya kioo ya chuma:

- conductivity ya juu ya mafuta na umeme;

- malleability na plastiki;

- luster ya metali;

- metali kwa ujumla hazipatikani katika vimumunyisho;

Metali nyingi ni yabisi chini ya hali ya kawaida.

Ulinganisho wa mali ya vitu na lati tofauti za kioo

Aina ya kimiani ya fuwele (au kutokuwepo kwa kimiani ya fuwele) hufanya iwezekanavyo kutathmini sifa za kimsingi za dutu. Kwa kulinganisha takriban ya mali ya kawaida ya misombo na lati tofauti za kioo, ni rahisi sana kutumia kemikali na sifa tabia. Kwa kimiani ya Masi, kwa mfano, kaboni dioksidi, kwa kimiani ya kioo cha atomiki - Almasi, kwa chuma - shaba, na kwa kimiani ya kioo ya ionic - chumvi, kloridi ya sodiamu NaCl.

Jedwali la muhtasari juu ya miundo ya vitu rahisi vinavyoundwa na vipengele vya kemikali kutoka kwa vikundi vidogo vya meza ya mara kwa mara (vipengele vya vikundi vidogo vya sekondari ni metali, kwa hiyo, vina kimiani ya kioo ya metali).

Jedwali la mwisho la uhusiano wa mali ya dutu na muundo:

Moja ya vifaa vya kawaida ambavyo watu wamependelea kufanya kazi kila wakati ilikuwa chuma. Katika kila zama, upendeleo ulitolewa kwa aina tofauti za dutu hizi za kushangaza. Kwa hiyo, milenia ya IV-III BC inachukuliwa kuwa umri wa Chalcolith, au shaba. Baadaye inabadilishwa na shaba, na kisha ile ambayo bado inafaa leo - chuma huanza kutumika.

Leo kwa ujumla ni vigumu kufikiria kwamba mara moja inawezekana kufanya bila bidhaa za chuma, kwa sababu karibu kila kitu, kutoka kwa vitu vya nyumbani, vyombo vya matibabu na kuishia na vifaa vya nzito na nyepesi, vinajumuisha nyenzo hii au inajumuisha sehemu tofauti kutoka kwake. Kwa nini metali iliweza kupata umaarufu kama huo? Ni sifa gani na ni asili gani katika muundo wao, wacha tujaribu kuigundua zaidi.

Dhana ya jumla ya metali

"Kemia. Daraja la 9" ni kitabu kinachotumiwa na watoto wa shule. Ni ndani yake kwamba metali zinasomwa kwa undani. Kuzingatia mali zao za kimwili na kemikali ni kujitolea kwa sura kubwa, kwa sababu utofauti wao ni mkubwa sana.

Ni kutoka kwa umri huu kwamba inashauriwa kuwapa watoto wazo la atomi hizi na mali zao, kwa sababu vijana wanaweza tayari kufahamu kikamilifu thamani ya ujuzi huo. Wanaona kikamilifu kwamba aina mbalimbali za vitu, mashine na vitu vingine vinavyozunguka ni msingi wa asili ya chuma tu.

Je, chuma ni nini? Kwa mtazamo wa kemia, ni kawaida kurejelea atomi hizi ambazo zina:

• ndogo katika ngazi ya nje;
• onyesha mali yenye nguvu ya kurejesha;
• kuwa na radius kubwa ya atomiki;
• jinsi vitu rahisi vina idadi ya mali maalum ya kimwili.

Msingi wa ujuzi kuhusu vitu hivi unaweza kupatikana kwa kuzingatia muundo wa atomiki-fuwele ya metali. Inaelezea vipengele vyote na mali ya misombo hii.

Katika mfumo wa upimaji, zaidi ya meza nzima imetengwa kwa metali, kwa sababu huunda vikundi vyote vya sekondari na kuu kutoka kwa kwanza hadi kundi la tatu. Kwa hivyo, ubora wao wa nambari ni dhahiri. Ya kawaida zaidi ni:

• kalsiamu;
• sodiamu;
• titani;
• chuma;
• magnesiamu;
• alumini;
• potasiamu.

Metali zote zina idadi ya mali zinazowawezesha kuunganishwa katika kundi moja kubwa la vitu. Kwa upande wake, mali hizi zinaelezewa kwa usahihi na muundo wa fuwele wa metali.

Mali ya chuma

Sifa maalum za dutu zinazozingatiwa ni pamoja na zifuatazo.

1. Mwangaza wa metali. Wawakilishi wote wa vitu rahisi wanayo, na wengi wao ni sawa. Baadhi tu (dhahabu, shaba, aloi) hutofautiana.
2. Malleability na plastiki - uwezo wa kuharibika na kupona kwa urahisi kabisa. Katika wawakilishi tofauti inaonyeshwa kwa kiwango tofauti.
3. Umeme na conductivity ya mafuta ni moja ya mali kuu ambayo huamua upeo wa chuma na aloi zake.

Muundo wa fuwele wa metali na aloi huelezea sababu ya kila moja ya mali iliyoonyeshwa na inazungumza juu ya ukali wao katika kila mwakilishi maalum. Ikiwa unajua vipengele vya muundo huo, basi unaweza kushawishi mali ya sampuli na kurekebisha kwa vigezo vinavyohitajika, ambavyo watu wamekuwa wakifanya kwa miongo mingi.

Muundo wa atomiki-fuwele ya metali

Muundo kama huo ni nini, ni sifa gani? Jina yenyewe linaonyesha kwamba metali zote ni fuwele katika hali imara, yaani, chini ya hali ya kawaida (isipokuwa kwa zebaki, ambayo ni kioevu). Je! kioo ni nini?

Hii ni taswira ya mchoro ya kawaida inayoundwa kwa kuvuka mistari ya kufikirika kupitia atomi zinazoweka mstari kwenye mwili. Kwa maneno mengine, kila chuma kinaundwa na atomi. Ziko ndani yake si kwa nasibu, lakini mara kwa mara sana na mara kwa mara. Kwa hiyo, ikiwa unachanganya kiakili chembe hizi zote katika muundo mmoja, utapata picha nzuri kwa namna ya mwili wa kawaida wa kijiometri wa sura yoyote.

Hii inaitwa kimiani kioo cha chuma. Ni ngumu sana na ya anga, kwa hivyo, kwa unyenyekevu, sio yote yanayoonyeshwa, lakini ni sehemu tu, seli ya msingi. Seti ya seli kama hizo, huletwa pamoja na kuakisiwa ndani na kuunda lati za fuwele. Kemia, fizikia na sayansi ya chuma ni sayansi zinazosoma sifa za miundo ya miundo kama hii.

Sama ni seti ya atomi ambazo ziko kwa umbali fulani kutoka kwa kila mmoja na kuratibu idadi madhubuti ya chembe zingine karibu nao. Inajulikana na wiani wa kufunga, umbali kati ya miundo ya kawaida, na nambari ya uratibu. Kwa ujumla, vigezo hivi vyote ni sifa ya kioo nzima, na kwa hiyo huonyesha mali zilizoonyeshwa na chuma.

Kuna aina kadhaa.Wote wameunganishwa na kipengele kimoja - kuna atomi katika nodes, na ndani kuna wingu la gesi ya elektroni, ambayo hutengenezwa na harakati ya bure ya elektroni ndani ya kioo.

Aina za lati za kioo

Chaguzi kumi na nne za muundo wa kimiani kawaida hujumuishwa katika aina tatu kuu. Wao ni wafuatao:

1. Mchemraba unaozingatia mwili.
2. Hexagonal imefungwa kwa karibu.
3. Mchemraba unaozingatia uso.

Muundo wa fuwele wa metali ulisomwa tu wakati ilipowezekana kupata ukuzaji mkubwa wa picha. Na uainishaji wa aina za latti ulianzishwa kwanza na mwanasayansi wa Kifaransa Bravais, ambaye jina lake wakati mwingine huitwa.

Latisi Iliyowekwa Mwili

Muundo wa kimiani ya kioo ya metali ya aina hii ni muundo wafuatayo. Huu ni mchemraba, kwenye nodi ambazo kuna atomi nane. Mwingine iko katikati ya nafasi ya bure ya ndani ya seli, ambayo inaelezea jina "mwili-katikati".

Hii ni moja ya lahaja za muundo rahisi zaidi wa seli ya msingi, na kwa hivyo kimiani nzima kwa ujumla. Metali zifuatazo ni za aina hii:

• molybdenum;
• vanadium;
• chromium;
• manganese;
• alpha chuma;
• beta chuma na wengine.

Sifa kuu za wawakilishi kama hao ni kiwango cha juu cha kuharibika na plastiki, ugumu na nguvu.

kimiani kilicho katikati ya uso

Muundo wa fuwele wa metali unao na kimiani ya ujazo iliyozingatia uso ni muundo ufuatao. Huu ni mchemraba, unaojumuisha atomi kumi na nne. Nane kati yao huunda nodi za kimiani, na sita zaidi ziko moja kwenye kila uso.

Wana muundo sawa:

• alumini;
• nikeli;
• risasi;
• chuma cha gamma;
• shaba.

Sifa kuu za kutofautisha ni gloss ya rangi tofauti, wepesi, nguvu, kutokuwa na uwezo, kuongezeka kwa upinzani dhidi ya kutu.

Latisi ya hexagonal

Muundo wa kioo wa metali na lati ni kama ifuatavyo. Seli ya msingi inategemea prism ya hexagonal. Kuna atomi 12 kwenye nodi zake, mbili zaidi kwenye besi na atomi tatu hulala kwa uhuru ndani ya nafasi katikati ya muundo. Atomi kumi na saba tu.

Vyuma kama vile:

• alpha titani;
• magnesiamu;
• alpha cobalt;
• zinki.

Mali kuu ni kiwango cha juu cha nguvu, sheen yenye nguvu ya silvery.

Kasoro katika muundo wa kioo wa metali

Walakini, aina zote za seli zinazozingatiwa zinaweza pia kuwa na dosari za asili, au kinachojulikana kama kasoro. Hii inaweza kuwa kutokana na sababu mbalimbali: atomi za kigeni na uchafu katika metali, mvuto wa nje, na kadhalika.

Kwa hiyo, kuna uainishaji unaoonyesha kasoro ambazo lati za kioo zinaweza kuwa nazo. Kemia kama sayansi husoma kila moja yao ili kubaini sababu na suluhisho ili sifa za nyenzo zisibadilishwe. Kwa hivyo, kasoro ni kama ifuatavyo.

1. Hatua. Zinakuja katika aina tatu kuu: nafasi za kazi, uchafu, au atomi zilizohamishwa. Wanasababisha kuzorota kwa mali ya magnetic ya chuma, conductivity yake ya umeme na mafuta.
2. Linear, au kutenganisha. Tenga pembezoni na skrubu. Kudhoofisha nguvu na ubora wa nyenzo.
3. kasoro za uso. Wanaathiri kuonekana na muundo wa metali.

Kwa sasa, mbinu zimeandaliwa kwa ajili ya kuondoa kasoro na kupata fuwele safi. Walakini, haiwezekani kuwaondoa kabisa; kimiani bora cha glasi haipo.

Thamani ya ujuzi kuhusu muundo wa kioo wa metali

Kutoka kwa nyenzo zilizo hapo juu, ni dhahiri kwamba ujuzi wa muundo mzuri na muundo hufanya iwezekanavyo kutabiri mali ya nyenzo na kuwashawishi. Na hii inakuwezesha kufanya sayansi ya kemia. Daraja la 9 la shule ya elimu ya jumla inazingatia kufundisha wanafunzi ufahamu wazi wa umuhimu wa mlolongo wa msingi wa mantiki: muundo - muundo - mali - matumizi.

Habari juu ya muundo wa fuwele ya metali inaonyesha wazi na inaruhusu mwalimu kuelezea wazi na kuonyesha watoto jinsi ni muhimu kujua muundo mzuri ili kutumia mali zote kwa usahihi na kwa ustadi.

Kwa asili, kuna aina mbili za solidi, ambazo hutofautiana sana katika mali zao. Hizi ni miili ya amorphous na fuwele. Na miili ya amorphous haina kiwango halisi cha kuyeyuka, polepole hupunguza wakati wa joto, na kisha kugeuka kuwa hali ya maji. Mfano wa vitu kama hivyo ni resin au plastiki ya kawaida. Lakini hali ni tofauti kabisa na vitu vya fuwele. Wanabaki katika hali ngumu hadi joto fulani, na tu baada ya kuifikia, vitu hivi vinayeyuka.

Yote ni kuhusu muundo wa vitu vile. Katika miili ya fuwele, chembe ambazo zinaundwa ziko kwenye pointi fulani. Na ikiwa unawaunganisha na mistari ya moja kwa moja, unapata aina ya sura ya kufikiria, inayoitwa kioo cha kioo. Na aina za latti za kioo zinaweza kuwa tofauti sana. Na kulingana na aina ya chembe ambazo "zimejengwa", lati imegawanywa katika aina nne. Hizi ni ionic, atomiki, molekuli na

Na kwenye nodes, kwa mtiririko huo, kuna ions, na kati yao kuna dhamana ya ionic. inaweza kuwa rahisi (Cl-, Na+) na ngumu (OH-, SO2-). Na aina hizi za lati za kioo zinaweza kuwa na hidroksidi za chuma na oksidi, chumvi na vitu vingine sawa. Chukua, kwa mfano, kloridi ya sodiamu ya kawaida. Inabadilisha ioni hasi za klorini na ioni chanya za sodiamu, ambazo huunda kimiani ya fuwele za ujazo. Vifungo vya Ionic kwenye kimiani kama hicho ni thabiti sana, na vitu "vilivyojengwa" kulingana na kanuni hii vina nguvu na ugumu wa kutosha.

Pia kuna aina za lati za kioo zinazoitwa atomiki. Hapa, atomi ziko kwenye nodi, kati ya ambayo kuna dhamana kali ya covalent. Sio vitu vingi vilivyo na kimiani ya atomiki. Hizi ni pamoja na almasi, pamoja na germanium ya fuwele, silicon na boroni. Kuna baadhi ya vitu changamano zaidi ambavyo vina na vina, mtawalia, kimiani cha kioo cha atomiki. Hizi ni kioo cha mwamba na silika. Na katika hali nyingi, vitu vile ni nguvu sana, ngumu na kinzani. Wao pia ni kivitendo hakuna.

Na aina za molekuli za lati za kioo zina vitu mbalimbali. Hizi ni pamoja na maji waliohifadhiwa, yaani, barafu ya kawaida, "barafu kavu" - monoxide ya kaboni iliyoimarishwa, pamoja na sulfidi hidrojeni imara na kloridi ya hidrojeni. Latti za molekuli pia zina misombo mingi ya kikaboni imara. Hizi ni pamoja na sukari, glucose, naphthalene na vitu vingine vinavyofanana. Na molekuli ziko kwenye nodi za kimiani vile zimeunganishwa na vifungo vya kemikali vya polar na visivyo vya polar. Na licha ya ukweli kwamba kuna vifungo vikali vya ushirikiano kati ya atomi ndani ya molekuli, molekuli hizi zenyewe huwekwa kwenye kimiani kwa sababu ya vifungo dhaifu sana vya intermolecular. Kwa hiyo, vitu vile ni tete kabisa, huyeyuka kwa urahisi na hawana ugumu wa juu.

Naam, metali zina aina mbalimbali za lati za kioo. Na nodi zao zinaweza kuwa na atomi na ioni. Wakati huo huo, atomi zinaweza kugeuka kwa urahisi kuwa ions, kutoa elektroni zao kwa "matumizi ya jumla". Kwa njia hiyo hiyo, ions, "kukamata" elektroni ya bure, inaweza kuwa atomi. Na kimiani kama hicho huamua mali kama hayo ya metali kama ductility, malleability, conductivity ya mafuta na umeme.

Pia, aina za lati za kioo za metali, na vitu vingine, vimegawanywa katika mifumo saba kuu kulingana na sura ya seli za msingi za kimiani. Rahisi zaidi ni kiini cha ujazo. Pia kuna seli za rhombic, tetragonal, hexagonal, rhombohedral, monoclinic, na triclinic ambazo huamua umbo la kimiani nzima ya fuwele. Lakini katika hali nyingi, lati za kioo ni ngumu zaidi kuliko zile zilizoorodheshwa hapo juu. Hii ni kwa sababu ya ukweli kwamba chembe za msingi zinaweza kupatikana sio tu kwenye nodi za kimiani, lakini pia katikati yake au kwenye nyuso zake. Na kati ya metali, zinazojulikana zaidi ni lati tatu za kioo changamano: ujazo unaozingatia uso, ujazo unaozingatia mwili na umefungwa kwa hexagonal. Tabia za kimwili za metali pia hutegemea sio tu juu ya sura ya kimiani yao ya kioo, lakini pia kwa umbali wa interatomic na vigezo vingine.

Mango huwepo katika hali ya fuwele na amofasi na hasa huwa na muundo wa fuwele. Inatofautishwa na eneo sahihi la chembe katika sehemu zilizofafanuliwa kwa usahihi, ina sifa ya kurudia mara kwa mara kwa sauti. Ikiwa tunaunganisha kiakili pointi hizi na mistari iliyonyooka, tunapata sura ya anga, ambayo inaitwa kioo cha kioo. Dhana ya "kioo cha kioo" inahusu picha ya kijiometri inayoelezea upimaji wa pande tatu katika mpangilio wa molekuli (atomi, ioni) katika nafasi ya kioo.

Sehemu ambazo chembe ziko huitwa nodi za kimiani. Viunganisho vya Internodal hufanya kazi ndani ya fremu. Aina ya chembe na asili ya uhusiano kati yao: molekuli, atomi, ions - kuamua Kwa jumla, aina nne hizo zinajulikana: ionic, atomiki, Masi na metali.

Ikiwa ions (chembe zilizo na chaji hasi au chanya) ziko kwenye nodi za kimiani, basi hii ni kimiani ya glasi ya ioni inayojulikana na vifungo vya jina moja.

Vifungo hivi ni nguvu sana na imara. Kwa hiyo, vitu vilivyo na aina hii ya muundo vina ugumu wa kutosha na wiani, usio na tete na wa kupinga. Kwa joto la chini, hufanya kama dielectri. Hata hivyo, wakati wa kuyeyuka kwa misombo hiyo, latiti ya kioo ya ionic sahihi ya kijiometri (mpangilio wa ions) inakiuka na vifungo vya nguvu hupungua.

Kwa joto karibu na kiwango cha kuyeyuka, fuwele zilizo na dhamana ya ionic tayari zina uwezo wa kufanya mkondo wa umeme. Michanganyiko kama hiyo huyeyuka kwa urahisi katika maji na vimiminiko vingine ambavyo vinaundwa na molekuli za polar.

Latisi ya kioo ya ionic ni tabia ya vitu vyote vilivyo na aina ya ionic ya dhamana - chumvi, hidroksidi za chuma, misombo ya binary ya metali na zisizo za metali. haina mwelekeo katika nafasi, kwa sababu kila ion inahusishwa na counterions kadhaa mara moja, nguvu ya mwingiliano ambayo inategemea umbali kati yao (sheria ya Coulomb). Misombo iliyounganishwa kiioni ina muundo usio wa molekuli; ni yabisi yenye kimiani ya ioni, polarity ya juu, kiwango cha juu cha kuyeyuka na chemsha, na inapitisha umeme katika miyeyusho yenye maji. Michanganyiko yenye vifungo vya ionic katika fomu yao safi haipatikani kamwe.

Latisi ya fuwele ya ioni ni asili katika baadhi ya hidroksidi na oksidi za metali za kawaida, chumvi, i.e. vitu vyenye ionic

Mbali na vifungo vya ionic katika fuwele, kuna vifungo vya metali, molekuli na covalent.

Fuwele ambazo zina dhamana ya ushirikiano ni semiconductors au dielectrics. Mifano ya kawaida ya fuwele za atomiki ni almasi, silicon na germanium.

Almasi ni madini, muundo wa ujazo wa allotropic (fomu) ya kaboni. Mwamba wa kioo wa almasi ni atomiki, ngumu sana. Katika nodi za kimiani kama hicho kuna atomi zilizounganishwa na vifungo vyenye nguvu sana. Almasi huundwa na atomi za kaboni, moja kwa wakati katikati ya tetrahedron ambayo wima ni atomi nne zilizo karibu zaidi. Latiti kama hiyo ina sifa ya ujazo unaozingatia uso, ambayo huamua ugumu wa juu wa almasi na kiwango cha juu cha kuyeyuka. Hakuna molekuli kwenye kimiani ya almasi - na kioo kinaweza kutazamwa kama molekuli moja inayoweka.

Kwa kuongeza, ni tabia ya silicon, boroni imara, germanium na misombo ya vipengele vya mtu binafsi na silicon na kaboni (silika, quartz, mica, mchanga wa mto, carborundum). Kwa ujumla, kuna wawakilishi wachache wenye kimiani ya atomiki.

Katika vitu vikali, chembe (molekuli, atomi, na ioni) ziko karibu sana kwa kila mmoja hivi kwamba nguvu za mwingiliano kati yao haziruhusu kuruka kando. Chembe hizi zinaweza tu kufanya miondoko ya oscillatory kuzunguka nafasi ya msawazo. Kwa hiyo, miili imara huhifadhi sura na kiasi.

Kulingana na muundo wao wa Masi, yabisi imegawanywa katika fuwele na amofasi .

Muundo wa miili ya fuwele

Kiini cha kioo

Yabisi kama haya huitwa fuwele, ambayo molekuli, atomi au ioni hupangwa kwa mpangilio maalum wa kijiometri, na kutengeneza muundo katika nafasi, ambayo inaitwa. kimiani kioo . Agizo hili hurudiwa mara kwa mara katika pande zote katika nafasi ya pande tatu. Inaendelea kwa umbali mrefu na sio mdogo katika nafasi. Anaitwa utaratibu wa muda mrefu .

Aina za lati za kioo

Mwamba wa kioo ni mfano wa hisabati ambao unaweza kutumika kuwakilisha jinsi chembe zinavyopangwa katika fuwele. Kuunganisha kiakili katika nafasi na mistari ya moja kwa moja pointi ambapo chembe hizi ziko, tutapata kimiani kioo.

Umbali kati ya atomi ziko kwenye nodi za kimiani hii inaitwa parameta ya kimiani .

Kulingana na chembe gani ziko kwenye nodes, lati za kioo ziko Masi, atomiki, ionic na metali .

Sifa kama hizo za miili ya fuwele kama vile kiwango myeyuko, unyumbufu, na nguvu hutegemea aina ya kimiani ya fuwele.

Wakati joto linapoongezeka hadi thamani ambayo kuyeyuka kwa imara huanza, latiti ya kioo huharibiwa. Molekuli hupata uhuru zaidi, na dutu ya fuwele imara hupita kwenye hatua ya kioevu. Kadiri vifungo kati ya molekuli vikiwa na nguvu, ndivyo kiwango cha myeyuko kinavyoongezeka.

kimiani ya molekuli

Katika lati za molekuli, vifungo kati ya molekuli sio nguvu. Kwa hiyo, chini ya hali ya kawaida, vitu vile ni katika hali ya kioevu au gesi. Hali imara kwao inawezekana tu kwa joto la chini. Kiwango chao cha kuyeyuka (mpito kutoka imara hadi kioevu) pia ni ya chini. Na chini ya hali ya kawaida, wao ni katika hali ya gesi. Mifano ni iodini (I 2), "barafu kavu" (kaboni dioksidi CO 2).

kimiani ya atomiki

Katika vitu vilivyo na kimiani ya kioo cha atomiki, vifungo kati ya atomi ni nguvu. Kwa hiyo, vitu vyenyewe ni imara sana. Wanayeyuka kwa joto la juu. Silikoni, germanium, boroni, quartz, oksidi za baadhi ya metali, na dutu gumu zaidi katika asili, almasi, zina kimiani kioo cha atomiki.

Lati ya Ionic

Dutu zilizo na kimiani ya fuwele ya ioni ni pamoja na alkali, chumvi nyingi, oksidi za metali za kawaida. Kwa kuwa nguvu ya kuvutia ya ions ni ya juu sana, vitu hivi vinaweza kuyeyuka tu kwa joto la juu sana. Wanaitwa kinzani. Wana nguvu ya juu na ugumu.

wavu wa chuma

Katika nodi za kimiani za chuma, ambazo metali zote na aloi zao zina, atomi na ions zote ziko. Kutokana na muundo huu, metali zina malleability nzuri na ductility, high mafuta na conductivity umeme.

Mara nyingi, sura ya kioo ni polyhedron ya kawaida. Nyuso na kingo za polihedra kama hiyo daima hubaki thabiti kwa dutu fulani.

Kioo kimoja kinaitwa kioo kimoja . Ina sura ya kijiometri ya kawaida, kimiani ya kioo inayoendelea.

Mifano ya fuwele za asili moja ni almasi, rubi, kioo cha mwamba, chumvi ya mwamba, spar ya Kiaislandi, quartz. Chini ya hali ya bandia, fuwele moja hupatikana katika mchakato wa fuwele, wakati ufumbuzi au kuyeyuka hupozwa kwa joto fulani na dutu imara kwa namna ya fuwele imetengwa kutoka kwao. Kwa kiwango cha polepole cha fuwele, uso wa fuwele kama hizo una sura ya asili. Kwa njia hii, chini ya hali maalum ya viwanda, kwa mfano, fuwele moja ya semiconductors au dielectrics hupatikana.

Fuwele ndogo, zilizounganishwa kwa nasibu na kila mmoja, zinaitwa polycrystals . Mfano wazi wa polycrystal ni granite. Metali zote pia ni polycrystals.

Anisotropy ya miili ya fuwele

Katika fuwele, chembe ziko na msongamano tofauti katika mwelekeo tofauti. Ikiwa tunaunganisha atomi kwa mstari wa moja kwa moja katika moja ya maelekezo ya kimiani ya kioo, basi umbali kati yao utakuwa sawa katika mwelekeo huu wote. Katika mwelekeo mwingine wowote, umbali kati ya atomi pia ni mara kwa mara, lakini thamani yake inaweza kuwa tofauti na umbali katika kesi ya awali. Hii ina maana kwamba nguvu za mwingiliano wa ukubwa tofauti hutenda kati ya atomi katika mwelekeo tofauti. Kwa hiyo, mali ya kimwili ya suala katika maelekezo haya pia yatatofautiana. Jambo hili linaitwa anisotropy - utegemezi wa mali ya jambo kwenye mwelekeo.

Conductivity ya umeme, conductivity ya mafuta, elasticity, index refractive na mali nyingine ya dutu fuwele hutofautiana kulingana na mwelekeo katika kioo. Umeme wa sasa unafanywa kwa njia tofauti kwa mwelekeo tofauti, jambo huwashwa kwa njia tofauti, mionzi ya mwanga hupunguzwa tofauti.

Anisotropy haizingatiwi katika polycrystals. Sifa za maada zinabaki sawa katika pande zote.