Reticolo cristallino atomico allo stato solido. Reticolo cristallino ionico

La maggior parte delle sostanze sono caratterizzate dalla capacità, a seconda delle condizioni, di trovarsi in uno dei tre stati di aggregazione: solido, liquido o gassoso.

Ad esempio, acqua a pressione normale nell'intervallo di temperatura 0-100 o C è un liquido, a temperature superiori a 100 o C può esistere solo allo stato gassoso e a temperature inferiori a 0 o C è solido.
Le sostanze allo stato solido si dividono in amorfe e cristalline.

Una caratteristica delle sostanze amorfe è l'assenza di un chiaro punto di fusione: la loro fluidità aumenta gradualmente con l'aumentare della temperatura. Le sostanze amorfe includono composti come cera, paraffina, la maggior parte della plastica, vetro, ecc.

Tuttavia, le sostanze cristalline hanno un punto di fusione specifico, vale a dire una sostanza con struttura cristallina passa dallo stato solido a quello liquido non gradualmente, ma bruscamente, al raggiungimento di una determinata temperatura. Esempi di sostanze cristalline includono sale da cucina, zucchero e ghiaccio.

La differenza nelle proprietà fisiche dei solidi amorfi e cristallini è dovuta principalmente alle caratteristiche strutturali di tali sostanze. Qual è la differenza tra una sostanza allo stato amorfo e uno cristallino può essere compresa più facilmente dalla seguente illustrazione:

Come puoi vedere, in una sostanza amorfa, a differenza di quella cristallina, non c'è ordine nella disposizione delle particelle. Se in una sostanza cristallina colleghi mentalmente due atomi vicini tra loro con una linea retta, puoi scoprire che le stesse particelle si troveranno su questa linea a intervalli rigorosamente definiti:

Pertanto, nel caso delle sostanze cristalline, possiamo parlare di un concetto come un reticolo cristallino.

Reticolo cristallino chiamato quadro spaziale che collega i punti dello spazio in cui si trovano le particelle che formano il cristallo.

Vengono chiamati i punti dello spazio in cui si trovano le particelle che compongono il cristallo nodi del reticolo cristallino .

A seconda di quali particelle si trovano ai nodi del reticolo cristallino, si distinguono: molecolare, atomico, ionico E reticoli cristallini metallici .

Nei nodi reticolo cristallino molecolare

Reticolo cristallino del ghiaccio come esempio di reticolo molecolare

Esistono molecole all'interno delle quali gli atomi sono collegati da forti legami covalenti, ma le molecole stesse sono tenute vicine l'una all'altra da deboli forze intermolecolari. A causa di interazioni intermolecolari così deboli, i cristalli con un reticolo molecolare sono fragili. Tali sostanze differiscono dalle sostanze con altri tipi di struttura per punti di fusione e di ebollizione significativamente più bassi che non conducono; elettricità, può o meno essere solubile in vari solventi. Le soluzioni di tali composti possono o meno condurre corrente elettrica, a seconda della classe del composto. I composti con un reticolo cristallino molecolare includono molte sostanze semplici: non metalli (H 2, O 2, Cl 2 indurito, zolfo ortorombico S 8, fosforo bianco P 4), così come molti altri sostanze complesse– composti dell'idrogeno di non metalli, acidi, ossidi di non metalli, la maggior parte materia organica. È opportuno notare che se una sostanza si trova allo stato gassoso o liquido, non è appropriato parlare di reticolo cristallino molecolare: è più corretto usare il termine struttura di tipo molecolare.

Reticolo cristallino del diamante come esempio di reticolo atomico

Nei nodi reticolo cristallino atomico

ci sono gli atomi. Inoltre, tutti i nodi di un tale reticolo cristallino sono “collegati” tra loro tramite forti legami covalenti in un unico cristallo. In effetti, un tale cristallo è una molecola gigante. Per le loro caratteristiche strutturali, tutte le sostanze con un reticolo cristallino atomico sono solide, hanno punti di fusione elevati, sono chimicamente inattive, insolubili sia in acqua che in solventi organici e le loro fusioni non conducono corrente elettrica. Va ricordato che le sostanze con struttura di tipo atomico includono boro B, carbonio C (diamante e grafite), silicio Si da sostanze semplici e biossido di silicio SiO 2 (quarzo), carburo di silicio SiC, nitruro di boro BN da sostanze complesse.

Per le sostanze con reticolo cristallino ionico

i siti reticolari contengono ioni collegati tra loro tramite legami ionici.
Perché il legami ionici sono piuttosto forti, le sostanze con un reticolo ionico hanno durezza e refrattarietà relativamente elevate. Molto spesso sono solubili in acqua e le loro soluzioni, come le fusioni, conducono corrente elettrica.
Le sostanze con un reticolo cristallino ionico includono sali metallici e di ammonio (NH 4 +), basi e ossidi metallici. Un segno sicuro della struttura ionica di una sostanza è la presenza nella sua composizione di entrambi gli atomi di un metallo tipico e di un non metallo.

Reticolo cristallino del cloruro di sodio come esempio di reticolo ionico

osservato in cristalli di metalli liberi, ad esempio sodio Na, ferro Fe, magnesio Mg, ecc. Nel caso di un reticolo cristallino metallico, i suoi nodi contengono cationi e atomi metallici, tra i quali si muovono gli elettroni. In questo caso, gli elettroni in movimento si attaccano periodicamente ai cationi, neutralizzando così la loro carica, e i singoli atomi di metalli neutri in cambio “rilasciano” alcuni dei loro elettroni, trasformandosi, a loro volta, in cationi. Infatti gli elettroni “liberi” non appartengono ai singoli atomi, ma all’intero cristallo.

Tali caratteristiche strutturali portano al fatto che i metalli conducono bene il calore e la corrente elettrica e spesso hanno un'elevata duttilità (malleabilità).
La diffusione delle temperature di fusione dei metalli è molto ampia. Ad esempio, il punto di fusione del mercurio è di circa meno 39 ° C (liquido in condizioni normali) e il tungsteno è di 3422 ° C. Va notato che in condizioni normali tutti i metalli tranne il mercurio sono solidi.

Come già sappiamo, una sostanza può esistere in tre stati di aggregazione: gassoso, difficile E liquido. L'ossigeno, che in condizioni normali è allo stato gassoso, ad una temperatura di -194 ° C si trasforma in un liquido bluastro, e ad una temperatura di -218,8 ° C in una massa simile alla neve con cristalli blu.

L'intervallo di temperature per l'esistenza di una sostanza allo stato solido è determinato dai punti di ebollizione e di fusione. I solidi lo sono cristallino E amorfo.

U sostanze amorfe non esiste un punto di fusione fisso: una volta riscaldati, si ammorbidiscono gradualmente e si trasformano in uno stato fluido. In questo stato, ad esempio, si trovano varie resine e plastilina.

Sostanze cristalline Si distinguono per la disposizione regolare delle particelle che li compongono: atomi, molecole e ioni, in punti dello spazio rigorosamente definiti. Quando questi punti sono collegati da linee rette, si crea una struttura spaziale, chiamata reticolo cristallino. Vengono chiamati i punti in cui si trovano le particelle di cristallo nodi reticolari.

I nodi del reticolo che immaginiamo possono contenere ioni, atomi e molecole. Queste particelle producono movimenti oscillatori. Quando la temperatura aumenta, aumenta anche la portata di queste oscillazioni, il che porta alla dilatazione termica dei corpi.

A seconda del tipo di particelle situate nei nodi del reticolo cristallino e della natura della connessione tra loro, si distinguono quattro tipi reticoli cristallini: ionico, atomico, molecolare E metallo.

Ionico Questi sono chiamati reticoli cristallini in cui gli ioni si trovano nei nodi. Sono formati da sostanze con legami ionici, che possono legare sia gli ioni semplici Na+, Cl-, sia gli ioni complessi SO24-, OH-. Pertanto, i reticoli cristallini ionici hanno sali, alcuni ossidi e idrossili di metalli, ad es. quelle sostanze in cui esiste un legame chimico ionico. Considera un cristallo di cloruro di sodio; è costituito da ioni Na+ e CL- negativi alternati positivamente, che insieme formano un reticolo a forma di cubo. I legami tra gli ioni in un tale cristallo sono estremamente stabili. Per questo motivo, le sostanze con un reticolo ionico hanno resistenza e durezza relativamente elevate, sono refrattarie e non volatili;

Atomico I reticoli cristallini sono quei reticoli cristallini i cui nodi contengono singoli atomi. In tali reticoli, gli atomi sono collegati tra loro da legami covalenti molto forti. Ad esempio, il diamante è una delle modifiche allotropiche del carbonio.

Le sostanze con reticolo cristallino atomico non sono molto comuni in natura. Questi includono boro cristallino, silicio e germanio, nonché sostanze complesse, ad esempio quelle contenenti ossido di silicio (IV) - SiO 2: silice, quarzo, sabbia, cristallo di rocca.

La stragrande maggioranza delle sostanze con reticolo cristallino atomico hanno punti di fusione molto elevati (per il diamante supera i 3500°C), tali sostanze sono forti e dure, praticamente insolubili.

Molecolare Questi sono chiamati reticoli cristallini in cui le molecole si trovano nei nodi. I legami chimici in queste molecole possono anche essere polari (HCl, H 2 0) o non polari (N 2, O 3). E sebbene gli atomi all'interno delle molecole siano collegati da legami covalenti molto forti, tra le molecole stesse agiscono deboli forze di attrazione intermolecolare. Ecco perché le sostanze con reticoli cristallini molecolari sono caratterizzate da bassa durezza, basso punto di fusione e volatilità.

Esempi di tali sostanze includono acqua solida - ghiaccio, monossido di carbonio solido (IV) - "ghiaccio secco", acido cloridrico solido e idrogeno solforato, sostanze solide semplici formate da uno - (gas nobili), due - (H 2, O 2, Molecole CL 2 , N 2 , I 2), tre - (O 3), quattro - (P 4), otto atomiche (S 8). La stragrande maggioranza del solido composti organici hanno reticoli cristallini molecolari (naftalene, glucosio, zucchero).

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Quando si eseguono molti esercizi fisici e reazioni chimiche la sostanza passa in uno stato solido di aggregazione. In questo caso, le molecole e gli atomi tendono a disporsi in un ordine spaziale in cui le forze di interazione tra le particelle della materia sarebbero bilanciate al massimo. In questo modo si ottiene la forza della sostanza solida. Gli atomi, una volta occupata una certa posizione, compiono piccoli movimenti oscillatori, la cui ampiezza dipende dalla temperatura, ma la loro posizione nello spazio rimane fissa. Le forze di attrazione e repulsione si bilanciano a una certa distanza.

Idee moderne sulla struttura della materia

La scienza moderna afferma che un atomo è costituito da un nucleo carico, che porta una carica positiva, e da elettroni, che portano cariche negative. Ad una velocità di diverse migliaia di miliardi di rivoluzioni al secondo, gli elettroni ruotano nelle loro orbite, creando una nuvola di elettroni attorno al nucleo. La carica positiva del nucleo è numericamente uguale alla carica negativa degli elettroni. Pertanto, l'atomo della sostanza rimane elettricamente neutro. Possibili interazioni con altri atomi si verificano quando gli elettroni si staccano dall'atomo genitore, disturbando così l'equilibrio elettrico. In un caso, gli atomi si allineano in un certo ordine, che prende il nome di reticolo cristallino. In un altro, a causa della complessa interazione tra nuclei ed elettroni, questi si combinano in molecole vari tipi e complessità.

Definizione di reticolo cristallino

In totale Vari tipi I reticoli cristallini delle sostanze sono reti con diversi orientamenti spaziali, ai cui nodi si trovano ioni, molecole o atomi. Questa posizione spaziale geometrica stabile è chiamata reticolo cristallino della sostanza. La distanza tra i nodi di una cella cristallina è chiamata periodo di identità. Gli angoli spaziali in cui si trovano i nodi delle cellule sono chiamati parametri. Secondo il metodo di costruzione dei legami, i reticoli cristallini possono essere semplici, centrati sulla base, centrati sulla faccia e centrati sul corpo. Se le particelle di materia si trovano solo negli angoli del parallelepipedo, tale reticolo è detto semplice. Un esempio di tale reticolo è mostrato di seguito:

Se, oltre ai nodi, le particelle della sostanza si trovano al centro delle diagonali spaziali, allora questa disposizione delle particelle nella sostanza è chiamata reticolo cristallino centrato sul corpo. Questo tipo è chiaramente mostrato nella figura.

Se, oltre ai nodi ai vertici del reticolo, c'è un nodo nel punto in cui si intersecano le diagonali immaginarie del parallelepipedo, allora hai un tipo di reticolo a facce centrate.

Tipi di reticoli cristallini

Le diverse microparticelle che compongono una sostanza determinano i diversi tipi di reticoli cristallini. Possono determinare il principio della costruzione di connessioni tra microparticelle all'interno di un cristallo. I tipi fisici di reticoli cristallini sono ionici, atomici e molecolari. Ciò include anche vari tipi di reticoli cristallini metallici. Studiare i principi struttura interna La chimica si occupa degli elementi. I tipi di reticoli cristallini sono presentati più dettagliatamente di seguito.

Reticoli cristallini ionici

Questi tipi di reticoli cristallini sono presenti nei composti con un legame di tipo ionico. In questo caso, i siti reticolari contengono ioni con opposto carica elettrica. Grazie al campo elettromagnetico, le forze dell'interazione interionica sono piuttosto forti e questo causa Proprietà fisiche sostanze. Caratteristiche comuni sono la refrattarietà, la densità, la durezza e la capacità di condurre corrente elettrica. Tipi ionici i reticoli cristallini si trovano in sostanze come sale da cucina, nitrato di potassio e altri.

Reticoli cristallini atomici

Questo tipo di struttura della materia è inerente agli elementi la cui struttura è determinata da legami chimici covalenti. Tipi di reticoli cristallini di questo tipo contengono singoli atomi nei nodi, collegati tra loro da forti legami covalenti. Questo tipo di legame si verifica quando due atomi identici “condividono” gli elettroni, formando così una coppia di elettroni comune per gli atomi vicini. Grazie a questa interazione, i legami covalenti legano gli atomi in modo uniforme e forte in un certo ordine. Gli elementi chimici che contengono tipi atomici di reticoli cristallini sono duri, hanno un punto di fusione elevato, sono cattivi conduttori di elettricità e sono chimicamente inattivi. Esempi classici di elementi con una struttura interna simile includono diamante, silicio, germanio e boro.

Reticoli cristallini molecolari

Le sostanze che hanno un tipo molecolare di reticolo cristallino sono un sistema di molecole stabili, interagenti e strettamente raggruppate che si trovano nei nodi del reticolo cristallino. In tali composti, le molecole mantengono la loro posizione spaziale nelle fasi gassosa, liquida e solida. Ai nodi del cristallo, le molecole sono tenute insieme da deboli forze di van der Waals, che sono decine di volte più deboli delle forze di interazione ionica.

Le molecole che formano un cristallo possono essere polari o non polari. A causa del movimento spontaneo degli elettroni e delle vibrazioni dei nuclei nelle molecole, l'equilibrio elettrico può spostarsi: è così che si forma un momento dipolare elettrico istantaneo. I dipoli opportunamente orientati creano forze attrattive nel reticolo. L'anidride carbonica e la paraffina sono esempi tipici di elementi con un reticolo cristallino molecolare.

Reticoli cristallini metallici

Un legame metallico è più flessibile e duttile di un legame ionico, anche se può sembrare che entrambi si basino sullo stesso principio. I tipi di reticoli cristallini dei metalli spiegano le loro proprietà tipiche, come resistenza meccanica, conduttività termica ed elettrica e fusibilità.

Una caratteristica distintiva di un reticolo cristallino metallico è la presenza di ioni metallici (cationi) caricati positivamente nei siti di questo reticolo. Tra i nodi ci sono gli elettroni che sono direttamente coinvolti nella creazione campo elettrico attorno alla griglia. Il numero di elettroni che si muovono all'interno di questo reticolo cristallino è chiamato gas di elettroni.

In assenza di un campo elettrico, gli elettroni liberi eseguono un movimento caotico, interagendo in modo casuale con gli ioni del reticolo. Ciascuna di queste interazioni cambia la quantità di moto e la direzione del movimento della particella carica negativamente. Con il loro campo elettrico, gli elettroni attraggono a sé i cationi, bilanciando la loro reciproca repulsione. Sebbene gli elettroni siano considerati liberi, la loro energia non è sufficiente per lasciare il reticolo cristallino, quindi queste particelle cariche si trovano costantemente all'interno dei suoi confini.

La presenza di un campo elettrico fornisce energia aggiuntiva al gas di elettroni. La connessione con gli ioni nel reticolo cristallino dei metalli non è forte, quindi gli elettroni lasciano facilmente i suoi confini. Gli elettroni si muovono lungo linee di forza, lasciando dietro di sé ioni carichi positivamente.

conclusioni

La chimica attribuisce grande importanza allo studio della struttura interna della materia. Tipi di reticoli cristallini vari elementi determinare quasi l'intera gamma delle loro proprietà. Influendo sui cristalli e modificando la loro struttura interna, è possibile ottenere un miglioramento proprietà richieste sostanze e rimuovere quelle indesiderate, trasformare elementi chimici. Quindi, studiare struttura interna il mondo circostante può aiutare a comprendere l'essenza e i principi della struttura dell'universo.

Struttura della materia.

Non sono i singoli atomi o le molecole che entrano nelle interazioni chimiche, ma le sostanze.
Il nostro compito è conoscere la struttura della materia.

A basse temperature stabile per le sostanze stato solido.

☼ La sostanza più dura in natura è il diamante. È considerato il re di tutte le gemme e pietre preziose. E il suo stesso nome significa “indistruttibile” in greco. I diamanti sono stati a lungo considerati pietre miracolose. Si credeva che una persona che indossa diamanti non conoscesse le malattie dello stomaco, non fosse influenzata dal veleno, conservasse la memoria e l'umore allegro fino alla vecchiaia e godesse del favore reale.

☼ Un diamante che è stato sottoposto a lavorazioni di gioielleria - taglio, lucidatura - è chiamato diamante.

Quando si fondono a causa delle vibrazioni termiche, l'ordine delle particelle viene interrotto, diventano mobili e acquisiscono carattere legame chimico non viene violato. Pertanto, non ci sono differenze fondamentali tra lo stato solido e quello liquido.
Il liquido acquisisce fluidità (cioè la capacità di assumere la forma di un vaso).

Cristalli liquidi.

I cristalli liquidi sono aperti fine XIX secoli, ma sono stati studiati negli ultimi 20-25 anni. Molti dispositivi di visualizzazione tecnologia moderna, ad esempio, alcuni orologi elettronici, mini-computer, funzionano con cristalli liquidi.

In generale, le parole “cristalli liquidi” suonano non meno insolite di “ ghiaccio caldo". Ma in realtà il ghiaccio può essere anche caldo, perché... ad una pressione superiore a 10.000 atm. il ghiaccio d'acqua si scioglie a temperature superiori a 2000 C. La particolarità della combinazione "cristalli liquidi" è che lo stato liquido indica la mobilità della struttura e il cristallo implica un ordine rigoroso.

Se una sostanza è costituita da molecole poliatomiche di forma allungata o lamellare e con struttura asimmetrica, quando si scioglie queste molecole sono orientate In un certo modo l'uno rispetto all'altro (i loro assi lunghi sono paralleli). In questo caso le molecole possono muoversi liberamente parallelamente a se stesse, cioè il sistema acquisisce la proprietà di fluidità caratteristica di un liquido. Allo stesso tempo, il sistema mantiene una struttura ordinata, che determina le proprietà caratteristiche dei cristalli.

L'elevata mobilità di tale struttura consente di controllarla attraverso influenze molto deboli (termiche, elettriche, ecc.), ad es. modificare intenzionalmente le proprietà di una sostanza, comprese quelle ottiche, con un consumo energetico minimo, come viene utilizzato nella tecnologia moderna.

Tipi di reticoli cristallini.

Qualunque Sostanza chimica educato un largo numero particelle identiche collegate tra loro.
A basse temperature, quando il movimento termico è difficile, le particelle sono strettamente orientate nello spazio e formano un reticolo cristallino.

Cella di cristallo è una struttura con una disposizione geometricamente corretta delle particelle nello spazio.

Nel reticolo cristallino stesso si distinguono i nodi e lo spazio internodale.
La stessa sostanza, a seconda delle condizioni (p, t,...), esiste in diverse forme cristalline (cioè hanno diversi reticoli cristallini) - modifiche allotropiche che differiscono nelle proprietà.
Ad esempio, sono note quattro modifiche del carbonio: grafite, diamante, carbyne e lonsdaleite.

☼ La quarta varietà di carbonio cristallino, la “lonsdaleite”, è poco conosciuta. È stato scoperto nei meteoriti e ottenuto artificialmente, e la sua struttura è ancora in fase di studio.

☼ Fuliggine, coke e carbone sono stati classificati come polimeri amorfi del carbonio. Tuttavia, ora è noto che anche queste sono sostanze cristalline.

☼ A proposito, nella fuliggine sono state trovate particelle nere lucenti, chiamate "carbonio a specchio". Il carbonio a specchio è chimicamente inerte, resistente al calore, impermeabile a gas e liquidi, ha una superficie liscia ed è assolutamente compatibile con i tessuti viventi.

☼ Il nome grafite deriva dall'italiano "graffito" - scrivo, disegno. La grafite è costituita da cristalli grigio scuro con una debole lucentezza metallica e ha un reticolo stratificato. I singoli strati di atomi in un cristallo di grafite, collegati tra loro in modo relativamente debole, si separano facilmente l'uno dall'altro.

TIPI DI RETI CRISTALLINI

Proprietà delle sostanze con diversi reticoli cristallini (tabella)

Se la velocità di crescita dei cristalli è bassa durante il raffreddamento, si forma uno stato vetroso (amorfo).

La relazione tra la posizione di un elemento nella tavola periodica e il suo reticolo cristallino sostanza semplice.

Tra la posizione dell'elemento in tavola periodica e il reticolo cristallino della sua corrispondente sostanza semplice esiste una stretta relazione.

Le sostanze semplici dei restanti elementi hanno un reticolo cristallino metallico.

FISSAGGIO

Studia il materiale della lezione e rispondi per iscritto sul tuo quaderno alle seguenti domande:
- Cos'è un reticolo cristallino?
- Quali tipi di reticoli cristallini esistono?
- Descrivere ciascun tipo di reticolo cristallino secondo il piano:

Cosa c'è nei nodi del reticolo cristallino, unità strutturale → Tipo di legame chimico tra le particelle del nodo → Forze di interazione tra le particelle del cristallo → Proprietà fisiche determinate dal reticolo cristallino → Stato aggregato della sostanza in condizioni normali → Esempi

Completa le attività su questo argomento:

- Che tipo di reticolo cristallino hanno le seguenti sostanze comunemente utilizzate nella vita di tutti i giorni: acqua, acido acetico (CH3 COOH), zucchero (C12 H22 O11), fertilizzante di potassio(KCl), sabbia di fiume (SiO2) - punto di fusione 1710 0C, ammoniaca (NH3), sale da cucina? Fai una conclusione generale: in base a quali proprietà di una sostanza si può determinare il tipo del suo reticolo cristallino?
Utilizzando le formule delle sostanze indicate: SiC, CS2, NaBr, C2 H2 - determinare il tipo di reticolo cristallino (ionico, molecolare) di ciascun composto e, sulla base di ciò, descrivere le proprietà fisiche di ciascuna delle quattro sostanze.
Allenatore n. 1. "Reticoli di cristallo"
Allenatore n. 2. "Attività di prova"
Test (autocontrollo):

1) Sostanze che hanno un reticolo cristallino molecolare, di regola:
UN). refrattario e altamente solubile in acqua
B). fusibile e volatile
V). Solido ed elettricamente conduttivo
G). Termicamente conduttivo e plastico

2) Il concetto di “molecola” non è applicabile all'unità strutturale di una sostanza:

B). ossigeno

V). diamante

3) Il reticolo cristallino atomico è caratteristico di:

UN). alluminio e grafite

B). zolfo e iodio

V). ossido di silicio e cloruro di sodio

G). diamante e boro

4) Se una sostanza è altamente solubile in acqua, lo è alta temperatura fondente, elettricamente conduttivo, quindi il suo reticolo cristallino:

UN). molecolare

B). atomico

V). ionico

G). metallo

È noto che qualsiasi sostanza in natura consiste di più particelle fini. A loro volta sono collegati e formano una certa struttura, che determina le proprietà di una particolare sostanza.

L'atomo è caratteristico e si verifica a basse temperature e ipertensione. In realtà, è proprio grazie a questo che i metalli e una serie di altri materiali acquisiscono la loro forza caratteristica.

La struttura di tali sostanze a livello molecolare assomiglia a un reticolo cristallino, in cui ciascun atomo è collegato al suo vicino dalla connessione più forte esistente in natura: un legame covalente. Tutti gli elementi più piccoli che compongono le strutture sono disposti in modo ordinato e con una certa periodicità. Rappresentando una griglia agli angoli della quale si trovano gli atomi, sempre circondati dallo stesso numero di satelliti, il reticolo cristallino atomico praticamente non cambia la sua struttura. È noto che la struttura di un metallo o di una lega pura può essere modificata solo mediante riscaldamento. In questo caso, maggiore è la temperatura, più forti saranno i legami nel reticolo.

In altre parole, il reticolo cristallino atomico è la chiave della resistenza e della durezza dei materiali. Tuttavia, vale la pena considerare che la disposizione degli atomi in varie sostanze può anche differire, il che, a sua volta, influisce sul grado di forza. Quindi, ad esempio, il diamante e la grafite, che contengono lo stesso atomo di carbonio, sono estremamente diversi tra loro in termini di resistenza: il diamante è sulla Terra, ma la grafite può esfoliarsi e rompersi. Il fatto è che nel reticolo cristallino della grafite gli atomi sono disposti a strati. Ogni strato assomiglia ad un nido d'ape, in cui gli atomi di carbonio sono uniti in modo piuttosto lasco. Questa struttura provoca lo sgretolamento a strati delle mine delle matite: quando si rompono, parti della grafite semplicemente si staccano. Un'altra cosa è il diamante, il cui reticolo cristallino è costituito da atomi di carbonio eccitati, cioè quelli che sono in grado di formare 4 legami forti. È semplicemente impossibile distruggere un simile giunto.

I reticoli cristallini dei metalli, inoltre, hanno alcune caratteristiche:

1. Periodo reticolare- una quantità che determina la distanza tra i centri di due atomi adiacenti, misurata lungo il bordo del reticolo. La designazione generalmente accettata non differisce da quella matematica: a, b, c sono rispettivamente la lunghezza, la larghezza e l'altezza del reticolo. Ovviamente, le dimensioni della figura sono così piccole che la distanza viene misurata nelle unità di misura più piccole: un decimo di nanometro o angstrom.

2. K - numero di coordinazione. Un indicatore che determina la densità di impaccamento degli atomi all'interno di un singolo reticolo. Di conseguenza, la sua densità è tanto maggiore quanto più alto è il numero K. In effetti, questa cifra rappresenta il numero di atomi situati il ​​più vicino possibile e a uguale distanza dall'atomo studiato.

3. Base reticolare. Anche una quantità che caratterizza la densità del reticolo. Rappresenta numero totale atomi che appartengono alla specifica cellula studiata.

4. Fattore di compattezza misurato calcolando il volume totale del reticolo diviso per il volume occupato da tutti gli atomi in esso contenuti. Come i due precedenti, questo valore riflette la densità del reticolo studiato.

Abbiamo considerato solo alcune sostanze che hanno un reticolo cristallino atomico. Nel frattempo ce ne sono moltissimi. Nonostante la sua grande diversità, il reticolo atomico cristallino comprende unità sempre collegate tra loro (polari o non polari). Inoltre, tali sostanze sono praticamente insolubili in acqua e sono caratterizzate da una bassa conduttività termica.

In natura esistono tre tipi di reticoli cristallini: cubico a corpo centrato, cubico a facce centrate ed esagonale compatto.