Твердые, но хрупкие. Диэлектрики.
Атомные кристаллы.
В узлах кристаллических решеток располагаются атомы,связанные прочными ковалентными связями.
Высокая энергия кристаллической решетки, высокие прочность и температуры плавления.
Классический пример: алмаз, имеющий в узлах sр3-гибридизованный атом углерода (С).
Алмаз обладает исключительно высокой твердостью, одной из самых высоких температур плавления, является диэлектриком, к.ч. углерода равно 4.
Алмазоподобную структуру имеют кремний (Si), силицид кремния (SiС); к атомным кристаллам принадлежат некоторые нитриды, например, нитрид бора (ВN).
Диэлектрики (алмаз), полупроводники (кремний, германий).
Металлические кристаллы.
В узлах металлических решеток расположены положительные ионы атомов металлов, имеющих низкие величины электроотрицательности и малые значения потенциалов ионизации.
Металлическая связь осуществляется взаимодействием большого числа обобществленных свободных, делокализованных, электронов внешних электронных оболочек атомов и соответствующих им положительных ионов, образующих кристаллическую решетку.
К металлическим кристаллам (металлам) принадлежат большинство элементов периодической системы.
Металлы отличаются характерным блеском и высокой отражательной способностью, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью при механических деформациях.
Энергия металлической связи меньше, чем ковалентной.
Специфика свойств d- и f-металлов объясняется возможностью взаимодействия электронов предвнешнего уровня с ионами решетки и повышению таким образом энергии кристаллической решетки.
Типы кристаллов и свойства веществ
| Свойства веществ | Тип кристаллов | |||
| молекуляр-ные | атомно-ковалентные | ионные | металличес-кие | |
| Частицы | Молекулы | Атомы | Ионы | Атом-ионы |
| Тип связей между частицами | Вандервааль-совы силы, водородные | Ковалентные | Ионные | Металличес-кие |
| Энергия связей | Невысокая | Высокая | Высокая | От средней до высокой |
| Температура плавления | Низкая | Высокая | Высокая | От низкой до высокой |
| Механичес-кие свойства | Мягкие | Очень твердые | Твердые и хрупкие | От мягких до очень твердых |
| Электричес-кая проводи-мость | Диэлектрики | От диэлект-риков до полупроводни-ков | Диэлек-трики | Электронная |
| Примеры веществ | Ar, O2, N2, CO2, H2O | C, Ge, Si, SiO2, SiC | KCl, CaF2, Na2CO3 | Li, Ca, Zn, Ni |
Кристаллы с несколькими типами связи.
В большинствереальных кристаллов - несколько типов связи.
Не существует чисто ионной или ковалентной связи. В реальных кристаллах всегда имеется доля как ионной, так и ковалентной составляющей.
В металлах d- и f-электроны дают ковалентную составляющую в металлическую связь.
Силы Ван-дер-Ваальса присутствуют во всех типах кристаллов.
Характеристики некоторых веществ
| Вещество | Вид кристалла | Энергия кристаллической решетки, кДж/Моль | Температура плавления, °С | Электрическая проводимость при 298К, См×м-1 |
| CH4 | Молекулярный | 10,0 | –182 | – |
| HCl | Молекулярный | 21,3 | –112 | – |
| H2O | Молекулярный | 50,2 | – | |
| C (алмаз) | Атомно-ковалентный | 1×0-13 | ||
| Ge | Атомно-ковалентный | 1 - 2 | ||
| NaCl | Ионный | 1×0-15 | ||
| Na | Металлический | 108,3 | 2,4×107 | |
| Al | Металлический | 3,8×107 | ||
| Zn | Металлический | 1,7×107 | ||
| Mo | Металлический | 1,3×107 |
В графите действуют два типа связи: наряду с прочными ковалентными связями в одном направлении кристаллической решетки, в другом направлении действуют лишь слабые силы Ван-дер-Ваальса.
ВЫВОД: определяющее влияние на свойства твердых тел оказывает природа химической связи между частицами.