Химическая связь и свойства кристаллических веществ

Свойства кристаллических веществ зависят от типа химической связи, существующей между частицами. Основные типы кристаллических решеток и зависимость свойств кристаллических веществ от характера сил взаимо- [c.79]

Твердые растворы замещения образуются в том случае, если кристаллические решетки компонентов однотипны и размеры частиц компонентов близки. Необходимым условием образования твердых растворов является также и известная близость химических свойств веществ (одинаковый тип химической связи). Так, в кристалле КС1 ионы хлора могут быть постепенно замещены ионами брома, т. е. можно осуществить практически непрерывный переход вещества от состава КС1 к составу КВг без заметного изменения устойчивости кристаллической решетки. Свойства образующихся твердых растворов непрерывно меняются от КС1 к КВг. Ниже приведены примеры ионных, атомных, молекулярных и металлических твердых растворов замещения. [c.134]

Зависимость свойств веществ от типа химической связи и кристаллической решетки [c.172]

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СВОЙСТВА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ [c.103]

Свойства кристаллических веществ с различным типом химической связи значительно различают ся. Этими свойствами могут быть следующие [c.35]

Исследованиями ученых многих стран установлено, что к соединениям переменного состава относятся не только оксиды, но н субоксиды, халькогениды, силициды, бориды, фосфиды, нитриды, многие другие еорганические вещества, а также органические высокомолекулярные соединения. Во всех случаях, когда сложное вещество имеет молекулярную структуру, оно представляет собой соединение постоянного состава с целочисленными стехиометриче-скими индексами. Некоторые ионные кристаллы и даже атомные кристаллы и металлы могут также подчиняться законам стехиометрии. Но в случае немолекулярных кристаллов, как отмечает Б. Ф. Ормонт, уже не молекула, а фаза т. е. коллектив из Л/о (числа Авогадро) атомов, определяет свойства кристаллической решетки . Он предлагает для подобных веществ расширить формулировку закона постоянства состава Если... в твердом агрегатном состоянии соединение не имеет молекулярной структуры, то в зависимости от строения атомов и вытекающего отсюда строения фазы и характера химической связи в ней состав соединения и его свойства могут сильно зависеть от путей синтеза. Даже при одном и том же составе свойства могут сильно зависеть от условий образования . Б. Ф. Ормонт подчеркнул необходимость исследования зависимости условия образования—состав — строение — свойства,— направленного. на установление связи между условиями образования, химическим и фазовым составом системы, химическим составом и строением отдельных фаз и их свойствами. Нетрудно заметить, что добавление к обычной формуле, закона постоянства состава слов состав срединения зависит от условий его образования ,— лишает закон постоянства состава его смысла. В то же время указание на важность изучения в связи с проблемой стехиометрии не только состава, но и строения твердых веществ представляется очень существенным. [c.165]

В основном в промывочных жидкостях присутствуют кристаллические вещества. Тенденция к правильному расположению частиц в соединении является одним пз важных проявлений химической связи. Правильное (периодическое) пространственное расположение атомов, ионов, молекул в кристалле, т, е. его структура, зависит от вида химической связи, эффективных радиусов ионов, их поляризуемости. От структуры кристаллического вещества в основном зависят такие важные для технологии буровых растворов свойства веществ, как их измельчаемость, форма частиц, химический состав их поверхности, взаимодействующей с дисперсионной средой и химическими реагентами. Несмотря на то что связи [c.11]

За время обучения химии — науки о химических превращениях веществ — учащиеся не получают ответ на главный вопрос почему протекают химические реакции Практически не обсуждается строение и вытекающие отсюда свойства кристаллических веществ, наиболее распространенных среди неорганических соединений. Отсутствие стройной системы изучения фундаментальных основ теории строения и учения о химическом процессе не позволяет раскрыть причинно-следственные связи, и поэтому учащиеся за химическими формулами и уравнениями часто не видят конкретного вещества с присущей ему совокупностью свойств и не видят сущности химического превращения. [c.3]

Рассматривая природу химической связи в кристаллических решетках сложных веществ, следует учитывать, что только ковалентные или только ионные (однотипные — чистые ) связи и решетки маловероятны, определенная составляющая доли ионности или ковалентности неизбежна. Величина ее будет определяться свойствами компонентов, местом атомов элементов в периодической системе. [c.136]

Типы кристаллов. Многие физико-химические свойства кристаллических веществ определяются типом химической связи между образующими их частицами. В соответствии с этой классификацией кристаллы подразделяют на молекулярные, ковалентные, ионные, металлические и смешанные. [c.66]

Вообще физические свойства переходных металлов изменяются в более узком диапазоне, чем простых веществ, образуемых элементами главных подгрупп. Последние, как мы убедились выше, при комнатной температуре могут быть твердыми, жидкими или газообразными, в то время как переходные металлы, за исключением ртути, при комнатной температуре твердые. Большинство переходных металлов имеют довольно высокие температуры плавления, что связано с возможностью использования ими для образования химических связей в кристаллической решетке металла большого числа валентных электронов (в том числе на d-орбиталях). Исключениями являются цинк, кадмий и ртуть — именно потому, что у них -подуровень целиком заполнен. [c.205]

К сожалению, достаточно строгие методы статистической физики в применении к конденсированным фазам еще не дали результатов, пригодных для практических расчетов термодинамических свойств, поэтому приходится прибегать к существенным упрощениям, подменяя истинную природу явления некоторой более или менее правдоподобной моделью. К числу последних относится и рассмотренная ниже модель химической связи в кристаллических телах. Не представляя интереса для теории конденсированного состояния вещества, она дает, однако, возможность связать между [c.80]

Развитие современной кристаллохимии приводит к все большему использованию структурных данных в общей химии. Кристаллохимия, устанавливая взаимное влияние химически однородных атомов при образовании химической связи в кристаллических соединениях, объясняет тем самым зависимость физикохимических свойств от структуры и связывает структуру с основным химическим свойством—реакционной способностью. Поэтому использование закономерностей кристаллохимии открывает эффективные пути синтеза химических соединений с любыми наперед заданными свойствами. В отличие от других физических методов исследования строения вещества, применение рентгенографического метода исследования атомной структуры кристаллов позволяет определять строение сложных соединений, создаваемых синтетической химией. [c.144]

В основе физики твердого тела лежит представление о кристалличности вещества. Все теории физических свойств кристаллических твердых тел основываются на представлении о совершенной периодичности кристаллических решеток. Используя это представление и вытекающие из него положения о симметрии и анизотропии кристаллов, физики разработали теорию электронной структуры твердых тел. Эта теория позволяет дать строгую классификацию твердых тел, определяя их тип и макроскопические свойства. Однако она позволяет классифицировать только известные, исследованные вещества и не позволяет предопределить состав и структуру новых сложных веществ, которые обладали бы заданным комплексом свойств. Эта последняя задача является особо важной для практики, так как ее решение позволило бы создавать материалы по заказу для каждого конкретного случая. При соответствующих внешних условиях свойства кристаллических веществ определяются их химическим составом и типом кристаллической решетки. Изучение зависимости свойств вещества от его химического состава и кристаллической структуры обычно разбивается на следующие отдельные этапы 1) общее изучение кристаллов и кристаллического состояния вещества 2) построение теории химических связей и ее применение к изучению различных классов кристаллических веществ 3) изучение общих закономерностей изменения структуры кристаллических веществ при изменении их химического состава 4) установление правил, позволяющих предопределять химический состав и структуру веществ, обладающих определенным комплексом физических свойств. [c.10]

Молекулы веществ, находящиеся в твердом, жидком и газообразном состоянии, взаимодействуют друг с другом с разными по энергии силами — силы Ван-дер-Ваальса, водородная связь, химическая связь и др. Такое взаимодействие определяет конденсированное состояние вещества. Эти силы приводят к появлению в жидкостях и газах сольватов и ассоциатов, обусловливают диссоциацию молекул и других частиц в любых агрегатных состояниях вещества, они же характеризуют появление структуры (полиэдры, ансамбли полиэдров или кластеры) в веществе в разных его агрегатных состояниях, определяя аморфную или кристаллическую структуру. Межмолекулярное взаимодействие частиц в системе приводит к отклонению их свойств от идеальных. Такие системы называют неидеальными или реальными. Свойства индивидуальных реальных систем (веществ в чистом виде) могут быть рассчитаны с помощью уравнений состояния вещества. Этих уравнений в литературе приведено несколько сотен. Свойства же смесей расчету пй уравнениям состоянию не поддаются. Это определяется сложностью изменения свойств смесей с изменением их состава. [c.220]

Пространственные (сшитые) полимеры резко отличаются по свойствам от линейных и разветвленных полимеров. Они не плавятся без разложения и не могут быть переведены в раствор, поскольку эти процессы связаны для таких полимеров с разрушением прочных химических связей. Свойства пространственных полимеров зависят от длины, числа и регулярности расположения химических сшивающих связей. С увеличением числа таких связей твердость полимера повышается, а значение относительной деформации снижается, т. е. свойства пространственно сшитого полимера приближаются к свойствам кристаллических веществ. [c.17]

Эта тема, открывающая изучение химии в IX классе, имеет весьма важное теоретическое значение. Полученные учащимися ТП класса знания о строении вещества (строении атомов, видах химической связи, типах кристаллических решеток) дают возможность в начале IX класса рассмотреть состояние неорганических веществ в водных растворах, свойства гидратированных ионов, выявить закономерности течения реакций обмена между растворами электролитов. Все это позволяет поднять еще выше теоретический уровень обсуждения фактического материала при изучении всех исследующих тем курса химии в IX классе. [c.118]

На практике выделение -парафинов может проводиться как в результате сорбции измельченным твердым карбамидом, обычно применяемым в виде суспензии в растворителе, так и путем смешения нефтепродукта с гомогенны. раствором карбамида, в результате чего из смеси выделяется белый сметанообразный осадок, после фильтрования и сушки превращающийся в кристаллическое вещество. Кристаллы комплекса обладают гексагональной структурой, в которой молекулы карбамида располагаются спиралеобразно и связываются за счет водородных связей между атомами кислорода и азота смежных молекул, повернутых друг относительно друга на 120° и образующих круглый в сечении канал. Важнейшая особенность структуры комплексов — строго фиксированный диаметр этого канала, лежащий в пределах (5-=-6)-10" мкм. Внутри канала легко могут располагаться линейные молекулы парафина (эффективный диаметр молекулы (3,8- -4,2)-10 мкм] и практически не размещаются молекулы разветвленных парафинов, ароматических углеводородов (эффективный диаметр молекулы около 6- 10 мкм) и т. д. Этим свойством карбамидный комплекс напоминает цеолит. По другим признакам аддукт близок к химическим соединениям. Так, карбамид реагирует с углеводородами в постоянном для каждого вещества мольном соотношении, медленно возрастающем с увеличением длины цепочки, причем для различных гомологических рядов эти соотношения также несколько отличаются. Величины мольных соотношений, хотя и представляющие собой дробные числа (табл, 5.23), напоминают стехио-метрические коэффициенты в уравнении закона действующих масс. С возрастанием длины цепочки увеличивается и теплота образования аддукта. Эго, в частности, проявляется в том, что высшие гомологи вытесняют более низкие 1.3 -аддукта. [c.315]

Хотя способность образовывать комплексы присуща ионам всех металлов, наиболее многочисленные и интересные комплексы образуют переходные элементы. Уже давно стало понятно, что магнитные свойства и окраска комплексов переходных металлов связаны с наличием a-электронов на атомных орбиталях металла. В данном. разделе мы рассмотрим модель химической связи в комплексах переходных металлов, носящую название теории кристаллического поля такая модель очень хорошо объясняет наблюдаемые свойства этих интересных веществ. [c.390]

Электролиз расплавленных солей проводится при температурах, незначительно превышающих температуру их кристаллизации. При таких температурах строение расплавов сохраняет некоторое сходство со строением твердых веществ. Такие свойства веществ, как объем и теплоемкость, упорядоченность кристаллической структуры и др., при плавлении изменяются несущественно. Это объясняется тем, что характер химической связи кристаллических веществ в твердом состоянии-—ионная, ковалентная, металлическая, — сохраняется и для веществ в расплавленном виде. Однако различие существует. При плавлении изменяется характер движения частиц. При повышении температуры степень неупорядоченности, имеющаяся в твердых кристаллах, возрастает и соответственно увеличивается электропроводность. Одновременно нарушается порядок расположения частиц в твердом веществе, т. е. уменьшается дальний порядок. При достижении температуры плавления дальний порядок полностью исчезает и вещество переходит в жидкость, но ближайшее окружение иона в жидком виде — так называемый ближний порядок — остается таким же, как и в твердом теле.. [c.465]

Строение остова отражается структурной формулой соответствующего соединения, которая устанавливается методами химического анализа, синтеза и путем всестороннего исследования свойств вещества. Исходя из структурной формулы, т. е. химического строения, по данным, характеризующим распределение электронной плотности по объему вещества, получаемым методом рентгеноструктурного анализа из интенсивности дифракционных лучей, может быть построена атомная модель любого кристаллического вещества. Как мы отмечали выше, по экспериментальным кривым углового распределения интенсивности можно также определять межатомные расстояния и координационные числа в структуре аморфных веществ. Этим путем, к сожалению, нельзя получать углы между связями, но они могут быть рассчитаны квантовомеханическими методами. Таким образом, оперируя экспериментальными и расчетными данными, можно построить атомарную модель твердого вещества как кристаллического, так и непериодического строения. Особенно интересно создание подобной модели для аморфных веществ, поскольку их структура ре может быть выражена кристаллической решеткой. Построение их модели облегчается наличием остова. [c.163]

В табл. 21.1 перечислены некоторые отличительные свойства металлов и неметаллов. Металлы в конденсированном состоянии обладают характерным металлическим блеском. Ярко выраженные металлические элементы обладают хорошей электро- и теплопроводностью, а также ковкостью и пластичностью. В отличие от металлов неметаллические элементы не имеют блестящей поверхности и, как правило, являются плохими проводниками тепла и электричества. Семь неметаллических элементов существуют в виде двухатомных молекул. В это число входят пять газов (водород, азот, кислород, фтор и хлор), одна жидкость (бром) и одно летучее твердое вещество (иод). Остальные неметаллы при нормальных условиях существуют в кристаллической форме и могут быть твердыми, как, например, алмаз, или мягкими, как сера. Такое разнообразие свойств объясняется характером химической связи, присущим каждому элементу, как это изложено в разд. 8.7, ч. 1. [c.282]

Высокомолекулярные соединения (ВМС) — как природные, составляющие основу -всей живой материи, так и синтетические — вещества, образованные из цепных макромолекул с молекулярны.м весом от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Они построены пз небольших групп (звеньев) атомов, соединенных химическими связями. Разнообразие физических свойств аморфных и кристаллических ВМС определяется химическим составом макромолекул (от него зависит способ их укладки для образования конечных структур) и температурой. Макромолекулы образуют цепи разнообразных равновероятных геометрических форм — конформаций, которые возникают благодаря свободному вращению звеньев [c.284]

Из приведенных примеров следует, что исследование изомерных сдвигов в экспериментах по ядерному гамма-резонансу дает важную информацию о характере химических связей атомов в кристаллической решетке, что является необходимым этапом при проведении структурных исследований твердого тела и создания веществ с заданными физическими свойствами. [c.205]

В соответствии с различием в кристаллической структуре (в особенности в типах химической связи) полиморфные модификации различаются (иногда очень резко) по своим физическим свойствам — плотности, твердости и пластичности, электрической проводимости и пр. Так, графит черного цвета, непрозрачен, проводит электрический ток алмаз — прозрачен, электрический ток практически не проводит. Графит—мягкое вещество, а алмаз — самое твердое из всех известных природных веществ плотность графита 2,22 г/см , алмаш 3,51 г/см . Полиморфные модификации отличаются, иногда очен11 заметно, и по своей химической активности. [c.111]

В самом деле, о природе твердого вещества обычно судят, сопоставляя данные трех видов анализа химического, физико-химического и рентгеноструктурного. Химический анализ позволяет определить состав вещества физико-химический — связь свойств вещества с его составом рентгеноструктурный — структуру вещества. Допустим, что при исследовании ряда образцов какого-нибудь твердого вещества оказывается, что в состав всех этих образцов входят одни и те же элементы и притом в таких весовых отношениях, которые находятся в определенных, довольно узких пределах что различные свойства этих образцов связаны некоторыми взаимосогласующимися закономерностями с изменением их состава в тех же пределах что кристаллическая структура данных образцов одна и та же, хотя размеры кристаллических ячеек закономерно изменяются с изменением состава образцов. [c.170]

Следует отметить и некоторую отстраненность автора от современных теоретических концепций. Квантово-химические представления он использует лишь на уровне теории поля лигандов. Впрочем, такую позицию можно и понять материал, с которым А. Уэллсу приходится иметь дело, настолько широк, что его детальное теоретическое обсуждение в рамках существующих модельных концепций неизбежно привело бы к возникновению непреодолимых противоречий. Да и размер книги не допускает ее дальнейшего разбухания . Последнее относится также к более детальному и последовательному отражению связи между строением и физико-химическими свойствами кристаллических веществ. [c.7]

В науке никогда не исчезал глубокий интерес к вопросу о связи между химическим составом и физическими свойствами кристаллических веществ. Стереохимические исследования прошлого века в этом отношении создали прочную основу наших знаний о химической структуре веи1ества. В нашей стране эти работы связаны с именем А. М. Бутлерова, положившего начало структурной теории углеродсодержащих органических соединений. С другой стороны, другому великому русскому ученому, Е. С. Федорову, принадлежит создание геометрической теории о 230 пространственных группах, по которым располагаются элементарные частицы в кристаллических структурах, и разработка метода кристаллохимического анализа вещества. Однако исключительного успеха кристаллохимические исследования достигают с момента обнаружения диффракцин рентгеновских лучей в кристаллах. Благодаря рентгеновскому анализу, а затем электронографическому анализу и другим физическим методам учение о пространственном расположении атомов сделало огромный шаг вперед. Напомним, что основной закон отражения рентгеновских лучей в кристаллах независимо от Брэгга был сформулирован у нас Ю. В, Вульфом. В наше время учение о пространственной структуре вещества стало основой физического и химического знания. [c.5]

Мы рассмотрели некоторые методы измерения электр ческих свойств кристаллических веществ и исследованв кинетики термического разложения, поскольку имеш с ними связано наибольшее число работ по влияни примесей. Однако следует отметить, что изучение завис] мостей других свойств от содержания примесей предста) ляет не меньший интерес. К ним, например, относятс механические свойства, поведение веществ при высоки давлениях, химическая активность и т. п. [c.100]

Соединения со степенью окисления хлора —1. Характер химической связи, а следовательно, и свойства хлоридов, как и фторидов, закономерно изменяются по группам и периодам элеменюв (см. рис. КЮ). Так, в ряду хлоридов элементов данного периода тип химической связи изменяется от преимущественно ионной в хлоридах типичные металлов до ковалентной в хлоридах неметаллов. Понные хлориды -- твердые кристаллические вещества с высокими температурами плгвления, ковалентные хлориды — газы, жидкости или же легкоплавкие твердые вещества. Промежуточное положение занимают ионно-ковалентные хлориды. [c.287]

Проблема взаимосвязи структуры и свойств вещества затрагивается в книге еще не раз так, для описания кристаллов используются соответственно их структурным особенностям зонная теория или теория вандер-ваальсовых сил, а для объяснения своеобразия координационных соединений последовательно применяются разные подходы электростатическая модель ионной связи, метод ВС (или локализованных МО), теория кристаллического поля и, наконец, теория поля лигандов (или делокализо-ванных МО). Таким образом, читатель получает возможность ознакомиться с проблемами химической связи на самых разных уровнях-от доквантового до современного. [c.7]

Выше (в 12) была рассмотрена зависимость физических свойств кристаллов от вида связи между частицами, находяшими-ся в узлах кристаллической решетки. Следует отметить, что свойства веществ в жидком и газовом состояниях также зависят от характера химической связи в молекулах этих веществ и от массы и ра меров самих молекул. Так, например, вещества ионной природы легче сжижаются и криста.тлпзуются по сравнению с веществами ковалентной природы (при близких массах и размерах молекул тех и других веществ ). С увеличением массы и размеров молекул вещества легче переходят из газового состояние в конденсированное. [c.75]

Типы кристаллических решеток. Выше (см. 5.7) мы отмечали, что специфика химической связи является важнейшим ( зактором, определяющим физико-химические свойства веществ. Поэтому в зависимости от природы частиц в узлах кристаллических решеток и характера связи между ними различают следующие типы кристаллических решеток металлические, ионные, атомные, молекулярные. [c.134]

Как известно, алмаз по своему химическому составу является чистым углеродом, так же как и графит, которые таким образом являются полиморфными модификациями одного и того же элемента, однако свойства их резко различны. Это объясняется отличием в строении их кристаллических структур (рис. 33). Алмаз (рис. 33, а) обладает кубической гранецентрированной решеткой с расстояниями между атомами 0,154 нм постоянная решетки алмаза равна 0,356 нм. Графит (рис. 33,6) имеет гексагональную слоистую решетку расстояние между атомами в слое равно 0,142 нм, а между слоями—0,339 нм. Такое большое расстояние между слоями обусловливает слабость химической связи по этому направлению, благодаря чему графит является рыхлым, мягким веществом — слои легко скользят и отделяются друг от друга. Алмаз >ке, как известно, является самым твердым из всех известных нам веществ. Следует сказать, что это свойство в основном определяет ценность алмаза как материала в самых разнообразных отраслях промышленности (резцы, фрезы, абразивные круга, шл.чфовальные порошлн и пасты. [c.124]

Не существует соединений, содержащих положительно заряженные ионы водорода. В степени окисления -f 1 водород образует только полярные связи. При взаимодействии с активными металлами (К, Na, Са и др.) водород образует гидриды типа NaH, СаНг. Это твердые кристаллические вещества, имеющие ионное строение типа Na l, в состав которых водород входит в виде отрицательно заряженного иона Н . По некоторым физическим свойствам такие гидриды напоминают гало-гениды, но по химическим свойствам они резко отличаются от галогенидов. Например, с водой гидриды энергично взаимодействуют с выделением водорода по уравнению реакции [c.160]