Строение вещества и структура кристаллов Строение вещества

Свойства простых и сложных веществ 1) состав (формула) 2) агрегатное состояние, химическая связь, строение молекул, структура кристаллов 3) способность к перестройке, насколько она выражена (с качественной и количественной стороны) 4) степени окисления, реакции с типичными окислителями и восстановителями 5) отношение к воде (растворимость, взаимодействие) 6) формулы важнейших соединений 7) применение 8) получение. [c.51]

Из структуры кристалла хлорида натрия видно, что числовое соотношение атомов натрия и атомов хлора в твердом хлориде натрия равно 1 1 таким же это отношение является и для газообразного хлорида натрия, что определяется строением молекул данного вещества в газообразном состоянии. Из строения молекул воды следует, что числовое отношение атомов водорода и атомов кислорода равно 2 1. Строго определенное строение кристаллов и молекул обусловливается определенными атомными отношениями элементов, входящих в состав веществ. [c.75]

Как известно, кристаллическое строение веществ характеризуется вполне определенным пространственным расположением в кристалле атомов, ионов или молекул. Поэтому если мысленно соединить линиями эти частицы, то получим некоторую решетчатую структуру, называемую пространственной кристаллической решеткой (рис. 58). Для каждого вещества характерен определенный тип кристаллической решетки и определенное расстояние между частицами. Однако это представление структуры в известной степени является модельным и понятие кристаллическая решетка следует воспринимать как некоторую условность. [c.211]

Из данного параграфа, Kai нам думается, вытекает явная зависимость структур кристаллов простых веществ от строения атомов и совершенная недостаточность геометрических теорий для каких-либо обобщений. [c.363]

Столь тщательное рентгенографическое исследование не является, однако, исчерпывающим и связано с рядом дополнительных трудностей, помимо встречающихся нри определении структуры кристаллов мономерных веществ поэтому до настоящего времени этот метод применялся широко только для очень небольшого числа полимеров. Некоторые сведения, однако, можно получить и без такого тщательного рентгенографического исследования определение периода идентичности в направлении вытягивания и сравнение полученных величин с предполагаемой величиной периода для данной химической структуры при нормальных межатомных расстояниях и углах связи является простым и надежным методом в случае хорошо кристаллизующихся полимеров. Однако нельзя быть уверенным в точности этого метода, поскольку результаты, полученные с его помощью, зависят не только от химического строения, но и от геометрической конфигурации молекул. Не представляется возможным сделать какие-либо обобщения каждый случай нужно рассматривать как самостоятельную проблему. В дальнейшем будут приведены примеры вопросов, возникающих при этих исследованиях. В некоторых случаях для определения химического строения достаточно найти период идентичности, в других—для получения удовлетворительных данных о строении молекулы необходимо тщательное рентгенографическое исследование, включая определение размеров элементарной ячейки и расположения в ней атомов. [c.208]

Электронные лучи применяются также для изучения строения кристаллов. Изучаемое вещество наносят очень тонким слоем на пленку, которую просвечивают электронными лучами. Приведенные на рис. 104, б электронограммы фольги меди и железа показывают отличие в структурах меди (решетка гранецентрированного куба) и железа (решетка объемноцентрированного куба). [c.154]

СК Реальные кристаллы. Описанная в 50 внутренняя структура кристалла, характеризующаяся строгой пространственной периодичностью, представляет собой известную идеализацию. Исследование строения реальных кристаллов показало, что во всяком кристалле эта периодичность всегда несколько нарушена. В реальных кристаллах наблюдаются дефекты структуры. Число этих дефектов ч их тип оказывают влияние на некоторые свойства кристаллических веществ. В ряде случаев эго влияние очень сильно, а некоторые из таких структурно-чувств и тельных свойств имеют очень большое практическое значение. [c.162]

ЧТО огромное разнообразие веществ растительного и животного происхождения образовано весьма небольшим числом химических элементов (углерод, водород, кислород, азот и некоторые другие). К тому же, при одинаковом составе вещества имеют разные свойства. Это означало, что свойства веществ зависят не только от состава, но и от структуры. Если при зарождении химии как науки главным направлением был химический анализ, то с появлением структурной химии — органический синтез. Сегодня структурная химия строится на квантовомеханических представлениях о химической связи, строении молекул и кристаллов, на методах исследования структуры веществ, изучении влияния структуры на свойства веществ и пр. [c.6]

В непосредственной взаимосвязи с локальной симметрией находится трансляционная симметрия, которая указывает на пространственную природу симметрии структурного образования. Аналогично перемещению составляющих молекулы на микроуровне можно представить операции симметрии, связанные с перемещением элементов структуры структурного образования. Важнейшими из указанных операций симметрии являются простая трансляция, винтовая ось, плоскость скольжения. Еще раз отметим необходимость четкого представления особенностей симметрии кристаллов чистых веществ, заключающейся в закономерностях атомного строения, внешней формы и физических свойств кристаллов. Симметрия свойств кристалла обусловлена симметрией его строения. Кристалл может быть совмещен с самим собой путем поворотов, отражений, трансляций — параллельных переносов и других преобразований симметрии, а также комбинаций этих преобразований. [c.184]

Как мы уже отмечали, тип строения вещества определяется прежде всего тем, какие связи соединяют его структурные единицы,—межмолекулярные или межатомные. Мы рассматриваем в этой главе молекулярные соединения, построенные из структурных единиц, связанных сравнительно слабыми межмолекулярными связями, включая в определенных случаях водородные связи. Благодаря этому в твердом состоянии все они -имеют кристаллическую структуру. Твердые молекулярные соединения, построенные из молекул, связанных ван-дер-ваальсовскими связями, называются молекулярными кристаллами. В молекулярных твердых растворах в структуру молекулярных кристаллов входят разные молекулы. Заметим, что с химической точки зрения твердые молекулярные растворы — это молекулярные соединения. [c.20]

Кристаллические и аморфные вещества мы будем рассматривать как два самостоятельных класса твердых веществ. Внутренняя энергия веществ с упорядоченной плотной структурой кристалла минимальна. Тогда как у аморфных веществ, точнее веществ непериодического строения, повыщенный запас энергии. Последние, так же как кристаллы, могут иметь регулярное, т. е. закономерное, хотя и несимметричное строение. Вещества непериодического регулярного строения характерны для живой природы. [c.155]

После открытия Лауэ (1912 г.) дифракции рентгеновских лучей теория кристаллической решетки, которая начала развиваться еще в ХУП в., получила полное экспериментальное подтверждение. Методом рентгеноструктурного анализа были измерены межатомные расстояния и определено положение атомов в кристаллах. При этом было установлено, что структура кристаллов является плотнейшей упаковкой соответствующих структурных единиц и определяется прежде всего размерами этих структурных единиц. Согласно правилу Гольдшмидта (1927 г.), строение кристалла определяется числом его структурных единиц (ионов), отношением их радиусов, а также их поляризационными свойствами. Усиленное изучение связи состава и свойств твердых веществ с их кристаллической структурой привело к формированию новой отрасли химии — кристаллохимии. Кристаллохимические исследования, среди которых выдающееся значение имели работы Л. Полинга, А. В. Шубникова, Н. В. Белова, А. И. Китайгородского, помогли глубже понять природу твердых веществ, раскрыть закономерности, управляющие образованием кристаллических структур, в том числе таких сложных, как структуры силикатов и алюмосиликатов. [c.166]

Строение, как мы уже отмечали (гл. XI), задается составом и энергетическим состоянием вещества. Для кристаллов — это равновесное состояние при данной температуре. Таких состояний для кристаллов имеется ограниченное количество, отсюда ограниченное количество полиморфных модификаций. Но твердые вещества могут находиться в бесчисленном количестве близких друг к другу неравновесных метастабильных энергетических состояний, причем соседние состояния чрезвычайно мало отличаются друг от друга. Именно поэтому отвердевание некристаллических веществ идет не при постоянной температуре, а в довольно широком интервале температур. Мало того, что каждому энергетическому состоянию отвечает своя структура есть такие состояния, каждому из которых отвечает не одна, а множество неодинаковых структур. [c.178]

При изменении параметров состояния температуры и давления твердые вещества индивидуального состава могут переходить из одной структурной формы в другую без изменения стехиометрического состава. Примеры таких переходов — обратимые (энантиотропные) и необратимые (монотропные) превращения модификаций ряда простых веществ и соединений (разд. 33.2.2). Предпосылкой таких процессов является подвижность элементов решетки и перенос вещества, вызванный несовершенством строения твердой фазы. Некоторые свойства твердых веществ определяются не только их структурой и характером дефектов, но и строением микрокристаллитов, в том числе их формой, размерами и составом. Особенно большое влияние строение микрокристаллитов оказывает на механические свойства твердого тела, такие, как твердость, пределы пластической деформации. Проведением специально подобранной твердофазной реакции можно добиться направленного изменения структуры. В результате повышения температуры в достаточно длительного нагревания при постоянной температуре (отжига) можно ускорить рост отдельных кристаллических зерен до больших кристаллов и рекристаллизацию, что обеспечивает улучшение некоторых свойств материала. В отдельных случаях рекристаллизация играет отрицательную роль, например приводит к понижению активности некоторых катализаторов. [c.432]

РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ — метод исследования строения вещества, использующий дифракцию (рассеивание) рентгеновских лучей. Р. а. является основным методом определения структуры кристаллов. Метод основан на дифракции рентгеновских лучей частицами веществ, расположенными в пространстве кристалла. [c.214]

Строение вещества. В этом разделе изучается строение атомов и молекул, а также агрегатные состояния веществ. В экспериментальных исследованиях строения молекул наибольщее применение получил метод молекулярной спектроскопии. При изучении агрегатных состояний рассматриваются взаимодействия молекул в газах, жидкостях и кристаллах. Этот раздел имеет важное значение для фармации. Подавляющее большинство лекарственных веществ представляет собой сложные органические соединения с несколькими функциональными группами в молекуле. Химическая структура соединений определяет их биологическую активность. Установление химической структуры соединений методами молекулярной спектроскопии и выяснение связи с биологической активностью представляют собой важные проблемы фармации. [c.9]

Итак, с помощью структурного анализа возможно определение а) периодической атомной структуры кристалла б) магнитной структуры магнетиков в) динамических нарушений (фонон-ных и магнонных спектров) г) типа и распределений статических структурных дефектов в реальных кристаллах д) структурного механизма фазовых переходов и структурных особенностей метастабильных состояний в твердых телах е) ближнего порядка в аморфных телах и в жидкостях ж) формы и строения частиц в растворах з) структуры газовых молекул и) фазового состава вещества. [c.15]

Изучение анизотропии кристаллов дает ценные сведения об их внутреннем строении и характере связей. Проявление веществом анизотропии доказывает, что его структура представлена правильным пространственным расположением частиц. [c.160]

Чрезвычайно интересным и перспективным оказалось то, что, несмотря на кратковременность сжатия (10 ...10 с), во многих веществах могут протекать различные процессы полиморфные превращения, химические реакции, изменение дефектности структуры и др. Эти превращения в зависимости от условий опыта и строения вещества могут быть как обратимыми, так и необратимыми. Возникновение ударной волны в среде обусловлено тем, что при больших давлениях скорость звука растет с увеличением сжатия. В результате звуковая волна становится все более крутой, пока не возникнет разрывность состояния вещества перед волной и за ней. Область, где имеет место такая разрывность, называется фронтом ударной волны, который представляет собой узкий слой [для ионных кристаллов и металлов, например, ширина фронта равна около (2...3) X Х10 нм], в котором скачком меняются давление, тем- [c.212]

Изложены современные представления о строении атомов, молекул, кристаллов и о природе химической связи рассмотрены методы изучения структуры веществ. [c.2]

Помимо этих двух случаев, обусловленных переохлаждением фаз, а также возможным нарушением правильного строения твердого тела, источником искажений может быть и неупорядоченность структуры кристаллов, так как при охлаждении кристалла до очень низких температур ориентационное торможение становится столь значительным, что упорядочение в расположении молекул может не успевать за охлаждением. Другими словами, беспорядок , созданный при высоких температурах под влиянием энергии теплового движения, при низких температурах бесследно не исчезает, так как возможности перемещения уменьшаются настолько быстро, что упорядочение не наступает, поэтому вещество на всех Стадиях охлаждения не будет находиться в устойчивом равновесии, отвечающем минимуму энергии Гиббса. [c.430]

Строение атомов, структура их электронных оболочек объясняет причины возникновения и существования молекул и кристаллов, химические свойства веществ, а также способность одних веществ превращаться в другие. [c.21]

Следует, однако, подчеркнуть одну принципиальную разницу между структурным анализом кристаллов и дифракционными методами изучения строения вещества в других агрегатных состояниях. Ориентационная неупорядоченность молекул в газах и жидкостях и неупорядоченность структурных элементов в стеклах позволяют получать из дифракционных данных лишь картину строения, усредненную по всем возможным ориентациям. Пространственную архитектуру молекул (в случае газов и жидкостей) или структуры в целом (в случае стекол) приходится восстанавливать, пользуясь приемами индукции, а не дедукции. [c.130]

Процесс кристаллизации начинается с выделения из пересыщенного раствора мельчайших частиц кристаллизующегося вещества — зародышей кристаллов. Они способны расти, причем рост кристаллов происходит наиболее легко на острых углах первоначальных зародышей. На микрофотографиях при большом увеличении наблюдается спиральная структура поверхности кристаллов ларафиновых углеводородов. Механизм роста кристаллов индивидуальных парафинов нормального строения и их смесей объясня- ет дислокационная теория 1[4, 5]. [c.118]

Химический функциональный анализ далеко не всегда позволяет однозначно установить структуру органических соединений. Некоторые группы дают сходные реакции. Иногда вещества в условиях определения оказываются неустойчивыми. Функциональный анализ не нозволяет судить о составе смесей, числе тех или иных групп и о макроструктуре вещества (простраиствеином строении, структуре кристаллов или жидкости, межмолекулярных взаимодействиях и т, п.). Вследствие этого существенную роль в исследовании строения и свойств соединений играют физико-химические, или инструментальные, методы анализа спектральные, электрохимические, хроматографические, радиометрические и др. Для установления структуры вещества чаще всего используют методы, основанные на взаимодействии вещества или смеси веществ, их растворов с различного вида излучениями. К ним относятся ультрафиолетовая, видимая, инфракрасная спектроскопия, метод люми-иесценцин, оптический и рентгеновский спектральный анализ, рефрактометрия, поляриметрия, метод ядерного магнитного резонанса. На взаимодействии с магнитным полем основан метод электронного парамагнитного резонанса, а последовательно с электрическим и магнитным — масс-спектрометрия. Некоторые из этих методов рассмотрены в посебии. [c.82]

Массовая доля неорганических примесей в исходном веществе <0,005% и неоднородна по элементам. Вопрос о механизме роста кристаллов ADP и ему изоморфных в присутствии примесей неоднократно рассматривался с точки зрения изменения морфологии кристаллов [2, 3, 4]. Экспериментально установлено, что наиболее существенное влияние на габитус кристаллов оказывают трехвалентные ионы переходной группы железа. Основным вопросом, связанным с ростом кристаллов и их очисткой от примесей, является вопрос о структуре примесной частицы в растворе при разных его параметрах (пересыщение, концентрация, значение pH, температура и т. д.), о механизме ее действия на рост кристалла, о строении частицы и месте размещения в структуре кристалла при ее захвате в процессе роста. В работе [2] предполагалось действие комплексов РеНР04+ на рост ADP в кислых растворах и замещение ими ионов NH4+. В случае ионов Сг + аналогичный комплекс существует в кислых растворах и вызывает выклинивание кристаллов, а при pH выше 4,5 образуются новые комплексы на основе НР04 -, не дающие этого эффекта. Авторы работы [5] считают возможной примесной частицей при введении СгС1з в раствор ADP комплекс [Сг(Н20)4(0Н)2]+, который вместе с С1 образует новые РВС-векторы в сетках 701 , 702 и 502 кристаллов ADP. Параллельно этим сеткам размещается примесь, захваченная кристаллом при ее неполной десорбции. На основе изучения мессбауэровских спектров делается вывод о вхождении в кристалл ADP изолированных ионов Fe в пустоты структуры [6]. [c.59]

В отношении внутреннего строения различие между кристаллическим и аморфным состояниями вещества состоит в следую1И,ем. Упорядоченное расположение частиц в кристалле, отражаемое элементарной ячейкой, сохраняется на больших участках кристаллов, а в случае хорошо образованных кристаллов — во всем их объеме. В аморфных телах упорядоченность н раеположеиии частиц наблюдается только на очень малых участках. Кроме того, в ряде амор(()иых тел даже эта местная упорядоченность носит лишь приблизительный характер. Это различие можно коротко сформулировать следующим образом структура кристаллов характеризуется дальним порядком, структура аморфных 1СЛ — бли ж н и м. [c.164]

При низких температурах смазочные масла зачастую приобретают вязкость, в несколько раз превышающую значение вязкости, вычисленное на основе кривых температурной зависимости, и изменяют значения вязкости от внешних условий. Это отклоцение объясняется появлением в исследуемой системе ясно выраженной структуры, в соответствии с чем определяемая в этих условиях вязкость носит название структурной вязкости. Структуру следует понимать как образование нитей, сеток, ячеек и т. д. из веществ кристаллического, коллоидного строения, пронизывающих частично или полностью весь объем жидкости и сохраняющих более или менее равномерное состояние распределения в жидкости. Образование таких структур в нефти-и ее фракциях возможно при выделении кристаллов парафина, наличии большого количества нерастворенных асфальтенов, карбенов, при эмульгировании нефти с водой и т. д. [c.44]

Молекулярное строение кристаллизующихся углеводородов обуславливает различную способность их к плотной упаковке при кристаллизации и образованию твердых растворов различной структуры. Исследования структуры кристаллов, образующихся при кристаллизации углеводородов разных гомологических рядов, показали /27/, что при кристаллизации из растворов нефтяных фракций все они образуют кристаллы орторомбиче-ской формы со ступенчатой слоистостью кристаллов, т.е. каждый новый слой кристаллизуется на предыдущем, образуя пирамиду из параллельных ромбических плоскостей. Наибольшие размеры и число ромбических плоскостей имеют кристаллы нормальных алканов. Наличие нафтеновых и особенно ароматических структур в составе молекул кристаллизующегося вещества приводит к уменьшению размеров и слоистости образующихся кристаллов. При совместной кристаллизации углеводородов различных гомологических рядов повторяются эти же закономерности образуются смешанные кристаллы переменного состава орторомбической структуры, при этом чем больше циклических углеводородов, тем меньше размеры кристаллов и число наслоений. Способность циклических углеводородов (циклоалканов и аренов) образовать смешанные кристаллы с алканами обусловливается наличием в их молекулах длинных алкильных цепей в основном нормального строения. При отсутствии таких цепей циклические углеводороды кристаллизуются при значительно более низких температурах. [c.27]

При переходе вещества в твердое состояние молекулы независимо от конфигурации их остова и размеров могут служить нульмерными структурными единицами в молекулярных кристаллах, включая кристаллы соединений включения, обладающих структурой островного, цепочечного, слоистого и каркасного типа. Как мы уже видели, молекулы трехмерного строения, вроде Р458, неоцен-тана С (СНз) 4 или адамантана — симметричного трициклодекана С10Н16, в строении соответствующих молекулярных кристаллов играют роль точечных, нульмерных структурных единиц. Длинные цепочечные молекулы, например углеводорода —СшНза или полиэтилена, в соответствующих молекулярных кристаллах обычно складываются во вторичные структурные единицы, такие как слои в структуре кристаллов нормальных парафинов. [c.90]

К настоящему времени получены фторид Хер1 и оксофторид ХеОРа. Это — бесцветные кристаллические вещества. При обычных условиях тетрафторид Хер4 устойчив плавится при 114°С без заметного разложения. Теплота образования кристаллического ХеР< составляет Д 298=—252 кдж моль, пл. 4,04 г см . Структура кристаллов тетрафторида ксенона показана на рис. 250. Молекула ХеР имеет плоское квадратное строение. [c.614]

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ — термодинамически устойчивое состояние веще-стпа, промежуточное по своим свойствам между жидким состоянием и кристаллическим. На диаграмме состояния Ж- к. всегда имеют четкую замкнутую область устойчивого существования. Известно около 3000 органических веществ, способных к образованию Ж- к. Молекулы этих веществ имеют удлиненную форму, а наличие боковых ответвлений сокращает область существования Ж. к. Для Ж. к. известны две структурные формы существования 1) нематическая форма, при которой молекулы вытянуты параллельно друг другу, и 2) смектическая форма, в которой молекулы образуют слои, располагаясь перпендикулярно к плоскости этих слоев. Некоторые коллоидные системы, например водные растворы мыл, дают образования типа Ж. к., называемые лиотропными. По мере увеличения количества растворителя система становится сначала смектической, затем нематической и, наконец, переходит в изотропную жидкость. В смектических мыльных растворах молекулы мыла образуют двойные слои, обращенные полярными группами к воде, выполняющей роль прослойки между этими двойными слоями. Наличие такой структуры объясняет моющее действие мыльных растворов. Исследование Ж- к. имеет важное значение для теории строения вещества и представляет большой интерес для техники, био-логин медицины. [c.97]

Отмеченные обстоятельства требуют более глубокого, чем ранее, ознакомления студентов-химикрв с вопросами строения вещества на первом курсе вузов. С этой целью написана данная книга. В ней изложены современные представления о строении атомов, молекул, кристаллов и природе химической связи рассмотрены некоторые методы исследования структуры. При изложении методов структурного исследования основное внимание уделено газовой электронографии. Это сделано по двум причинам. Во-первых, электронография, использующая дифракцию электронов, на наш взгляд, является наиболее яркой иллюстрацией представления о волновых свойствах материальных частиц, лежащего в основе квантовой механики. Во-вторых, [c.3]

Второе предположение сводится к преставлению о квазикристал-лической структуре, жидкости каждая молекула окружена соседними, которые располагаются вокруг нее почти так же, как и в кристалле того же вещества. Однако во втором слое появляются отклонения от упорядоченности, которые увеличиваются по мере отдаления от первоначально взятой молекулы иначе говоря, отступление от правильного расположения по мере удаления от данной молекулы систематически возрастает и на большом расстоянии становится очень значительным — в жидкости существует ближний порядок. Этим строение жидкости отличается От строения кристаллов, характеризующегося строгой повторяемостью одного и того же элемента структуры (иона, атома, группы атомов, молекул) во всех направлениях, т. е. дальним порядком. Таким образом, при Тжидкость является искаженным кристаллом, в котором утрачен дальний порядок. [c.278]

В качестве примера кристаллических веществ, внутренняя структура которых отвечает ионной решетке, рассмотрим хлористый натрий. На рисунке V-8 схематически представлено строение элементарной ячейки этого вещества. Принимая сферическую форму ионов с определенными эффективными радиусами, внутреннюю структуру кристалла Na l следует представлять себе как плотную упаковку шаров различного радиуса. Так, эффективный радиус катиона натрия равен 0,98 A, а аниона хлора— 1,81 А (радиус катиона, как правило, меньше радиуса аниона). На рисунке V-9 представлена структура Na l в виде модели, в которой соблюдены соотношения размеров ионов при их плотной упаковке. [c.121]

Изучение химии начинается с рассмотрения структуры атомов, объясняющей периодичность в изменении свойств элементов, т. е. суть периодического закона химических элементов, открытого Д. И. Менделеевым (1869). Без знания строения атомов невозможно понять причины возникновения между ними химических связей, приводящих к образованию многоатомных частиц молекул и кристаллов, составляющих вещества. Изучение же химических связей, в свою очередь, позволяет объяснить многие свойства веществ, их поведение по отношению друг к другу, т. е. позволяет понять причины и возможности преврэщений одних веществ в другие — закономерности протекания химических процессов. Все это является необходимой основой для правильного понимания и предвидения свойств химических элементов и их соединений, многие из которых применяются в текстильной, легкой и пищевой промышленности. [c.6]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология