Типи зв’язків у кристалах

Кристали утворюються в результаті взаємодії їх складових елементів (атомів, іонів, молекул). При цьому відбувається формування просторової конструкції, яка забезпечує мінімум потенціальної енергії.

Тип кристалічної гратки визначається оптимальним співвідношенням протилежно діючих сил тяжіння і відштовхування. Тобто, домінуючими силами в кристалах є електричні.

Хімічний зв’язок обумовлений взаємодією зовнішніх валентних електронів.

Іонний (гетерополярний) тип зв’язку – малоспрямований і виникає в результаті електростатичної взаємодії різнойменно заряджених іонів, кожен з яких оточений максимальною кількістю іонів протилежного заряду.

Для структур з таким типом зв’язку характерні середні (6) та зрідка високі (8) координаційні числа і, в основному, щільніші упаковки. Це оксиди, силікати, галогеніди та інш. (наприклад – NaCl, CaF₂, FeO).

Ковалентний (гомеополярний) тип зв’язку – здійснюється за рахунок спарених (усуспільнених) електронів. Тобто, два зовнішніх електрона з протилежними спінами належать одночасно двом атомам. Зв’язок строго направлений. Друга назва – атомний зв’язок.

Для структур з таким типом зв’язку характерні малі координаційні числа. Це, в першу чергу, елементи IV-ї групи таблиці Мендєлєєва.

Приклад – алмаз:

За правилом Юм-Розері: к.ч. = 8 –N= 8 – 4 = 4(для алмазу, тобто вуглецю), де N –номер групи періодичної системи.

Сам зв’язок найміцніший серед усіх відомих, тому це тверді, міцні кристали з високою температурою плавлення. Ковалентні кристали – напівпровідники або діелектрики.

Металічний тип зв’язку – заснований на колективізації валентних електронів усіх атомів. Ці електрони не зв’язані з конкретними атомами, переміщуються по усьому кристалу, формуючи у просторі «електронний газ» усередині упорядкованого каркасу з позитивно заряджених атомних ядер.

Металічний зв’язок сферично симетричний, тому йому притаманні великі к.ч. =12, min 8. Структури кристалів щільноупаковані.

Такі кристали тепло- та електропровідні, мають малий коефіцієнт теплового розширення. Поверхня кристалів має характерний металічний блиск. Типові представники – метали.

Ван-дер-Ваальсовий тип зв’язку – має міжмолекулярний характер взаємодії, тобто, дисперсну взаємодію між нейтральними атомами або молекулами. Цей зв’язок – взаємодія слабкого тяжіння електричних диполів. Його інша назва – молекулярний зв’язок.

У електричному відношенні ці з’єднання діелектрики. Малостійкі, легко руйнуються під тепловим впливом, внаслідок чого мають низьку температуру плавлення. Характеризуються малими координаційними числами.

Типові представники – отверділі гази H₂, O₂, N₂, Ar, Ne та з’єднання CO₂, CH₄, HCl.

Водневий зв’язок – похідний представник молекулярного (Ван - дер - Ваальсового) зв’язку. Здійснюється атомом водню води за рахунок його електростатичного тяжіння до атому кисню з сусідньої молекули води.

Такий зв’язок водень може здійснювати і з фтором, азотом, хлором та інш. Спостерігається як у рідкому, так і в кристалічному (лід) стані. Важливу роль цей вид зв’язку відіграє в органічних сполуках.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Приклад практичного застосування методу симетрії для аналізу мікроструктур промислових сплавів	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.