Հոդվածներ

12.7. Բյուրեղային պինդ մարմինների տեսակները. Մոլեկուլային, իոնական և ատոմային


Ուսուցման նպատակները

  • Բացահայտեք տարբեր տեսակի պինդ նյութեր:

Որպես հասարակություն ՝ մենք երբեմն իրերն ընդունում ենք որպես տրված: Օրինակ, հաճախ ենթադրվում է, որ մենք էլեկտրական էներգիա կստանանք, երբ վարդակից միացնում ենք էլեկտրական վարդակին: Լարը, որը բաղկացած է այդ ելքից, գրեթե միշտ պղինձ է ՝ նյութ, որը լավ է անցկացնում էլեկտրաէներգիան: Պինդ պղնձի եզակի հատկությունները թույլ են տալիս էլեկտրոնները ազատորեն հոսել մետաղալարով և ցանկացած սարքի մեջ, որի միջոցով մենք այն միացնում ենք: Այդ ժամանակ մենք կարող ենք վայելել երաժշտություն, հեռուստատեսություն, համակարգչային աշխատանք կամ ցանկացած այլ գործողություն, որը մենք ցանկանում ենք ձեռնարկել: Այնուամենայնիվ, առանց այդ պղնձե մետաղալարի հնարավոր չէր այս գործողությունները և էլեկտրաէներգիայի հրաշքը:

Բյուրեղային պինդ նյութերի դասեր

Բյուրեղային նյութերը կարելի է նկարագրել դրանցում առկա մասնիկների տեսակների և մասնիկների միջև տեղի ունեցող քիմիական կապի տեսակների միջոցով: Բյուրեղները չորս տեսակի են. (1) իոնային, (2) մետաղական, (3) կովալենտային ցանցև (4) մոլեկուլային, Հատկությունները և յուրաքանչյուր տիպի մի քանի օրինակներ նշված են հետևյալ աղյուսակում և նկարագրված են ստորև բերված աղյուսակում:

Բյուրեղային պինդ նյութի տեսակըՕրինակներ (բանաձևեր)Հալման կետ (° C)Եռման նորմալ կետ (° C)
Աղյուսակ ( PageIndex {1} ). Բյուրեղային պինդ նյութեր. Հալման և եռման կետեր
Իոնիկ ( ce {NaCl} )8011413
( ce {CaF_2} )14181533
Մետաղական ( ce {Hg} )-39630
( ce {Na} )371883
( ce {Au} )10642856
( ce {W} )34105660
Կովալենտ ցանց ( ce {B} )20763927
( ce {C} ) (ադամանդ)35003930
( ce {SiO_2} )16002230
Մոլեկուլային ( ce {H_2} )-259-253
( ce {I_2} )114184
( ce {NH_3} )-78-33
( ce {H_2O} )0100

Իոնային բյուրեղներ - Իոնային բյուրեղի կառուցվածքը բաղկացած է դրական լիցքավորված կատիոններից և բացասաբար լիցքավորված անիոններից (տե՛ս ստորև նկարը): Իոնները կարող են լինել կամ մոնատոմիկ, կամ պոլիատոմիկ: Ընդհանրապես, իոնային բյուրեղները առաջանում են 1-ին կամ 2-րդ խմբի մետաղների և 16-րդ կամ 17-րդ խմբի ոչ մետաղների կամ ոչ մետաղական պոլիատոմական իոնների համադրությունից: Իոնային բյուրեղները կոշտ և փխրուն են և ունեն հալման բարձր կետեր: Իոնային միացությունները էլեկտրաէներգիան չեն փոխանցում որպես պինդ մարմին, բայց էլեկտրաէներգիան վարում են հալված կամ ջրային լուծույթի մեջ:

Նկար ( PageIndex {1} ) ՝ ( ce {NaCl} ) բյուրեղ:

Մետաղական բյուրեղ - Մետաղական բյուրեղները բաղկացած են մետաղական կատիոններից, որոնք շրջապատված են շարժական վալենտային էլեկտրոնների «ծովով» (տես ստորև նկարը): Այս էլեկտրոնները, որոնք նաև կոչվում են որպես տեղայնացված էլեկտրոններ, չեն պատկանում որևէ մեկ ատոմի, բայց ունակ են շարժվել ամբողջ բյուրեղի միջով: Արդյունքում, մետաղները էլեկտրաէներգիայի լավ հաղորդիչ են: Ինչպես երեւում է վերևում բերված աղյուսակում, մետաղական բյուրեղների հալման կետերը ընդգրկում են լայն շրջանակ:

Նկար ( PageIndex {2} ). Մետաղական բյուրեղային ցանցը ՝ ազատ էլեկտրոններով, կարող է շարժվել մետաղի դրական ատոմների մեջ:

Կովալենտային ցանցի բյուրեղներ - Կովալենտային ցանցի բյուրեղը բաղկացած է բյուրեղի ցանցային կետերում գտնվող ատոմներից, յուրաքանչյուր ատոմը կովալենտորեն կապվում է իր ամենամոտ հարևանի ատոմների հետ (տես ստորև նկարը): Կովալենտորեն կապված ցանցը եռաչափ է և պարունակում է շատ մեծ քանակությամբ ատոմներ: Networkանցային պինդ նյութերը ներառում են ադամանդը, որձաքարը, շատ մետալոիդներ և անցումային մետաղների և մետալոիդների օքսիդները: Անցի պինդ նյութերը կոշտ և փխրուն են, հալման և եռման ծայրաստիճան բարձր կետերով: Բաղկացած լինելով ոչ թե իոններից, այլ ատոմներից ՝ նրանք էլեկտրաէներգիա չեն փոխանցում ոչ մի նահանգում:

Նկար ( PageIndex {3} ). Ադամանդը ցանցային պինդ է և բաղկացած է ածխածնի ատոմներից, որոնք կրկնակի եռաչափ ձևով միմյանց հետ կովալենտորեն կապվում են: Ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմ ստեղծում է մեկ կովալենտ կապեր քառակողմ երկրաչափության մեջ:

Մոլեկուլային բյուրեղներ - Մոլեկուլային բյուրեղները սովորաբար բաղկացած են բյուրեղի ցանցային կետերում գտնվող մոլեկուլներից, որոնք միասին պահվում են համեմատաբար թույլ միջմոլեկուլային ուժերի կողմից (տե՛ս նկարը ստորև): Միջմոլեկուլային ուժերը կարող են լինել ցրման ուժեր ոչ բևեռային բյուրեղների դեպքում, կամ դիպոլային-դիպոլային ուժեր բևեռային բյուրեղների դեպքում: Որոշ մոլեկուլային բյուրեղներ, ինչպիսիք են սառույցը, ունեն մոլեկուլներ, որոնք միասին պահվում են ջրածնի կապերով: Երբ ազնիվ գազերից մեկը սառչում և ամրանում է, ցանցի կետերը ոչ թե մոլեկուլներ են, այլ առանձին ատոմներ: Բոլոր դեպքերում, մասնիկները միասին պահող միջմոլեկուլային ուժերը շատ ավելի թույլ են, քան իոնային կամ կովալենտային կապերը: Արդյունքում, մոլեկուլային բյուրեղների հալման և եռման կետերը շատ ավելի ցածր են: Իոնների կամ ազատ էլեկտրոնների պակասի պատճառով մոլեկուլային բյուրեղները թույլ էլեկտրական հաղորդիչներ են:

Նկար ( PageIndex {4} ). Սառույցի բյուրեղի կառուցվածքը:

Պինդ մարմինների չորս հիմնական դասերի որոշ ընդհանուր հատկություններ ամփոփված են Աղյուսակում: ( PageIndex {2} ):

Աղյուսակ ( PageIndex {2} ). Պինդ մարմինների հիմնական դասերի հատկությունները
Ionic SolidsՄոլեկուլային պինդ նյութերԿովալենտային պինդ նյութերՄետաղական պինդ նյութեր
* Կան բազմաթիվ բացառություններ: Օրինակ ՝ գրաֆիտը ածխածնի հարթություններում ունի համեմատաբար բարձր էլեկտրական հաղորդունակություն, իսկ ադամանդը ՝ հայտնի նյութերից ամենաբարձր ջերմային հաղորդունակությունը:
ջերմության և էլեկտրաէներգիայի վատ դիրիժորներջերմության և էլեկտրաէներգիայի վատ դիրիժորներջերմության և էլեկտրաէներգիայի վատ հաղորդիչները *ջերմության և էլեկտրաէներգիայի լավ հաղորդիչներ
համեմատաբար բարձր հալման կետցածր հալման կետբարձր հալման կետհալման կետերը մեծապես կախված են էլեկտրոնի կազմաձևից
կոշտ, բայց փխրուն; փշրվել սթրեսի տակփափուկշատ կոշտ ու փխրունսթրեսի պայմաններում հեշտությամբ դեֆորմացվում; ճկուն և հնազանդ
համեմատաբար խիտցածր խտությունցածր խտությունսովորաբար բարձր խտություն
ձանձրալի մակերեսձանձրալի մակերեսձանձրալի մակերեսփայլուն

Օրինակ ( PageIndex {1} )

( Ce {Ge} ), ( ce {RbI} ), ( ce {C6 (CH3) 6} ) և ( ce {Zn} ) դասակարգել իոնային, մոլեկուլային, կովալենտ կամ մետաղական պինդ մարմիններ և դասավորեք դրանք ՝ հալման կետերն ավելացնելու նպատակով:

Հաշվի առնելով: միացություններ

Խնդրել էհալման կետերի դասակարգում և կարգ

Ստրատեգիա:

  1. Տեղադրեք բաղադրիչ տարրը (տարրերը) պարբերական աղյուսակում: Ելնելով նրանց դիրքերից ՝ կանխատեսեք, թե արդյոք յուրաքանչյուր պինդ նյութ է իոնային, մոլեկուլային, կովալենտային կամ մետաղական:
  2. Պինդ մարմինները դասավորեք ըստ ձեր դասակարգման հիման վրա հալման կետերի ավելացման ՝ սկսած մոլեկուլային պինդ նյութերից:

Լուծում:

Ա. Գերմանիում կայանում է հենց Si- ի տակ գտնվող p բլոկում, կիսամետաղական տարրերի անկյունագծային գծի երկայնքով, ինչը թույլ է տալիս ենթադրել, որ տարրական Ge- ն, ամենայն հավանականությամբ, կունենա նույն կառուցվածքը, ինչ Si- ն (ադամանդի կառուցվածքը): Այսպիսով Ge- ն հավանաբար ա կովալենտ պինդ.

RbI պարունակում է 1 խմբի մետաղ և 17 խմբի ոչ մետաղ իոնային պինդ նյութ պարունակող Rb+ եւ ես իոնները

Բաղադրությունը ( ce {C6 (CH3) 6} ) ածխաջրածին է (հեքսամեթիլբենզոլ), որը բաղկացած է մեկուսացված մոլեկուլներից, որոնք կազմվում են մոլեկուլային պինդ նյութ առանց նրանց կովալենտ կապերի:

Ն d- բլոկի տարր է, այնպես որ այդպես է մետաղական պինդ նյութ.

Բ. Այս նյութերի դասավորումը հալման կետերի ավելացման համար պարզ է, բացառությամբ մեկ բացառության: Մենք ակնկալում ենք Գ6(CH3)6 ունենալ հալման ամենացածր կետը, իսկ Ge- ն ՝ հալման ամենաբարձր կետը, որի միջև RbI- ն է: Մետաղների հալման կետերը, սակայն, դժվար է կանխատեսել ՝ հիմնվելով մինչ այժմ ներկայացված մոդելների վրա: Քանի որ Zn- ն ունի լիարժեք վալենտային թաղանթ, այն չպետք է ունենա հալման հատկապես բարձր կետ, ուստի ողջամիտ ենթադրություն է

Գ6(CH3)6

Հալման փաստացի կետերը C են6(CH3)6, 166 ° C; Zn, 419 ° C; RbI, 642 ° C; և Ge, 938 ° C: Սա համաձայն է մեր կանխատեսման հետ:

Ercորավարժություններ ( PageIndex {1} )

Դասակարգել CO2, BaBr2, GaAs և AgZn– ը որպես իոնային, կովալենտային, մոլեկուլային կամ մետաղական պինդ մարմիններ և ապա դրանք դասավորելու համար ՝ հալման կետերն ավելացնելու նպատակով:

Պատասխանել

CO2 (մոլեկուլային) 2 (իոնային)

Իրական հալման կետերն են ՝ CO2, մոտավորապես -15,6 ° C; AgZn, մոտ 700 ° C; BaBr2, 856 ° C; և GaAs, 1238 ° C:

Ամփոփում

  • Իոնային բյուրեղները կազմված են փոփոխական դրական և բացասական իոններից:
  • Մետաղական բյուրեղները բաղկացած են մետաղական կատիոններից, որոնք շրջապատված են շարժական վալենտային էլեկտրոնների «ծովով»:
  • Կովալենտային բյուրեղները կազմված են ատոմներից, որոնք կովալենտորեն կապված են միմյանց հետ:
  • Մոլեկուլային բյուրեղները միասին են պահվում թույլ միջմոլեկուլային ուժերի կողմից:

Աջակցություններ և ներդրումներ


12.7. Բյուրեղային պինդ մարմինների տեսակները. Մոլեկուլային, իոնական և ատոմային

Այս բովանդակությունը դիտելու համար անհրաժեշտ է J o VE- ի բաժանորդագրություն: Դուք կկարողանաք տեսնել միայն առաջին 20 վայրկյանները:

JoVE վիդեո նվագարկիչը համատեղելի է HTML5 և Adobe Flash համակարգերի հետ: Հին զննարկիչները, որոնք չեն աջակցում HTML5 և H.264 վիդեո կոդեկները, դեռ կօգտագործեն Flash- ի վրա հիմնված վիդեո նվագարկիչ: Խորհուրդ ենք տալիս այստեղ ներբեռնել Flash- ի ամենավերջին տարբերակը, բայց մենք աջակցում ենք բոլոր 10 և բարձր տարբերակները:

Եթե ​​դա չի օգնում, տեղյակ պահեք մեզ:

Մոլեկուլային պինդ մարմինները բյուրեղային պինդ մարմինների մի տեսակ են, որոնց բաղադրիչ մասնիկները ունեն մոլեկուլները կամ ատոմները և միասին պահվում են ոչ իոնային միջմոլեկուլային ուժերի կողմից, ինչպիսիք են ջրածնի կապերը, ցրման ուժերը կամ դիպոլի & # 8211 դիպոլի փոխազդեցությունները: & # 160

Այս միջմոլեկուլային ուժերի ուժը թելադրում է մոլեկուլային պինդ մարմինների հատկությունները: Ընդհանուր առմամբ, այդ պինդ մարմինները ձգտում են լինել փափուկ, ունեն ցածր հալման կետեր և ունեն ցածր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակություն:

Ոչ բևեռային կամ ցանցային ոչ բևեռային մոլեկուլային պինդ մարմինները, ինչպիսիք են ամուր ազոտը կամ չոր սառույցը, հիմնականում պահվում են միասին ցրման թույլ ուժերի միջոցով: Նման պինդ մարմինները ունեն շատ ցածր հալման կետեր և հեշտությամբ վսեմ:

Բևեռային մոլեկուլային պինդ մարմինները, ինչպիսիք են սառույցը և պինդ ծծմբի երկօքսիդը, ցուցադրում են ջրածնի կապեր և դիպոլի և # 8211 դիպոլի փոխազդեցություններ: Նման պինդ մարմիններն ունեն համեմատաբար ավելի բարձր հալման կետեր և գոյություն ունեն որպես փափուկ պինդ նյութեր կամ ցնդող հեղուկներ ստանդարտ ջերմաստիճանում և ճնշման տակ: & # 160

Մեկ այլ օրինակ, թե ինչպես է միջմոլեկուլային ուժերի ուժը ազդում մոլեկուլային պինդ նյութերի հատկությունների վրա, նկարագրված է պինդ յոդով: & # 160

Ավելի մեծ մոլեկուլների միջև որոշակի միջմոլեկուլային ուժերի ուժեղ ուժը արտացոլվում է յոդի և # 8217 հատկությունների մեջ: Չնայած երկուսն էլ ոչ բևեռային պինդ մարմիններ են, յոդի և # 8217 հալման կետը էապես բարձր է, քան պինդ ազոտի:

Իոնային պինդ մարմինները բյուրեղային պինդ մարմիններ են `էլեկտրական լիցքավորված տեսակների կամ իոնների, որպես ուժեղ էլեկտրաստատիկ ուժերի հետ միասին պահվող բաղադրիչ մասնիկների: Օրինակ ՝ նատրիումի քլորիդը իոնային պինդ նյութ է, որը բաղկացած է նատրիումի կատիոններից և քլորիդային անիոններից:

Իոնային պինդ նյութերի փաթեթավորումը առավելագույնի է հասցնում փոխադարձաբար լիցքավորված իոնների փոխազդեցությունը և նվազագույնի է հասցնում նույն լիցքի իոնների միջև փոխազդեցությունը: Սա հաճախ պատկերացվում է որպես իոնների մի ամբողջություն վանդակավոր կետերի վրա և իրար հակասող իոնները, որոնք զբաղեցնում են նրանց կամ դրանց միջև տարածությունների մի մասը կամ միջանկյալ տեղերը:

Ուժեղ կուլումբիական փոխազդեցությունների շնորհիվ իոնային պինդ մարմիններն ունեն հալման բարձր ջերմաստիճան: Իոնային փոխազդեցությունները սովորաբար ուժեղանում են լիցքի ավելացման կամ իոնների չափի նվազման հետ: & # 160

Օրինակ ՝ ցեզիումի քլորիդը հալվում է 645 & # 176C ջերմաստիճանում և նատրիումի քլորիդը հալվում է 801 & # 176C ջերմաստիճանում, ինչը կարող է վերագրվել ավելի փոքր նատրիումի կատիոնին, որը հնարավորություն է տալիս ավելի մոտ փաթեթավորում: Կալցիումի օքսիդը, որն ունի ավելի բարձր իոնային լիցքեր, հալվում է 2572 և # 176C ջերմաստիճանում:

11.16. Մոլեկուլային և իոնային պինդ նյութեր

Բյուրեղային պինդ մարմինները բաժանված են չորս տեսակի ՝ մոլեկուլային, իոնային, մետաղական և կովալենտային ցանց ՝ կազմված միավորների տեսակի և դրանց միջմասնիկների փոխազդեցությունների հիման վրա:

Մոլեկուլային պինդ նյութեր

Մոլեկուլային բյուրեղային պինդ մարմինները, ինչպիսիք են սառույցը, սախարոզը (սեղանի շաքար) և յոդը, պինդ նյութեր են, որոնք կազմված են չեզոք մոլեկուլներից ՝ որպես դրանց բաղադրիչ միավորներ: Այս մոլեկուլները միասին պահվում են թույլ միջմոլեկուլային ուժերի կողմից, ինչպիսիք են Լոնդոնի ցրման ուժերը, դիպոլ-դիպոլի փոխազդեցությունները կամ ջրածնի կապերը, որոնք թելադրում են դրանց հատկությունները (աղյուսակ 1):

Տարբեր բյուրեղներում առկա միավորների միջև գրավիչ ուժերի ուժեղ կողմերը շատ տարբեր են, ինչը արտացոլվում է այդպիսի բյուրեղների հալման կետերում:

& # 8226 & # 160 Փոքր սիմետրիկ ոչ բևեռային մոլեկուլներ, ինչպիսին է Հ2, Ն2, Ո2, և Ֆ2, ունեն թույլ ցրման ուժեր և առաջացնում են շատ ցածր հալման կետերով մոլեկուլային պինդ մարմիններ (ներքևում & # 8722200 & # 176C): Ավելի մեծ, ոչ բեւեռային մոլեկուլներից բաղկացած նյութերն ունեն ավելի մեծ գրավիչ ուժեր և հալվում են ավելի բարձր ջերմաստիճաններում:
& # 8226 & # 160 & # 160 Մոլեկուլային պինդ մարմինները, որոնք կազմված են բևեռային մոլեկուլներից ՝ մշտական ​​դիպոլային պահերով, հալվում են դեռ ավելի բարձր ջերմաստիճաններում: Օրինակները ներառում են պինդ SO2 և սեղանի շաքար: Միջմոլեկուլային ջրածնի կապը հիմնականում պատասխանատու է այդպիսի մոլեկուլային պինդ մարմինների եռաչափ ցանցը պահպանելու համար, ինչպես դա երեւում է սառեցված ջրի կամ սառույցի մեջ:

Մոլեկուլային պինդ նյութերի հատկությունները կախված են դրանց բաղադրիչ միավորների ՝ մոլեկուլների արդյունավետ փաթեթավորումից ՝ երեք հարթություններում: Քանի որ միջմոլեկուլային ուժերը կախված են շփումից, բաղկացուցիչ մոլեկուլների ավելի բարձր սիմետրիան ապահովում է բյուրեղային կառուցվածքի սերտ և կոմպակտ փաթեթավորում `բարձր միջմոլեկուլային ձգողականությամբ: Սա մեծացնում է հալման կետը: Մոլեկուլների ստորին համաչափությունը կանխում է դրանց արդյունավետ փաթեթավորումը: Միջմոլեկուլային ուժերը, այդպիսով, այնքան էլ արդյունավետ չեն, և հալման կետն ավելի ցածր է:

Ionic Solids

Իոնային բյուրեղային պինդ մարմինները, ինչպիսիք են նատրիումի քլորիդը, կազմված են դրական և բացասական իոններից, որոնք միասին պահվում են ուժեղ էլեկտրաստատիկ գրավչությունների միջոցով:

Իոնային պինդ մարմինները հալման բարձր կետեր ունեն `իոնային ուժեղ ձգողականության շնորհիվ: Իոնային պինդ պարունակության մեջ կատիոնների և անիոնների միջև իոնային փոխազդեցության ուժը կարող է մոտավորվել էլեկտրաստատիկ ուժով, որը տրված է Կուլոնի & # 8217 օրենքներով. & # 160

Այստեղ, Կ համաչափության հաստատուն է, ռ հեռավորությունն է մեղադրանքների միջև, և qա և qգ համապատասխանաբար ներկայացնում են անիոնների և կատիոնների լիցքերը: Բարձր է լիցքը կատիոնների և անիոնների վրա, այնքան ուժեղ է իոնային ներգրավման ուժը: Նմանապես, բյուրեղային ցանցում անիոնների և կատիոնների սերտ փաթեթավորումը նվազեցնում է լիցքերի միջև հեռավորությունը ՝ հանգեցնելով իոնային ներգրավման ավելի ուժեղ ուժերի:

Իոնային պինդ նյութերը կոշտ են, դրանք նաև փխրուն են, և դրանք ավելի շուտ ջարդվում են, քան թեքվում: Դրանց փխրունությունը վերագրվում է բյուրեղային ցանցում ինչպես գրավիչ (կատիոն-անիոն), այնպես էլ վանող (կատիոն & # 8211 կատիոն և անիոն և # 8211 անիոն) փոխազդեցությունների առկայությանը: Քանի որ իոններն ուժեղ կոլումբիական ուժերի պատճառով չեն կարողանում ազատ տեղաշարժվել, իոնային պինդ մարմինները էլեկտրականություն չեն փոխանցում: Այնուամենայնիվ, հալված վիճակում կամ ջրի մեջ լուծվելիս իոններն ազատ են դառնում շարժվելու և էլեկտրականություն հաղորդելու:

Աղյուսակ 1:& # 160 Մոլեկուլային և իոնային պինդ նյութերի բնութագրերը:


Բյուրեղային պինդ նյութերի դասեր

Մենք հաճախ շատ բաների ենք ընդունում որպես տրված: Մենք պարզապես ենթադրում ենք, որ էլեկտրական էներգիա կստանանք, երբ վարդակից միացնենք էլեկտրական վարդակից: Լարը, որը բաղկացած է այդ ելքից, գրեթե միշտ պղինձ է ՝ նյութ, որը լավ է անցկացնում էլեկտրաէներգիան: Պինդ պղնձի եզակի հատկությունները թույլ են տալիս էլեկտրոնները ազատորեն հոսել մետաղալարով և ցանկացած սարքի մեջ, որի միջոցով մենք այն միացնում ենք: Այդ ժամանակ մենք կարող ենք վայելել երաժշտություն, հեռուստատեսություն, աշխատել համակարգչում կամ ցանկացած այլ գործողություն, որը մենք ցանկանում ենք ձեռնարկել:

Բյուրեղային պինդ նյութերի դասեր

Բյուրեղային նյութերը կարելի է նկարագրել դրանցում առկա մասնիկների տեսակների և մասնիկների միջև տեղի ունեցող քիմիական կապի տեսակների միջոցով: Բյուրեղները չորս տեսակի են. (1) իոնային , (2)մետաղական , (3) կովալենտ ցանց, և (4) մոլեկուլային , Հատկությունները և յուրաքանչյուր տիպի մի քանի օրինակներ նշված են հետևյալ աղյուսակում և նկարագրված են բաժնում Աղյուսակ ստորև

1. Իոնային բյուրեղներ & # 8212 Իոնային բյուրեղի կառուցվածքը բաղկացած է դրական լիցքավորված կատիոններից և բացասաբար լիցքավորված անիոններից (տե՛ս Գծապատկեր ներքեւում): Իոնները կարող են լինել կամ մոնատոմիկ, կամ պոլիատոմիկ: Ընդհանրապես, իոնային բյուրեղները առաջանում են 1-ին կամ 2-րդ խմբի մետաղների և 16-րդ կամ 17-րդ խմբի ոչ մետաղների կամ ոչ մետաղական պոլիատոմական իոնների համադրությունից: Իոնային բյուրեղները կոշտ և փխրուն են և ունեն հալման բարձր կետեր: Իոնային միացությունները էլեկտրաէներգիան չեն փոխանցում որպես պինդ մարմին, բայց վարվում են հալված կամ ջրային լուծույթի մեջ:

Գծապատկեր 13.18

2. Մետաղական բյուրեղները & # 8212 Մետաղական բյուրեղները բաղկացած են մետաղական կատիոններից, որոնք շրջապատված են շարժական վալենտային էլեկտրոնների «ծովով» (տե՛ս Գծապատկեր ներքեւում): Այս էլեկտրոնները, որոնք նաև կոչվում են որպես տեղայնացված էլեկտրոններ, չեն պատկանում որևէ մեկ ատոմի, բայց ունակ են շարժվել ամբողջ բյուրեղի միջով: Արդյունքում, մետաղները էլեկտրաէներգիայի լավ հաղորդիչ են: Ինչպես երեւում է Աղյուսակ վերևում մետաղական բյուրեղների հալման կետերը ցույց են տալիս լայն շրջանակ:

Գծապատկեր 13.19

Մետաղական բյուրեղային ցանց ՝ ազատ էլեկտրոններով, որն ի վիճակի է տեղաշարժվել դրական մետաղի ատոմների մեջ:

3. Կովալենտային ցանցի բյուրեղներ & # 8212 Կովալենտային ցանցի բյուրեղը բաղկացած է բյուրեղի ցանցային կետերում գտնվող ատոմներից, որոնցից յուրաքանչյուր ատոմը կովալենտորեն կապված է իր ամենամոտ հարևանի ատոմների հետ (տես Գծապատկերներքեւում): Կովալենտորեն կապված ցանցը եռաչափ է և պարունակում է շատ մեծ քանակությամբ ատոմներ: Networkանցային պինդ նյութերը ներառում են ադամանդը, որձաքարը, շատ մետալոիդներ և անցումային մետաղների և մետալոիդների օքսիդները: Անցի պինդ նյութերը կոշտ և փխրուն են, հալման և եռման ծայրաստիճան բարձր կետերով: Բաղկացած լինելով ոչ թե իոններից, այլ ատոմներից ՝ նրանք էլեկտրաէներգիա չեն փոխանցում ոչ մի նահանգում:

Գծապատկեր 13.20

Ադամանդը ցանցային պինդ է և բաղկացած է ածխածնի ատոմներից, որոնք կովալենտորեն կապված են միմյանց հետ ՝ կրկնվող եռաչափ ձևով: Ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմ կատարում է չորս եզակի կովալենտ կապեր քառակողմ երկրաչափության մեջ:

4. Մոլեկուլային բյուրեղները & # 8212 Մոլեկուլային բյուրեղները սովորաբար բաղկացած են մոլեկուլներից բյուրեղի ցանցի կետերում, որոնք միասին պահվում են համեմատաբար թույլ միջմոլեկուլային ուժերի կողմից (տե՛ս Գծապատկեր ներքեւում): Միջմոլեկուլային ուժերը կարող են լինել ցրման ուժեր ոչ բևեռային բյուրեղների դեպքում, կամ դիպոլային-դիպոլային ուժեր բևեռային բյուրեղների դեպքում: Որոշ մոլեկուլային բյուրեղներ, ինչպիսիք են սառույցը, ունեն մոլեկուլներ, որոնք միասին պահվում են ջրածնի կապերով: Երբ ազնիվ գազերից մեկը սառչում և ամրանում է, ցանցի կետերը ոչ թե մոլեկուլներ են, այլ առանձին ատոմներ: Բոլոր դեպքերում, մասնիկները միասին պահող միջմոլեկուլային ուժերը շատ ավելի թույլ են, քան իոնային կամ կովալենտային կապերը: Արդյունքում, մոլեկուլային բյուրեղների հալման և եռման կետերը շատ ավելի ցածր են: Իոնների կամ ազատ էլեկտրոնների պակասի պատճառով մոլեկուլային բյուրեղները թույլ էլեկտրական հաղորդիչներ են:


Ի՞նչ տարբերություն է իոնային և մետաղական պինդ նյութերի միջև:

Թե՛ իոնային, և թե՛ մետաղական պինդ նյութերը գտնվում են պինդ վիճակում, բայց կազմով և հատկություններով տարբերվում են միմյանցից: Իոնային և մետաղական պինդ նյութերի հիմնական տարբերությունն այն է, որ իոնային պինդ նյութերը էականորեն պարունակում են կատիոններ և անիոններ, մինչդեռ մետաղական պինդ նյութերը պարունակում են մետաղի ատոմներ և ազատ էլեկտրոններ:

Ավելին, իոնային պինդ մարմիններն ունեն կատիոնների և անիոնների միջև էլեկտրաստատիկ ձգողականության ուժեր, մինչդեռ մետաղական պինդ մարմիններն ունեն մետաղական կապեր: Հատկությունները դիտարկելիս իոնային պինդ նյութերը կոշտ և փխրուն են, իսկ մետաղական պինդ նյութերը `կոշտ, ցնդող և դյուրահարելի:

Ստորև ներկայացված ինֆոգրաֆիկայում ամփոփված է իոնային և մետաղական պինդ մարմինների տարբերությունը:


Բյուրեղի թերություններ

Բյուրեղային պինդ նյութում ատոմները, իոնները կամ մոլեկուլները դասավորված են որոշակի կրկնվող օրինաչափությամբ, սակայն օրինակում կարող են պատահել թերություններ: Հայտնի են թերությունների մի քանի տեսակներ, որոնք նկարագրված են Նկար 9-ում: Թափուր աշխատատեղեր արատներ են, որոնք առաջանում են, երբ թափուր են դիրքերը, որոնք պետք է պարունակեն ատոմներ կամ իոններ: Ավելի հազվադեպ, բյուրեղի որոշ ատոմներ կամ իոններ կարող են դիրքեր զբաղեցնել, կոչված միջանկյալ կայքեր, տեղակայված է ատոմների կանոնավոր դիրքերի արանքում: Այլ աղավաղումներ հայտնաբերվում են անմաքուր բյուրեղներում, ինչպես, օրինակ, երբ կեղտաջրերը, անիոնները կամ մոլեկուլները չափազանց մեծ են, որպեսզի տեղավորվեն կանոնավոր դիրքերում ՝ առանց կառուցվածքը խեղաթյուրելու: Կեղտերի հետքի քանակները երբեմն ավելացվում են բյուրեղին (գործընթաց, որը հայտնի է որպես դոպինգ) կառուցվածքում արատներ ստեղծելու համար, որոնք տալիս են իր հատկությունների ցանկալի փոփոխություններ: Օրինակ ՝ սիլիցիումի բյուրեղները դոպինգի են ենթարկվում տարբեր քանակի տարբեր տարրերով ՝ տալով համապատասխան էլեկտրական հատկություններ կիսահաղորդիչների և համակարգչային չիպերի արտադրության մեջ դրանց օգտագործման համար:

Նկար 9. Բյուրեղների արատների տեսակները ներառում են թափուր աշխատատեղեր, միջանկյալ ատոմներ և փոխարինող խառնուրդներ:

Հիմնական հասկացություններ և ամփոփում

Որոշ նյութեր շատ կազմակերպված կառուցվածքի մասնիկներից կազմված բյուրեղային պինդ մարմիններ են կազմում, իսկ մյուսները ՝ չպատվիրված ներքին կառուցվածքով ամորֆ (ոչ բյուրեղային) պինդ մարմիններ: Բյուրեղային պինդ մարմինների հիմնական տեսակներն են իոնային, մետաղական, կովալենտային ցանցերի և մոլեկուլային մարմինները: Տարբեր տեսակի բյուրեղային պինդ նյութերի հատկությունները պայմանավորված են դրանցից կազմված մասնիկների տեսակների, մասնիկների դասավորության և նրանց միջև ձգողականության ուժեղ կողմերի հետ: Քանի որ դրանց մասնիկներն ունեն նույնական ձգողականություն, բյուրեղային պինդ մարմինները ունեն հստակ հալման ջերմաստիճան, ամորֆ պինդ մարմինների մասնիկները մի շարք փոխազդեցություններ են ունենում, ուստի դրանք աստիճանաբար մեղմվում են և հալվում են ջերմաստիճանի սահմաններում: Որոշ բյուրեղային պինդ մարմիններ ունեն թերություններ իրենց մասնիկների հստակ կրկնվող օրինաչափության մեջ: Այս արատները (որոնք ներառում են թափուր աշխատատեղեր, ատոմներ կամ իոններ, որոնք չեն գտնվում կանոնավոր դիրքում և խառնուրդներ) փոխում են ֆիզիկական հատկությունները, ինչպիսիք են էլեկտրական հաղորդունակությունը, որը շահագործվում է համակարգչային չիպերի արտադրության համար օգտագործվող սիլիցիումի բյուրեղներում:

Exորավարժություններ

  1. Հեղուկների ո՞ր տեսակներն են սովորաբար կազմում ամորֆ պինդ մարմիններ:
  2. Շատ ցածր ջերմաստիճանում թթվածին, O2, սառեցնում է և կազմում բյուրեղային պինդ նյութ: Ո՞րն է լավագույնս նկարագրում այդ բյուրեղները:
    1. իոնային
    2. կովալենտային ցանց
    3. մետաղական
    4. ամորֆ
    5. մոլեկուլային բյուրեղներ
    1. իոնային
    2. կովալենտային ցանց
    3. մետաղական
    4. ամորֆ
    5. մոլեկուլային բյուրեղներ
    1. SiO2
    2. KCl
    3. Cu
    4. CO2
    5. C (ադամանդ)
    6. BaSO4
    7. NH3
    8. NH4Ֆ
    9. Գ2Հ5Օ
    1. CaCl2
    2. SiC
    3. Ն2
    4. Fe
    5. C (գրաֆիտ)
    6. Չ3Չ2Չ2Չ3
    7. HCl
    8. NH4ՈՉ3
    9. Կ3PO4
    1. A նյութը հնազանդ է, ցրված, լավ էլեկտրաէներգիա է անցկացնում և ունի հալման կետ ՝ 1135 ° C:
    2. B նյութը փխրուն է, էլեկտրաէներգիան չի փոխանցում որպես պինդ նյութ, բայց հալեցնում է, և ունի հալման ջերմաստիճան 2072 ° C:
    3. C նյութը շատ կոշտ է, էլեկտրաէներգիա չի փոխանցում և ունի հալման կետ ՝ 3440 ° C:
    4. D նյութը փափուկ է, էլեկտրաէներգիա չի փոխանցում և ունի հալման կետ ՝ 185 ° C:
    1. իոնային պինդ
    2. մետաղական պինդ
    3. մոլեկուլային պինդ
    4. կովալենտ ցանցը պինդ է
    1. իոնային պինդ
    2. մետաղական պինդ
    3. մոլեկուլային
    4. կովալենտ ցանցը պինդ է

    4. Սառույցն ունի բյուրեղային կառուցվածք, որը կայունացել է ջրածնի կապով: Այս միջմոլեկուլային ուժերը համեմատելի ուժ ունեն և այդպիսով հաղթահարելու համար անհրաժեշտ է նույն քանակությամբ էներգիա: Արդյունքում, սառույցը հալվում է մեկ ջերմաստիճանում և ոչ ավելի, քան ջերմաստիճանում: Կարագը կազմող բազմազան, շատ մեծ մոլեկուլները զգում են վան դեր Վալսի տարբեր ուժերի տարբեր տեսարժան վայրեր, որոնք հաղթահարվում են տարբեր ջերմաստիճաններում, և այդպիսով հալման գործընթացը տեղի է ունենում լայն ջերմաստիճանային տիրույթում:

    6. Բյուրեղային պինդ մարմինների տեսակները հետևյալն են.

    1. CaCl2, իոնային
    2. SiC, կովալենտային ցանց
    3. Ն2, մոլեկուլային
    4. Fe, մետաղական
    5. C (գրաֆիտ), կովալենտային ցանց
    6. Չ3Չ2Չ2Չ3, մոլեկուլային
    7. HCl, մոլեկուլային
    8. NH4ՈՉ3, իոնային
    9. Կ3PO4, իոնային

    8. X = իոնային Y = մետաղական Z = կովալենտային ցանց


    12.7. Բյուրեղային պինդ մարմինների տեսակները. Մոլեկուլային, իոնական և ատոմային

    ՎԻUՎԱԼԱՆՈ ՀԱՍԿԱՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

    12.1 Այստեղ ցուցադրված երկչափ կառույցներից յուրաքանչյուրի համար (ա) նկարել միավորի բջիջը, (բ) որոշել երկչափ ցանցի տեսակը (Նկար 12.4-ից) և (գ) որոշում է, թե յուրաքանչյուր տիպի շրջաններից (սպիտակ կամ սեւ) քանի հատ կա մեկ միավորի համար: [Բաժին 12.2]

    12.2 (ա) Փաթեթավորման ինչ տեսակ պայմանավորվածություն է կցված լուսանկարում: (բ) Ո՞րն է յուրաքանչյուր թնդանոթի կոորդինացման համարը դեղի ներսում: [Բաժին 12.3]

    12.3 Ռենիումի օքսիդը բյուրեղանում է կառուցվածքով, որն ունի պարզունակ խորանարդ վանդակաճաղ, ինչպես ցույց է տրված այստեղ: Ձախ կողմում պատկերված իոնների չափերը կրճատվել են ՝ ցույց տալով ամբողջ միավորի բջիջը: (ա) Յուրաքանչյուր տեսակի քանի՞ ատոմ կա մեկ միավոր բջիջի համար: (բ) Միավոր բջիջի եզրագծի երկարությունը գնահատելու համար օգտագործեք ռենիումի (0.70 & Aring) և թթվածնի (1.26 & Aring) իոնային ճառագայթները: (գ) Օգտագործեք մասերի վերաբերյալ ձեր պատասխանները (ա) և (բ) գնահատել այս բաղադրության խտությունը: [Բաժին 12.5]:

    12.4 Այստեղ ներկայացված է դոպավորված կիսահաղորդչի էլեկտրոնային կառուցվածքը: (ա) Ո՞ր խումբն է ՝ A կամ B, վալենտային խումբ: (բ) Ո՞ր խումբն է դիրիժորության գոտին: (գ) Ո՞ր խումբն է բաղկացած միացնող մոլեկուլային օրբիտալներից: դ) Արդյո՞ք սա n տիպի կամ p տիպի դոպեդացված կիսահաղորդչի օրինակ է: (ե) Եթե կիսահաղորդիչը գերմանանիում է, ապա հետևյալ տարրերից ո՞րը կարող է լինել դոպանտ ՝ Ga, Si կամ P: [Բաժին 12.7]

    12.5 Այստեղ ցուցադրվում են երկու տարբեր պոլիմերների մուլտֆիլմեր: Այս մուլտֆիլմերի հիման վրա ո՞ր պոլիմերն եք ակնկալում ավելի խիտ լինել: Ո՞ր մեկն է ունենալու հալման ավելի բարձր կետ: [Բաժին 12.8]

    12.6 Ուղեկցող պատկերը ցույց է տալիս ֆոտոլյումինեսցիան CdTe նանոբյուրեղների չորս տարբեր նմուշներից, որոնցից յուրաքանչյուրը ներդրված է պոլիմերային մատրիցում: Ֆոտոլյումինեսցիան տեղի է ունենում այն ​​պատճառով, որ նմուշները ճառագայթվում են ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրով: Յուրաքանչյուր սրվակի նանոբյուրեղներն ունեն տարբեր միջին չափսեր: Չափերն են 4.0, 3.5, 3.2 և 2.8 նմ: (ա) Ո՞ր սրվակն է պարունակում 4,0 նմ նանոբյուրեղներ: (բ) Ո՞ր սրվակն է պարունակում 2,8 նմ նանոբյուրեղներ: (գ) CdTe- ի բյուրեղները, որոնք ունեն չափեր, որոնք ավելի մեծ են, քան մոտ 100 նմ-ն, ունեն 1,5 eV ժապավենի բացվածք: Ո՞րն է լինելու այս բյուրեղներից արտանետվող լույսի ալիքի երկարությունը և հաճախությունը: Ի՞նչ տեսակի լույս է սա: [Բաժիններ 12.7 և 12.9]

    ՊԱՀԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄՆԵՐԸ (բաժին 12.1)

    12.7 Կովալենտ կապը տեղի է ունենում ինչպես մոլեկուլային, այնպես էլ կովալենտ-ցանցային պինդ մարմիններում: Ինչո՞ւ են այս երկու տեսակի պինդ մարմիններն այդքան տարբերվում իրենց կարծրությամբ և հալման կետերով:

    12.8 Սիլիցիումը ինտեգրալային շղթաների հիմնարար բաղադրիչն է: Si- ն ունի նույն կառուցվածքը, ինչ ադամանդը: Si- ն մոլեկուլային, մետաղական, իոնային կամ կովալենտային ցանցով պինդ է:

    12.9 Ինչ տեսակի գրավիչ ուժեր գոյություն ունեն մասնիկների միջև (ա) մոլեկուլային բյուրեղներ, (բ) կովալենտային ցանցի բյուրեղներ, (գ) իոնային բյուրեղներ, դ) մետաղական բյուրեղներ:

    12.10 Բյուրեղային պինդ նյութի որ տեսակ (կամ տեսակներ) է բնութագրվում հետևյալներից յուրաքանչյուրը. (ա) էլեկտրոնների բարձր շարժունակություն ամբողջ պինդ մարմնում (բ) փափկություն, հալման համեմատաբար ցածր կետ (գ) հալման բարձր կետ և էլեկտրական վատ հաղորդունակություն (դ) կովալենտ կապերի ցանց:

    12.11 Նշեք բյուրեղի (մոլեկուլային, մետաղական, իոնային կամ կովալենտային ցանցի) տեսակը. Յուրաքանչյուրը, որը կձևավորվի ամրապնդման ժամանակ:ա) CaCO3, (բ) Pt, (գ) ZrO2 (հալման կետ, 2677 ° C), դ) սեղանի շաքար (C12Հ22Ո11), (ե) բենզոլ (C6Հ6), (զ) I2.

    12.12 Նշեք բյուրեղների տեսակը (մոլեկուլային, մետաղական, իոնային կամ կովա-լենտ-ցանց), որոնցից յուրաքանչյուրը կձևավորվի ամրապնդման ժամանակ. (ա) InAs, (բ) MgO, (գ) HgS, (d) In, (ե) HBr

    12.13 Սպիտակ նյութը հալվում է որոշ քայքայման հետ 730 ° C ջերմաստիճանում: Որպես պինդ նյութ ՝ այն էլեկտրաէներգիա չի փոխանցում, բայց լուծվում է ջրում ՝ կազմելով հաղորդիչ լուծույթ: Ո՞ր տեսակի պինդ (մոլեկուլային, մետաղական, կովալենտային ցանց կամ իոնային) նյութ կարող է լինել:

    12.14 Ձեզ տրվում է սպիտակ նյութ, որը բարձրացնում է 3000 ° C ջերմաստիճանում պինդը էլեկտրականություն չհաղորդող է և ջրի մեջ չի լուծվում: Ո՞ր տեսակի պինդ (մոլեկուլային, մետաղական, կովալենտային ցանց կամ իոնային) կարող է լինել այս նյութը:

    Պինդ նյութերի կառուցվածքներ (բաժին 12.2)

    12.15 (ա) Նկարիր նկար, որն ատոմային մակարդակում ներկայացնում է բյուրեղային պինդ նյութ: (բ) Այժմ նկարեք նկար, որն ատոմային մակարդակում ներկայացնում է ամորֆ պինդ նյութ:

    12.16 Ամորֆ սիլիկատ, SiO2, ունի մոտ 2,2 գ / սմ 3 խտություն, մինչդեռ բյուրեղային որձաքարի խտությունը 2,65 գ / սմ 3 է: Հաշվի առեք խտությունների այս տարբերությունը:

    12.17 Տարբեր տեսակի ոլորտների փաթեթավորման երկու նմուշներ ներկայացված են այստեղ: Յուրաքանչյուր կառույցի համար (ա) նկարել երկչափ միավորի բջիջը, (բ) որոշել ցանցի վեկտորների, g- ի անկյունը և արդյոք վանդակաճաղերի վեկտորները նույն երկարության՞ն են, թե՞ տարբեր երկարության, ()գ) որոշել երկչափ վանդակաճաղի տեսակը (Նկար 12.4-ից):

    12.18 Տարբեր տեսակի ոլորտների փաթեթավորման երկու նմուշներ ներկայացված են այստեղ: Յուրաքանչյուր կառույցի համար (ա) նկարել երկչափ միավորի բջիջը, (բ) որոշել ցանցի վեկտորների և գամմայի անկյունը, և արդյոք վանդակաճաղերի վեկտորները նույն երկարությունն են, թե տարբեր երկարության, (գ) որոշել երկչափ վանդակաճաղի տեսակը (Նկար 12.4-ից):

    12.19 Յոթ եռաչափ պարզունակ ցանցերիցա) որն ունի միավոր բջիջ, որտեղ ա և բ վանդակավոր վեկտորները կազմում են ուղղանկյուն հիմք, մինչդեռ գ վանդակավոր վեկտորը ուղղահայաց է մյուս երկուսի՞ն և այլ երկարության՞: (բ) Որն է վանդակաճաղը, եթե ա և բ վանդակավոր վեկտորները կազմում են քառակուսի հիմք և գ վանդակավոր վեկտորը ուղղահայաց է մյուս երկուսի՞ն և ունի՞ այլ երկարություն:

    12.20 Յոթ եռաչափ պարզունակ ցանցերիցա) որն ունի միավոր բջիջ, որտեղ ա և բ վանդակավոր վեկտորները կազմում են հիմք, որը կամայական զուգահեռագիր է (ինչպես երկչափ թեք վանդակավորի միավորի բջիջը), մինչդեռ գ վանդակավոր վեկտորը ուղղահայաց է մյուս երկուսի՞ն: (բ) Որն է վանդակաճաղը, եթե ա և բ վանդակավոր վեկտորները կազմում են հիմք, որը համապատասխանում է երկչափ վեցանկյուն միավորի բջիջին և գ վանդակավոր վեկտորը ուղղահայաց է մյուս երկուսի՞ն:

    12.21 Յոթ եռաչափ պարզունակ վանդակներից որո՞նք ունեն միավոր բջիջ, որտեղ երկու վանդակավոր վեկտորներ միմյանց ուղղահայաց չեն:

    12.22 Յոթ եռաչափ պարզունակ ցանցերից որո՞նք ունեն միավոր բջիջ, որտեղ երեք վանդակավոր վեկտորները նույն երկարությամբ են:

    12.23 Ո՞րն է ատոմների նվազագույն քանակը, որը կարող է պարունակվել մարմնակենտրոն խորանարդի վանդակ ունեցող տարրի միավորի բջիջում:

    12.24 Ո՞րն է ատոմների նվազագույն քանակը, որը կարող է պարունակվել դեմքակենտրոն խորանարդի վանդակ ունեցող տարրի միավորի բջիջում:

    12.25 Այստեղ ներկայացված է նիկելի արսենիդի միավոր բջիջը: (ա) Ո՞ր տեսակի ցանցն ունի այս բյուրեղը: (բ) Ո՞րն է էմպիրիկ բանաձեւը:

    12.26 Այստեղ ներկայացված է ստրոնցիում, երկաթ և թթվածին պարունակող միացության միավորի բջիջը: (ա) Ի՞նչ տեսակի ցանց ունի այս բյուրեղը (ցանցի երեք վեկտորներն էլ միմյանց ուղղահայաց են): (բ) Ո՞րն է էմպիրիկ բանաձեւը:

    ՄԵՏԱICԱԿԱՆ ԿԱՊԵՐ (բաժին 12.3)

    12.27 K, Ca, Sc և Ti տարրերի խտությունները համապատասխանաբար 0,86, 1,5, 3,2 և 4,5 գ / սմ 3 են: Ո՞ր գործոններն են, ամենայն հավանականությամբ, մեծ նշանակություն ունենալու այս տատանումների որոշման հարցում: Ձեր կարծիքով ո՞ր գործոնն է ամենակարևորը:

    12.28 Հետևյալ նյութերից ո՞րն եք ակնկալում ունենալ մետաղական հատկություններ. (ա) TiCl4, (բ) NiCo խառնուրդ, (գ) W, (d) Ge, (ե) ScN?

    12.29 Հաշվի առեք այստեղ ներկայացված միավորի բջիջները երեք տարբեր կառույցների համար, որոնք սովորաբար դիտվում են մետաղական տարրերի համար: (ա) Ո՞ր կառուցվածքն (կառույցներն) է համապատասխանում ատոմների ամենախիտ փաթեթավորմանը: (բ) Ո՞ր կառուցվածքն (կառույցներն) է համապատասխանում ատոմների ամենաքիչ խիտ փաթեթավորմանը:

    12.30 Նատրիումի մետաղը (ատոմային քաշը 22,99 գ / սմ 3) ընդունում է մարմինակենտրոն խորանարդային կառուցվածք ՝ 0,97 գ / սմ 3 խտությամբ: (ա) Օգտագործեք այս տեղեկատվությունը և Avogadro- ի համարը (ՆԱ = 6.022 & անգամ 10 23) նատրիումի ատոմային շառավիղը գնահատելու համար: (բ) Եթե դա այդքան ուժգին չարձագանքեր, նատրիումը կարող էր ջրի վրա լողալ: Օգտագործեք պատասխանը մասից (ա) գնահատել Na- ի խտությունը, եթե դրա կառուցվածքը լիներ խորանարդ սերտորեն փաթեթավորված մետաղից: Դեռ այն ջրի տակ լողա՞ր:

    12.31 Iridium- ը բյուրեղանում է դեմքակենտրոն խորանարդ միավորի բջիջում, որի եզրերի երկարությունը 3.833 է և Aring: (ա) Հաշվարկել իրիդիումի ատոմի ատոմային շառավիղը: (բ) Հաշվարկել իրիդիումի մետաղի խտությունը:

    12.32 Կալցիումը բյուրեղանում է մարմնակենտրոն խորանարդային կառուցվածքով: (ա) Քանի՞ Ca Ca ատոմ կա պարունակվող յուրաքանչյուր միավոր բջիջում: (բ) Քանի՞ մոտակա հարևան ունի յուրաքանչյուր Ca ատոմ: (գ) Գնահատել միավորի բջիջի ծայրի երկարությունը, ա, կալցիումի ատոմային շառավղից (1.97 և Արինգ): դ) գնահատել Ca մետաղի խտությունը:

    12.33 Ալյումինե մետաղը բյուրեղանում է խորանարդ խորը փաթեթավորված կառուցվածքում [դեմքակենտրոն խորանարդ բջիջ, Նկար 12.14 (ա)]. (ա) Քանի՞ ալյումինե ատոմ կա միավորի բջիջում: (բ) Ո՞րն է ալյումինի յուրաքանչյուր ատոմի կոորդինացման համարը: (գ) Գնահատել միավորի բջիջի ծայրի երկարությունը, ա, ալյումինի ատոմային շառավղից (1.43 և Արինգ): դ) հաշվարկեք ալյումինե մետաղի խտությունը:

    12.34 Տարրը բյուրեղանում է մարմնակենտրոն խորանարդ ցանցում: Միաբջիջի եզրը 2.86 & Aring է, իսկ բյուրեղի խտությունը ՝ 7.92 գ / սմ 3: Հաշվիր տարրի ատոմային քաշը:

    12.35 Սահմանեք տերմինը խառնուրդ, Տարբերակել պինդ լուծույթի համաձուլվածքներից, տարասեռ համաձուլվածքներից և միջմետաղական միացություններից:

    12.36 Տարբերակել փոխարինող և միջանկյալ խառնուրդներ: Ո՞ր պայմաններն են նպաստում փոխարինող համաձուլվածքների ձևավորմանը:

    12.37 Հետևյալ համաձուլվածքներից յուրաքանչյուրի համար նշեք, թե արդյոք ակնկալում եք, որ դա կլինի փոխարինող խառնուրդ, միջանկյալ խառնուրդ կամ միջմետաղական միացություն. (ա) Fe0.97Սի0.03, (բ) Fe0.60Նի0.40, (գ) SmCo5.

    12.38 Հետևյալ համաձուլվածքներից յուրաքանչյուրի համար նշեք, թե արդյոք ակնկալում եք, որ դա փոխարինող խառնուրդ է, միջանկյալ խառնուրդ կամ միջմետաղական միացություն.

    (ա) Cu0.66Ն0.34, (բ) Ագ3Sn, (գ) Ti0.99Ո0.01.

    12.39 Հետևյալ պնդումներից յուրաքանչյուրը դասակարգեք որպես ճիշտ կամ կեղծ.

    (ա) Փոխարինող համաձուլվածքները հակված են լինել ավելի ճկուն, քան միջանկյալ համաձուլվածքները:

    (բ) Միջանկյալ համաձուլվածքները հակված են առաջանալ իոնային նմանատիպ ճառագայթներ ունեցող տարրերի միջև:

    (գ) Ոչ մետաղական տարրերը երբեք չեն հայտնաբերվում համաձուլվածքներում:

    12.40 Հետևյալ պնդումներից յուրաքանչյուրը դասակարգեք որպես ճիշտ կամ կեղծ.

    (ա) Միջմետաղական միացություններն ունեն հաստատուն կազմ:

    (բ) Պղինձը մեծամասնությունն է ինչպես փողային, այնպես էլ բրոնզի մեջ:

    (գ) Չժանգոտվող պողպատում քրոմի ատոմները զբաղեցնում են միջանկյալ դիրքերը:

    12.41 Ո՞ր տարրը կամ տարրերն են խառնված ոսկով, որպեսզի ստանան ոսկերչական արդյունաբերության մեջ օգտագործվող «գունավոր ոսկու» հետևյալ տեսակները: Յուրաքանչյուր տեսակի համար նշեք, թե ինչ տեսակի խառնուրդ է կազմված. (ա) սպիտակ ոսկի, (բ) վարդագույն ոսկի, (գ) կապույտ ոսկի, (դ) կանաչ ոսկի:

    12.42 Ո՞րն է մանուշակագույն ոսկու քիմիական կազմը: Կազմը փոփոխակա՞ն է: Ինչո՞ւ ոսկերիչները մանուշակագույն ոսկուց չեն օգտագործում օղեր կամ վզնոցներ պատրաստելու համար:

    ՄԵՏԱICԱԿԱՆ ՊԱՐՏԱԴՐՈՒԹՅՈՒՆ (բաժին 12.4)

    12.43 Բացատրեք, թե ինչպես է էլեկտրոն-ծովային մոդելը կազմում մետաղների բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակությունը:

    12.44 (ա) Համեմատեք ատոմային քրոմի և ատոմային սելենի էլեկտրոնային կառուցվածքները: Ո՞ր առումներով են դրանք նման, և ո՞ր առումներով են տարբերվում: (բ) Քրոմը մետաղ է, իսկ սելենը `ոչ մետաղ: Ո՞ր գործոններն են կարևոր հատկությունների այս տարբերությունը որոշելու համար:

    12.45 Լիթիումի ատոմների երկու և չորս ատոմային գծային շղթաների մոլեկուլային-ուղեծրային դիագրամները ներկայացված են Նկար 12.23-ում: Կառուցեք լիթիումի վեց ատոմ պարունակող շղթայի մոլեկուլային-ուղեծրային դիագրամ և օգտագործեք այն հետեւյալ հարցերին պատասխանելու համար: (ա) Քանի՞ մոլեկուլային օրբիտալ կա գծապատկերում: (բ) Քանի՞ հանգույց կա ամենացածր էներգիայի մոլեկուլային ուղեծրում: (գ) Քանի՞ հանգույց կա ամենաբարձր էներգիայի մոլեկուլային ուղեծրում: դ) Քանի՞ հանգույց կա ամենալավ էներգիայի գրաված մոլեկուլային ուղեծրում (HOMO): (ե) Քանի՞ հանգույց կա ամենացածր էներգիայի չօգտագործված մոլեկուլային ուղեծրում (LUMO):

    12.46 Կրկնեք 12.45 վարժությունը ութ լիթիումի ատոմների գծային շղթայի համար:

    12.47 Ո՞րն էիք ակնկալում ավելի ճկուն տարր լինել, (ա) Ag կամ Mo, (բ) Zn կամ Si? Յուրաքանչյուր դեպքում բացատրեք ձեր պատճառաբանությունը:

    12.48 Ինչպե՞ս եք հաշվի առնում այն ​​դիտարկումը, որ ալկալային մետաղները, ինչպես նատրիումը և կալիումը, բավականաչափ փափուկ են դանակով կտրելու համար:

    12.49 Բացատրեք հալման կետերի այս միտումը. Y 1522 ° C, Zr 1852 ° C, Nb 2468 ° C, Mo 2617 ° C:

    12.50 Հետևյալ խմբերից յուրաքանչյուրի համար ո՞ր մետաղն եք ակնկալում ունենալ հալման ամենաբարձր կետը (ա) ոսկի (Au), ռենիում (Re) կամ ցեզիում (Cs) (բ) ռուբիդիում (Rb), մոլիբդեն (Mo) կամ ինդիում (In) (գ) ռուտենիո՞ւմ (Ru), ստրոնցիո՞ւմ (Sr), թե՞ կադմիում (Cd):

    ԻՈՆԻԿ ԵՎ ՄՈԼԵԿՈՒԼԱՅԻՆ ՊԻՏՈՒՅՔՆԵՐ (բաժին 12.5 և 12.6)

    12.51 Tausonite- ը, Sr- ից, O- ից և Ti- ից բաղկացած հանքանյութ ունի գծապատկերում ցույց տրված խորանարդ միավորի բջիջը: (ա) Ո՞րն է այս հանքանյութի էմպիրիկ բանաձեւը: (բ) Հեշտ է տեսնել, որ Ti- ն համակարգվում է թթվածնի վեց ատոմների կողմից, քանի որ Ti ատոմը գտնվում է միավորի բջիջի կենտրոնում: Մյուս իոնների լիարժեք համակարգման միջավայրը տեսնելու համար մենք պետք է հաշվի առնենք հարևան միավորի բջիջները: Քանի թթվածին է համակարգված ստրոնցիումի հետ:

    12.52 Ռուտիլը հանքանյութ է, որը բաղկացած է Ti- ից և O- ից: Դրա միավորի բջիջը, որը նկարում պատկերված է, պարունակում է Ti ատոմներ յուրաքանչյուր անկյունում և Ti ատոմ բջիջի կենտրոնում: Չորս O ատոմները գտնվում են բջիջի հակառակ երեսների վրա, իսկ երկուսը ամբողջությամբ բջջի ներսում են: (ա) Ո՞րն է այս հանքանյութի քիմիական բանաձևը: (բ) Ո՞րն է յուրաքանչյուր ատոմի կոորդինացման համարը:

    12.53 NaF- ն ունի նույն կառուցվածքը, ինչ NaCl- ն: (ա) NaF- ի համար միավորի բջջային ծայրի երկարությունը գնահատելու համար օգտագործեք իոնային ճառագայթներ 7-րդ գլխից: (բ) Օգտագործեք մասամբ հաշվարկված բջիջի միավորի չափը (ա) NaF- ի խտությունը գնահատելու համար:

    12.54 Կլաուստալիտը հանքանյութ է, որը բաղկացած է կապարի սելենիդից (PbSe): Հանքանյութն ընդունում է NaCl տիպի կառուցվածք: PbSe- ի խտությունը 25 ° C ջերմաստիճանում կազմում է 8,27 գ / սմ 3: Հաշվարկեք PbSe միավորի բջիջի եզրի երկարությունը:

    12.55 Կինաբարի որոշակի ձև (HgS) ընդունում է ցինկի խառնուրդի կառուցվածքը, Նկար 12.26: Բջջի միավորի ծայրի երկարությունը 5,852 & Aring է: (ա) Հաշվարկեք HgS- ի խտությունը այս տեսքով: (բ) Tiemmanite հանքանյութը (HgSe) նույնպես կազմում է կոշտ փուլ ցինկի խառնուրդի կառուցվածքով: Այս հանքանյութում միավորի բջջային եզրի երկարությունը 6.085 է և Aring: Ինչո՞վ է պայմանավորված թիեմմանիտի բջիջի ավելի մեծ երկարությունը: (գ) Երկու նյութերից ո՞ր մեկն ունի ավելի մեծ խտություն: Ինչպե՞ս եք հաշվարկում խտությունների տարբերությունը:

    12.56 Սենյակային ջերմաստիճանում և ճնշման պայմաններում RbI- ն բյուրեղանում է NaCl տիպի կառուցվածքի հետ: (ա) Օգտագործեք իոնային ճառագայթներ `խորանարդ միավորի բջջային եզրի երկարությունը կանխատեսելու համար: (բ) Այս արժեքն օգտագործեք խտությունը գնահատելու համար: (գ) Բարձր ճնշման դեպքում կառուցվածքը վերափոխվում է մեկի `CsCl տիպի կառուցվածք ունեցող: (գ) Օգտագործեք իոնային ճառագայթներ `RbI- ի բարձր ճնշման ձևի համար խորանարդ միավորի բջջային եզրի երկարությունը կանխատեսելու համար: (դ) Այս արժեքն օգտագործեք խտությունը գնահատելու համար: Ինչպե՞ս է այս խտությունը համեմատվում խտության հետ, որը դուք հաշվարկել եք (բ) մասում:

    12.57 CuI- ն, CsI- ն և NaI- ն յուրաքանչյուրը տարբեր տեսակի կառուցվածք են ընդունում: Երեք տարբեր կառուցվածքներն են, որոնք ցույց են տրված Նկար 12.26-ում: (ա) Օգտագործեք իոնային ճառագայթներ, Cs + (ռ = 1,81 & Aring), Na + (ռ = 1.16 & Aring), Cu + (ռ = 0.74 & Aring), իսկ ես - (ռ = 2.06 & Aring), կանխատեսելու համար, թե որ բաղադրությունը որ կառույցի հետ կբյուրեղացնի: (բ) Ո՞րն է յոդի կոորդինացման համարը այս կառույցներից յուրաքանչյուրում:

    12.58 Ռուտիլ և ֆտորիտային կառուցվածքները, որոնք ցույց են տրված այստեղ (անիոնները կանաչ գույն ունեն), իոնային միացությունների կառուցվածքի ամենատարածված տեսակներից են, որտեղ կատիոն և անիոն համամասնությունը 1: 2 է: (ա) CaF- ի համար2 և ZnF2 օգտագործել իոնային ճառագայթներ, Ca 2+ (ռ = 1.14 & Aring), Zn 2+ (ռ = 0.88 & Aring), F - (ռ = 1.19 & Aring), կանխատեսելու համար, թե որ միացությունն է ավելի հավանական բյուրեղանալ ֆտորացված կառուցվածքի հետ, իսկ որը ՝ ռուտիլի կառուցվածքի: (բ) Որո՞նք են կատիոնների և անիոնների կոորդինացման համարները այս կառույցներից յուրաքանչյուրում:

    12.59 Mg 2+ իոնի համադրման համարը սովորաբար վեց է: Ենթադրելով, որ այս ենթադրությունը պահպանվում է, որոշեք անիոնների կոորդինացման համարը հետևյալ միացություններում. (ա) MgS, (բ) MgF2, (գ) MgO:

    12.60 Al 3+ իոնի համադրման համարը սովորաբար չորսից վեցն է: Օգտագործեք անիոնների կոորդինացման համարը ՝ որոշելու համար Al 3+ կոորդինացիոն համարը հետևյալ միացություններում. (ա) Ալֆ3 որտեղ ֆտորիդ իոնները երկու կոորդինատ են, (բ) Ալ2Ո3 որտեղ թթվածնի իոնները վեց կոորդինատ են, (գ) AlN, որտեղ նիտրիդի իոնները չորս կոորդինատ են:

    12.61 Հետևյալ պնդումներից յուրաքանչյուրը դասակարգեք որպես ճիշտ կամ կեղծ.

    (ա) Չնայած ե՛ւ մոլեկուլյար պինդ մարմինները, ե՛ւ կովալենտային ցանցային պինդ մարմիններն ունեն կովալենտային կապեր, մոլեկուլային պինդ մարմինների հալման կետերը շատ ավելի ցածր են, քանի որ դրանց կովալենտային կապերը շատ ավելի թույլ են:

    (բ) Այլ գործոնները հավասար, բարձր սիմետրիկ մոլեկուլները ձգտում են պինդ նյութեր ստեղծել ավելի բարձր հալման կետերով, քան ասիմետրիկ ձևավորված մոլեկուլները:

    12.62 Հետևյալ պնդումներից յուրաքանչյուրը դասակարգեք որպես ճիշտ կամ կեղծ.

    (ա) Մոլեկուլային պինդ մարմինների համար հալման կետը հիմնականում աճում է, երբ կովալենտ կապերի ուժերն ավելանում են:

    (բ) Մոլեկուլային պինդ մարմինների համար հալման կետը, ընդհանուր առմամբ, մեծանում է, քանի որ միջմոլեկուլային ուժերի ուժերը մեծանում են:

    ԿՈՎԱԼԵՆՏ-ETԱՆԱՅԻՆ ՀԱՄԱԼԻՐՆԵՐ (բաժին 12.7)

    12.63 Ե՛վ կովալենտային ցանցի պինդ, և՛ իոնային պինդ մարմինները կարող են ունենալ հալման կետեր սենյակային ջերմաստիճանից շատ ավելի բարձր, և երկուսն էլ կարող են լինել իրենց մաքուր տեսքով էլեկտրաէներգիայի վատ հաղորդիչ: Այնուամենայնիվ, այլ ձևերով նրանց հատկությունները բավականին տարբեր են:

    (ա) Պինդ նյութի ո՞ր տեսակն է առավել հավանական լուծվում ջրի մեջ:

    (բ) Ո՞ր տեսակ պինդ նյութը կարող է էլեկտրական հաղորդիչ դառնալ քիմիական փոխարինման միջոցով:

    12.64 Հետևյալ հատկություններից որո՞նք են կովալենտային ցանցի պինդ, մետաղական պինդ կամ երկուսին բնորոշ բնութագրերը. (ա) ճկունություն, (բ) կարծրություն, (գ) հալման բարձր կետ?

    12.65 Կիսահաղորդիչների հետևյալ զույգերից յուրաքանչյուրի համար ո՞րն է ունենալու ավելի մեծ գոտու բացը. (ա) CdS կամ CdTe, (բ) GaN կամ InP, (գ) GaAs կամ InAs:

    12.66 Կիսահաղորդիչների հետևյալ զույգերից յուրաքանչյուրի համար ո՞րն է ունենալու ավելի մեծ գոտու բացը. (ա) InP կամ InAs, (բ) Ge կամ AlP, (գ) AgI կամ CdTe?

    12.67 Եթե ​​ցանկանում եք GaA- ին դոփել, որպեսզի Ga- ն փոխարինող տարրով n- տիպի կիսահաղորդչ պատրաստի, ո՞ր տարրը (ները) կընտրեիք:

    12.68 Եթե ​​ցանկանում եք GaA- ին դոփել As- ին փոխարինող տարրով p- տիպի կիսահաղորդիչ պատրաստելու համար, ապա որ տարրը (տարրերը) կընտրեիք:

    12.69 Սիլիցիումը ունի սենյակային ջերմաստիճանում 1.1 eV նվագախմբի բացվածք: (ա) Լույսի ո՞ր ալիքի երկարությանը կհամապատասխանի այս էներգիայի ֆոտոնը: (բ) Ներկայացված նկարում այս ալիքի երկարության վրա գծեք ուղղահայաց գիծ, ​​որը ցույց է տալիս արեգակի լույսի ելքը `որպես ալիքի երկարության ֆունկցիա: Արդյո՞ք սիլիցիումը կլանում է արևից եկող տեսանելի լույսի ամբողջը, ոչ մեկը կամ մի մասը:

    12.70 Կադմիում տելուրիդը կարևոր նյութ է արևային բջիջների համար: (ա) Ո՞րն է CdTe- ի նվագախմբի բացը: (բ) Լույսի ո՞ր ալիքի երկարությանը պետք է համապատասխաներ այս էներգիայի ֆոտոնը: (գ) Այս ալիքի երկարության վրա գծիր ուղղահայաց գիծ 12.69 վարժությունում ներկայացված նկարում, որը ցույց է տալիս արեգակի լույսի ելքը `որպես ալիքի երկարության ֆունկցիա: դ) Սիլիցիումի հետ կապված ՝ CdTe- ն կլանում է արեգակնային սպեկտրի ավելի մեծ կամ փոքր մասն?

    12.71 Կիսահաղորդչային GaP- ն ունի 2.2 էլեկտրական էլեկտրական հոսանքի բացվածք: Կանաչ LED- ները պատրաստվում են մաքուր GaP- ից: Լույսի ո՞ր ալիքի երկարությունը պետք է արտանետվեր GaP- ից պատրաստված LED- ից:

    12.72 Առաջին LED- ները պատրաստվել են GaAs- ից, որն ունի 1,43 eV տիրույթի բացվածք: Լույսի ո՞ր ալիքի երկարությունը պետք է արտանետվեր GaA- ից պատրաստված LED- ից: Էլեկտրամագնիսական սպեկտրի ո՞ր տարածաշրջանին է համապատասխանում այս լույսը `ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի կամ IR:

    12.73 GaAs և GaP (Օրինակ = 2.26 eV) պատրաստել ամուր լուծույթներ, որոնք ունեն բյուրեղի նույն կառուցվածքը, ինչպես մայր նյութերը, As- ը և P- ը պատահականորեն բաշխված են բյուրեղում: GaPxԻնչպես1–x գոյություն ունի ցանկացած արժեքի համար x, Եթե ​​մենք ենթադրենք, որ նվագախմբի բացը տատանվում է գծային ՝ կախված կազմի միջևx = 0 և x = 1, գնահատիր խմբի բացը GaP- ի համար0.5Ինչպես0.5, Լույսի ո՞ր ալիքի երկարությունն է սա համապատասխանում:

    12.74 Կարմիր լույս արտանետող դիոդները պատրաստվում են GaAs և GaP պինդ լուծույթներից, GaPxԻնչպես1-x (տես վարժություն 12.73): Բնօրինակ կարմիր LED– ները լույս են արձակել 660 նմ ալիքի երկարությամբ: Եթե ​​մենք ենթադրենք, որ նվագախմբի բացը տատանվում է գծային ՝ կախված կազմի միջև x = 0 և x = 1, գնահատիր կազմը (արժեքը x), որն օգտագործվում է այս LED- ներում:

    ՊՈԼԻՄԵՐԻԿ ԿՈOLՄԵՐ (բաժին 12.8)

    12.75 Ի՞նչ է մոնոմերը: Բերեք այս գլխում բերված օրինակներից վերցված մոնոմերների երեք օրինակ:

    12.76 Մոլեկուլային բանաձեւը ն-դեկանը CH է3(CH2)8Չ3, Դեկանը չի համարվում պոլիմեր, մինչդեռ պոլիէթիլենը համարվում է: Ո՞րն է տարբերակումը:

    12.77 Էսթեր `միացություն է, որը առաջացել է կարբոքսիլաթթվի և սպիրտի միջև խտացման ռեակցիայի արդյունքում: Կարդացեք բաժնի 24.4 բաժնում էսթերների քննարկումը, ապա բերեք էթեր կազմող ռեակցիայի օրինակ: Ինչպե՞ս կարող է այս տեսակի արձագանքը տարածվել ՝ պոլիմեր (պոլիեսթեր) առաջացնելու համար:

    12.78 Գրեք քիմիական հավասարում պոլիմերի ձևավորման համար սումինաթթվի մոնոմերների խտացման ռեակցիայի միջոցով (HOOCCH2Չ2COOH) և էթիլենդիամին (H2NCH2Չ2NH2).

    12.79 Նկարեք աղյուսակ 12.5-ում ցույց տրված հետևյալ պոլիմերներից յուրաքանչյուրի ձևավորման համար օգտագործվող մոնոմերի (կառուցվածքների) կառուցվածքը. (ա) պոլիվինիլ քլորիդ, (բ) նեյլոնե 6,6, (գ) պոլիէթիլենային տերեֆալատ:

    12.80 Գրիր քիմիական հավասարումը, որը ներկայացնում է (ա) քլորոպրենից պոլիքլորոպրեն (պոլիքլորոպրենը օգտագործվում է մայրուղու մայթերի կնիքներում, ընդարձակման հոդերում, փոխակրիչներում և լարային և մալուխային բաճկոններում)

    (բ) պոլիակրիլոնիտրիլ `ակրիլոնիտրիլից (պոլիակրիլոնիտրիլն օգտագործվում է տնային կահավորանքներում, արհեստների մանվածքներում, հագուստում և շատ այլ իրերում):

    12.81 Նեյլոնե Nomex & reg- ը `խտացման պոլիմեր, ունի հետևյալ կառուցվածքը.

    Նկարեք երկու մոնոմերների կառուցվածքները, որոնք տալիս են Nomex & reg:

    12.82 Սպիտակուցները պոլիմերներ են, որոնք առաջացել են ամինաթթուների խտացման ռեակցիաներով, որոնք ունեն ընդհանուր կառուցվածք

    Այս կառուցվածքում R- ը ներկայացնում է & mdashH, & mdashCH3, կամ ատոմների մեկ այլ խումբ: Նկարեք այստեղ ներկայացված մոլեկուլի խտացման պոլիմերացման արդյունքում առաջացած պոլիամինաթթվային պոլիմերի ընդհանուր կառուցվածքը:

    12.83 Ո՞ր մոլեկուլային հատկություններն են պոլիմերը դարձնում ճկուն: Բացատրեք, թե ինչպես է խաչաձեւ կապը ազդում պոլիմերի քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների վրա:

    12.84 Ինչպիսի՞ մոլեկուլային կառուցվածքային առանձնահատկություններ են առաջ բերում բարձր խտության պոլիէթիլենից ավելի խիտ, քան ցածր խտության պոլիէթիլենից:

    12.85 Բարձր մոլեկուլային կշիռները և բյուրեղայնության բարձր աստիճանը միշտ պոլիմերի ցանկալի հատկություններ են: Բացատրեք

    12.86 Համառոտ նկարագրեք հետևյալներից յուրաքանչյուրին.ա) էլաստոմեր, (բ) ջերմապլաստիկ, (գ) ջերմամեկուսիչ պլաստիկ:

    ԱՆՎԱՆՈՒՄՆԵՐ (բաժին 12.9)

    12.87 Բացատրեք, թե ինչու «ժապավենները» չեն կարող լինել պինդ նյութի միացման առավել ճշգրիտ նկարագրությունը, երբ պինդն ունի նանոսկալի չափսեր:

    12.88 CdS- ն ունի 2.4 eV տիրույթի բացվածք: Եթե ​​CdS– ի մեծ բյուրեղները լուսավորված են ուլտրամանուշակագույն լույսով, ապա դրանք արձակում են լույս ՝ հավասար ժապավենի բացի էներգիայի: (ա) Ի՞նչ գույնի է արտանետվող լույսը: (բ) Արդյո՞ք համապատասխան չափի CdS քվանտային կետերը կկարողանան կապույտ լույս արձակել: (գ) Իսկ կարմիր լույսի մասին:

    12.89 Ճիշտ կամ սխալ:

    (ա) Կիսահաղորդչի գոտու բացը նվազում է, քանի որ մասնիկների չափը նվազում է 1–10 նմ տիրույթում:

    (բ) Կիսահաղորդչից արտանետվող լույսը արտաքին գրգռումից հետո ալիքի երկարությամբ ավելի երկար է դառնում, քանի որ կիսահաղորդչի մասնիկների չափը նվազում է:

    12.90 Ճիշտ կամ սխալ:

    Եթե ​​ուզում եք կապույտ լույս արձակող կիսահաղորդիչ, կարող եք կամ օգտագործել նյութ, որն ունի կապույտ ֆոտոնի էներգիային համապատասխանող ժապավենի բացվածք, կամ կարող եք օգտագործել նյութ, որն ունի ավելի փոքր գոտու բաց, բայց պատրաստել նույն չափի համապատասխան չափի նանոմասնիկ նյութական

    12.91 Ոսկին ընդունում է դեմքին կենտրոնացված խորանարդային կառուցվածք, որի բջջային եզրը 4.08 է և Aring (Նկար 12.11): Քանի՞ ոսկու ատոմ կա 20 նմ տրամագծով ոլորտում: Հիշեցնենք, որ գնդի ծավալը կազմում է .

    12.92 Կադմիումի տելուրիդը ՝ CdTe- ն, վերցնում է ցինկի խառնուրդի կառուցվածքը (Նկար 12.26), որի բջջային եզրի միավորի երկարությունը կազմում է 6,49 և Արինգ: Մեկ բջիջում կան չորս կադմիումի ատոմներ և չորս տելլորիումի ատոմներ: Ատոմի յուրաքանչյուր տեսակից քանի՞ հատ կա խորանարդ բյուրեղում, որի եզրերի երկարությունը 5,00 նմ է:

    ԼՐԱՈՒԻՉ EXՈՐԱՎԱՐՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

    [12.93] Դեմակենտրոն տետրագոնալ ցանցը 14 եռաչափ ցանցերից չէ: Ույց տվեք, որ դեմքին կենտրոնացված քառանկյուն միավորի բջիջը կարող է վերաիմաստավորվել որպես մարմնակենտրոն քառանկյուն ցանց ՝ ավելի փոքր միավոր բջիջով:

    12.94 Մաքուր երկաթը բյուրեղանում է մարմնակենտրոն խորանարդի կառուցվածքով, բայց փոքր քանակությամբ խառնուրդները կարող են կայունացնել դեմակենտրոն խորանարդ կառուցվածքը: Երկաթի ո՞ր ձևն ունի ավելի բարձր խտություն:

    [12.95] Ածխածնի ներմուծումը մետաղական վանդակաճաղի մեջ ընդհանուր առմամբ հանգեցնում է ավելի կոշտ, պակաս ճկուն նյութի `ավելի ցածր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակությամբ: Բացատրեք, թե ինչու դա կարող է այդպես լինել:

    12.96 Ինչպես նշված է 12.3 բաժնում, Ni3Al- ն օգտագործվում է օդանավերի շարժիչների տուրբիններում `իր ուժի և ցածր խտության պատճառով: Նիկելի մետաղը ունի խորանարդ խորը փաթեթավորված կառուցվածք `դեմքով կենտրոնացված խորանարդ միավորի բջիջով, մինչդեռ Ni3Al- ն ունի 12.17 նկարում պատկերված պատվիրված խորանարդային կառուցվածք: Խորանարդ միաբջիջի եզրի երկարությունը 3.53 է, Aring- ը նիկելի համար և 3.56-ը և Aring- ը Ni- ի համար3Ալ. Այս երկու նյութերի խտությունը հաշվարկելու և համեմատելու համար օգտագործեք այս տվյալները:

    12.97 Նկար 12.17-ում ներկայացված միջմետաղական միացություններից յուրաքանչյուրի համար որոշեք միավորի բջիջում յուրաքանչյուր տիպի ատոմի թիվը: Ձեր պատասխանները համապատասխանո՞ւմ են էմպիրիկ բանաձևերից ակնկալվող գործակիցներին. Ni3Ալ, Նբ3Sn և SmCo5?

    12.98 Ի՞նչ տիպի ցանց ունի և մդաշ պարզունակ խորանարդը, մարմնակենտրոն խորանարդը, կամ դեմքին կենտրոնացված խորանարդը և մդադդոն `կառուցվածքի հետևյալ տեսակներից յուրաքանչյուրը. (ա) CsCl, (բ) Աու, (գ) NaCl, (դ) Po, (ե) ZnS?

    12.99 Անագը գոյություն ունի երկու ալոտրոպ ձևով. Մոխրագույն թիթեղն ունի ադամանդե կառուցվածք, իսկ սպիտակ անագը ՝ սերտորեն փաթեթավորված: Այս ալոտրոպային ձևերից մեկը կիսահաղորդիչ է ՝ փոքր գոտու բացով, իսկ մյուսը ՝ մետաղ: Ո՞ր մեկն է որը: Ո՞ր ձևն եք ակնկալում ունենալ Sn և mdash Sn կապի ավելի երկար հեռավորություն:

    [12.100] Տիտանի էլեկտրական հաղորդունակությունը մոտավորապես 2500 անգամ ավելի մեծ է, քան սիլիցիումը: Տիտանն ունի վեցանկյուն սերտ փաթեթավորված կառուցվածք, իսկ սիլիցիումը ունի ադամանդե կառուցվածք: Բացատրեք, թե ինչպես են կառույցները վերաբերում տարրերի հարաբերական էլեկտրական հաղորդունակությանը:

    12.101 Սիլիցիումի կարբիդը, SiC, ունի եռաչափ կառուցվածք, որը ցույց է տրված նկարում:

    (ա) Անվանեք մեկ այլ միացություն, որն ունի նույն կառուցվածքը:

    (բ) Կցանկանայի՞ք, որ SiC- ի կապակցումը հիմնականում իոնական, մետաղական կամ կովալենտային լինի: (գ) Ինչպե՞ս SiC- ի կապակցումը և կառուցվածքը հանգեցնում են դրա բարձր ջերմային կայունությանը (մինչև 2700 ° C) և բացառիկ կարծրությանը:

    [12.102] Ի տարբերություն մետաղների, կիսահաղորդիչները մեծացնում են դրանց հաղորդունակությունը, երբ դրանք տաքացնում եք (մինչև մեկ կետ): Առաջարկեք բացատրություն:

    12.103 Teflon & reg- ը F պոլիմերացման արդյունքում առաջացած պոլիմեր է2C═CF2, Նկարեք այս պոլիմերի հատվածի կառուցվածքը: Ո՞ր տեսակի պոլիմերացման ռեակցիան է անհրաժեշտ այն կազմավորելու համար:

    12.104 Polyրածնի կապը պոլիամիդային շղթաների միջև կարևոր դեր ունի 6,6 նեյլոնի նման նեյլոնի հատկությունները որոշելու հարցում (Աղյուսակ 12.5): Նկարիր 6,6 նեյլոնի երկու հարակից շղթաների կառուցվածքային բանաձևերը և ցույց տուր, թե որտեղ կարող են ջրածնի կապի փոխազդեցություններ տեղի ունենալ դրանց միջև:

    12.105 Բացատրեք, թե ինչու ռենտգենյան ճառագայթները կարող են օգտագործվել բյուրեղներում ատոմային հեռավորությունները չափելու համար, բայց տեսանելի լույսը չի կարող օգտագործվել այդ նպատակով:

    12.106 Ռենտգենյան դիֆրակցիայի ուսումնասիրության ընթացքում Ուիլյամը և Լոուրենս Բրեգը որոշեցին, որ հարաբերությունը ճառագայթման ալիքի երկարության (& լամբդա), ճառագայթման բաշխման անկյունի միջև (և թետա) և բյուրեղում ատոմների հարթությունների միջև հեռավորությունը առաջացնել դիֆրակցիա (դ) տրվում է կողմից ն& լամբդա = 2դ մեղք & theta. Պղնձե ռենտգենյան ճառագայթներից ստացված ռենտգենյան ճառագայթները 1,54 & Aring ալիքի երկարությամբ ցրվում են բյուրեղային սիլիցիումով 14,22 աստիճանի անկյան տակ: Օգտագործելով Բրագի հավասարումը, հաշվարկիր այս բյուրեղի մեջ դիֆրակցիայի համար պատասխանատու ատոմների հարթությունների միջև եղած հեռավորությունը ՝ ենթադրելով ն = 1 (առաջին կարգի դիֆրակցիա):

    12.107 Germanium- ը ունի նույն կառուցվածքը, ինչ սիլիցիումը, բայց բջիջի միավորի չափը տարբեր է, քանի որ Ge- ի և Si- ի ատոմները նույն չափը չունեն: Եթե ​​դուք կրկնեիք նախորդ խնդրում նկարագրված փորձը, բայց փոխարինեք Si բյուրեղը Ge բյուրեղով, ակնկալո՞ւմ եք, որ ռենտգենյան ճառագայթները ցրվեն ավելի մեծ կամ փոքր անկյան տակ, & theta?

    [12.108] (ա) Ադամանդի խտությունը [Նկար 12.30 (ա)] 3.5 գ / սմ 3 է և գրաֆիտի [Նկար 12.30 (բ)] 2.3 գ / սմ 3 է: Ելնելով բուքմինստերֆուլերենի կառուցվածքից (Նկար 12.47), ի՞նչ եք ակնկալում, որ դրա խտությունը համեմատական ​​կլինի ածխածնի այս մյուս ձևերի հետ: (բ) Բուքմին-ստերֆուլերոլենային ռենտգենյան դիֆրակցիայի ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ այն ունի C- ի դեմքով կենտրոնացված խորանարդային ցանց:60 մոլեկուլները. Միավորի խցի եզրագծի երկարությունը 14,2 & Aring է: Հաշվեք բուկմինստերֆուլերենի խտությունը:

    12.109 Կիսահաղորդչի վալենտային գոտին բաղկացած է կապող մոլեկուլային օրբիտալներից և հակամոնտաժային մոլեկուլային ուղեծրերից հաղորդման գոտուց: (ա) Հաշվի առնելով այս փաստը `ակնկալո՞ւմ եք, որ n տիպի դոպինգը ուժեղացնի կամ թուլացնի կիսահաղորդչում կապերը: (բ) Սպասու՞մ եք, որ p- տիպի դոպինգը ուժեղացնի կամ թուլացնի կիսահաղորդչում կապերը:

    ԻՆՏԵԳՐԱՏԻՎ ՎԱՐERՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

    12.110 Ոսկու համաձուլվածքները նկարագրելու համար օգտագործվող կարատի սանդղակը հիմնված է զանգվածային տոկոսների վրա: (ա) Եթե առաջանում է խառնուրդ, որը կազմում է 50 մոլ% արծաթ և 50 մոլ% ոսկի, ո՞րն է խառնուրդի կարատ համարը: Այս խառնուրդի գույնը գնահատելու համար օգտագործեք Նկար 12.18-ը: (բ) Եթե առաջանում է խառնուրդ, որը կազմում է 50 մոլ% պղինձ և 50 մոլ% ոսկի, ո՞րն է խառնուրդի կարատ համարը: Ո՞րն է այս խառնուրդի գույնը:

    12.111 Spinel- ը հանքանյութ է, որը զանգվածաբար պարունակում է 37.9% Al, 17.1% Mg և 45.0% O, և ունի 3.57 գ / սմ 3 խտություն: Միավորի բջիջը խորանարդ է, որի եզրերի երկարությունը 8.09 է և Aring: Յուրաքանչյուր տեսակի քանի՞ ատոմ կա միավորի բջիջում:

    12.112 (ա) Որո՞նք են ադամանդի C & mdashC & mdashC կապի անկյունները: (բ) Ի՞նչ են դրանք գրաֆիտում:

    [12.113] Օգտագործելով Աղյուսակ 8.4-ում թվարկված պարտատոմսերի էնթալպիայի արժեքները, գնահատեք մոլային էնթալպիայի փոփոխությունը, որը տեղի է ունեցել (ա) էթիլենի պոլիմերացում, (բ) 6,6 նեյլոնի ձևավորում, (գ) պոլիէթիլենային տերեֆալատի (PET) ձևավորում:

    [12.114] Չնայած պոլիէթիլենը կարող է պտտվել և շրջվել պատահական ձևերով, բայց ամենակայուն ձևը գծային է `ածխածնային ողնաշարով կողմնորոշված, ինչպես ցույց է տրված հետևյալ նկարում.

    Նկարի պինդ սեպերը ցույց են տալիս ածխածնի կապերը, որոնք դուրս են գալիս էջի հարթությունից, իսկ կտրված սեպերը ցույց են տալիս կապեր, որոնք ընկած են էջի հարթության ետևում:

    (ա) Ի՞նչ է օրբիտալների հիբրիդացումը յուրաքանչյուր ածխածնի ատոմում: Ի՞նչ անկյուններ եք ակնկալում պարտատոմսերի միջև:

    (բ) Հիմա պատկերացրեք, որ պոլիմերը ավելի շուտ պոլիպրոպիլեն է, քան պոլիէթիլեն: Նկարեք պոլիպրոպիլենի կառուցվածքներ, որոնցում (i) CH է3 խմբերը բոլորը ընկած են թղթի հարթության նույն կողմում (այս ձևը կոչվում է իզոտակտիկ պոլիպրոպիլեն) (ii) CH3 խմբերը ընկած են ինքնաթիռի փոփոխական կողմերում (սինդիոտակ-տիկ պոլիպրոպիլեն) կամ (iii) CH3 խմբերը պատահականորեն բաշխվում են երկու կողմերում (ատակտիկ պոլիպրոպիլեն): Այս ձևերից ո՞ր մեկն եք ակնկալում ունենալ ամենաբարձր բյուրեղականությունն ու հալման կետը, և ո՞րը ՝ ամենացածրը: Բացատրեք միջմոլեկուլային փոխազդեցությունների և մոլեկուլային ձևերի տեսանկյունից:

    (գ) Պոլիպրոպիլենային մանրաթելերը օգտագործվել են մարզական հագուստի մեջ: Ասում են, որ արտադրանքը գերազանցում է բամբակյա կամ պոլիեսթեր հագուստը մարմնից հյուսվածքը արտաքինով քսելու մեջ: Բացատրեք տարբերությունը պոլիպրոպիլենից և պոլիեսթերից կամ բամբակից (որը մոլեկուլային շղթայի երկայնքով ունի մեծ քանակությամբ OH խմբեր) ջրի հետ միջմոլեկուլային փոխազդեցությունների տեսանկյունից:

    12.115 (ա) 12.5 աղյուսակում ներկայացված պոլիվինիլքլորիդում ո՞ր կապերն ունեն կապի ամենացածր միջին էնթալպիան: (բ) Բարձր ճնշման և տաքացված պոլիվինիլքլորիդի ենթարկվելիս վերածվում է ադամանդի: Այս վերափոխման ընթացքում ո՞ր պարտատոմսերն են ամենայն հավանականությամբ առաջինը ճեղքվում: (գ) Աղյուսակ 8.4-ում օգտագործելով կապի միջին էնթալպիայի արժեքները, գնահատեք ՊՎՔ-ն ադամանդի վերածելու ընդհանուր էնթալպիայի փոփոխությունը:

    [12.116] Սիլիցիումը ունի ադամանդե կառուցվածք (Նկար 12.30 (ա)) 5.43 & Aring միավորի բջջի եզրերի երկարությամբ և մեկ բջիջում ութ ատոմ: (ա) Քանի՞ սիլիցիումի ատոմ կա 1 սմ 3 նյութում: (բ) Ենթադրենք, դուք հերքում եք սիլիցիումի 1 սմ 3 նմուշ `1 ppm ֆոսֆորով, որը կբարձրացնի հաղորդունակությունը միլիոն գործոնով: Քանի՞ միլիգրամ ֆոսֆոր է պահանջվում:

    12.117 KCl- ն ունի նույն կառուցվածքը, ինչ NaCl- ն: Միավորի բջիջի երկարությունը 6,28 & Aring է: KCl- ի խտությունը 1.984 գ / սմ 3 է, իսկ բանաձևի զանգվածը `74.55 ամու: Օգտագործելով այս տեղեկատվությունը, հաշվարկեք Avogadro- ի համարը:

    12.118 Փնտրեք սիլիցիումի ատոմի տրամագիծը & Aring- ում: Pentium 4 պրոցեսորային չիպի մեջ ալիքի երկարությունը 65 նմ է: Սիլիցիումի քանի՞ ատոմի է սա համապատասխանում:


    Սիրո՞ւմ եք բյուրեղներ աճեցնելուն: Փորձեք այս այլ գիտական ​​գործունեությունը:

    Եթե ​​դուք զբաղվում եք բյուրեղներով և երկրաբանությամբ (որը ժայռերի ուսումնասիրություն է, btw), ապա ձեզ դուր կգան բյուրեղների և գոհարների այս մյուս փորձերը:

    Անցկացրեք ձեր սեփական Crystal Dig- ը

    Հնագետները պատմական վայրերը պեղելու մասնագետներ են, և դուք տանը կատարում եք փորման սեփական տարբերակը: Այս թանկարժեք քարերի բյուրեղյա փորման հավաքածուն պարունակում է 20 տարբեր տեսակի օգտակար հանածոներ, ինչպիսիք են քվարցը և վագրի աչքը, ինչպես նաև գործիքներ դրանք փորելու տեղանքից հանելու համար:

    Break Open որոշ գեոդներ

    Գեոդները սովորական ժայռերի են նման. Մինչև չբացես դրանք և չտեսնես, թե ինչպես են բյուրեղները ներսում աճում: National Geographic- ի այս գեոդային հավաքածուն ունի 10 գեոդ, գուգլներ, որոնք կօգնեն ձեզ անվտանգ կերպով կոտրել դրանք և մինի խոշորացույց ՝ ավելի սերտ ստուգման համար:

    Պատրաստեք փայլուն բյուրեղներ

    Ի՞նչն է ավելի լավ, քան սովորական բյուրեղները: Ակնհայտորեն փայլում են բյուրեղները:Այս փայլուն բյուրեղների աճեցման հավաքածուն կիրառում է վերը բացատրված նույն սկզբունքները և թույլ է տալիս պատրաստել փայլող մութ բյուրեղներ յոթ -10 օրվա ընթացքում:


    Ի՞նչ են մոլեկուլային պինդ նյութերը:

    Մոլեկուլային պինդ նյութը պինդ տեսակ է, որում մոլեկուլները միասին պահվում են վան դեր Վալսի ուժերի, այլ ոչ թե իոնային կամ կովալենտ կապերի միջոցով: Մոլեկուլային պինդը պարունակում է դիսկրետ մոլեկուլներ: Այս մոլեկուլները միմյանց կապող վան դեր Վաալի ուժերն ավելի թույլ են, քան կովալենտային կամ իոնային կապերը: Այս մոլեկուլային պինդ մարմիններում առկա մոլեկուլները կարող են լինել միատոմային, դիատոմային կամ նույնիսկ պոլիատոմիկ:

    Քանի որ մոլեկուլային պինդ մարմինների միջմոլեկուլային ուժերը շատ թույլ են, այդ պինդ միացություններն ունեն ավելի ցածր հալման կետեր (հաճախ դրանք 300◦C- ից ցածր են): և նաև այս մոլեկուլային պինդ մարմինները համեմատաբար փափուկ են և ունեն ավելի ցածր խտություն: Այնուամենայնիվ, կարող են լինել ջրածնի կապեր, դիպոլ-դիպոլ փոխազդեցություններ, լոնդոնյան ուժեր և այլն (ինչպես նաև Վան դեր Վաալի ուժերի փոխարեն):

    Վան դեր Վաալի ուժերը կարող են դիտվել ոչ բևեռային մոլեկուլների միջև: բեւեռային մոլեկուլներում կարող են դիտվել դիպոլ-դիպոլ փոխազդեցություններ: ջրածնի կապերը առկա են այնպիսի ֆունկցիոնալ խմբեր պարունակող մոլեկուլների միջև, ինչպիսիք են O-H, N-H և F-H:

    Նկար 02. Ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլները պինդ տեսքով ցույց տվող դիագրամ

    Վան դեր Վաալի թույլ ուժերը մոլեկուլային պինդ մարմինների մոլեկուլների միջև որոշում են պինդ նյութի հատկությունները: Այս հատկություններից մի քանիսը ներառում են ցածր հալման և եռման կետեր, ցածր մեխանիկական ուժ, ցածր էլեկտրական հաղորդակցություն, ցածր ջերմային հաղորդակցություն և այլն:


    Կոշտ նյութեր. Դասակարգում և բյուրեղի կառուցվածք | Էլեկտրատեխնիկա

    Այս հոդվածում մենք կքննարկենք պինդ մարմինների դասակարգման և բյուրեղային կառուցվածքի մասին:

    Պինդ մարմինների դասակարգում.

    Բյուրեղների դասակարգումը սիմետրիայի տարրերի հիման վրա և կապի երկարության (a, b և c) և կապի անկյունների (α, β և) փոխկապակցվածության տեսանկյունից ՝ տարբեր բյուրեղային առանցքների միջև: Հավասարապես օգտակար է պինդ մարմինը դասակարգել ըստ վանդակաճաղերի տեղերը զբաղեցրած միավորների և կապի տիպի տեսանկյունից:

    Պինդ նյութերը կարող են տարբերվել և դասակարգվել կապի չորս տարբեր տեսակների մեջ. Յուրաքանչյուրը բյուրեղային ցանցում իրենց բաղադրիչ միավորների միջև տարբեր տեսակի ուժ է ներկայացնում:

    ա) իոնային պինդ նյութեր. իոնային կապ

    բ) Մետաղական պինդ նյութեր. Մետաղական կապ

    գ) Կովալենտային պինդ մարմիններ. Կովալենտ կապ

    դ) մոլեկուլային պինդ մարմիններ. մոլեկուլային կապ:

    Սրանք հիմնական խմբերն են, որոնցում պինդ նյութերը կարող են լայնորեն դասակարգվել: Հայտնի են, սակայն, պինդ նյութերի օրինակներ, որոնք ցուցադրում են այդ խմբերից մեկին բնորոշ հատկություններ: Այս տեսակի միջանկյալ վարքագիծը կարող է դիտվել կա՛մ այս պինդ մարմիններում երկու տարբեր տեսակի կապերի առկայության պատճառով, կա՛մ այդ պինդ նյութերը կարող են բաղկացած լինել միջանկյալ բնույթի պարտատոմսերից: Այս պինդ նյութերի հետ կապված որոշ ֆիզիկական հատկություններ ամփոփված են Աղյուսակ 2.6-ում:

    1. Ionic Solids:

    Իոնային պինդ նյութերը կազմող բաղադրիչները հակադիր լիցքավորված իոններ են: Էլեկտրոններ գրավող ուժի մեջ շատ մեծ տարբերություններ ունեցող ընտրողների ներգրավման ուժը թույլ է տալիս էլեկտրոնների ամբողջական փոխանցումը մի բաղադրիչից մյուսը, որը հայտնի է որպես իոնային կապ, որը տեղի է ունենում միայն մետաղների և ոչ մետաղների միջև:

    Եկեք քննարկենք ծայրաստիճան ռեակտիվ մետաղական նատրիումի (Na) և հավասարապես ռեակտիվ ոչ մետաղական գազի քլորի (CI) համադրությունը ՝ նատրիումի քլորիդ ստեղծելու համար (որը հայտնի է որպես սեղանի աղ): Նատրիումի արտաքին թաղանթի մեջ կա մեկ էլեկտրոն, որը փոխանցվում է `միանալով քլորի ատոմի արտաքին թաղանթի յոթ էլեկտրոններին: Ատոմային ներգրավման այս տեսակը, որը ներառում է մեկ էլեկտրոնի մեկ ատոմից մյուսը տեղափոխելը, հանգեցնում է իոնների ձևավորմանը, որոնք միասին պահվում են զուտ էլեկտրաստատիկ գրավչությունների միջոցով:

    Կապող ուժի էլեկտրաստատիկ բնույթի պատճառով ասում են, որ ատոմների միջև կապը իոնային է կամ էլեկտրովալենտ, իսկ պինդ մարմինները, որոնց բաղադրիչները միասին պահվում են այդ էլեկտրաստատիկ ուժերի կողմից, հայտնի են որպես իոնային պինդ նյութեր: Իոնային պինդ մարմինների օրինակներն են `NaCl, CsCl և ZnS: Քանի որ այդ իոնները պահվում են ֆիքսված դիրքերում, հետեւաբար, իոնային պինդ մարմինները էլեկտրականություն չեն անցկացնում պինդ վիճակում:

    Նրանք էլեկտրաէներգիա են անցկացնում միաձուլված վիճակում: Իոնային պինդ մարմիններում ներգրավման ուժերը շատ ուժեղ են, ուստի դրանք հալման բարձր կետեր են ցուցադրում և ճեղքվում են միայն այն դեպքում, երբ ուժ է կիրառվում որոշակի ուղղությունների երկայնքով: Բոլոր իոնային պինդ նյութերը կոշտ են և փխրուն: Կարելի է նկատել, որ իոնների շերտերի շարժումը միմյանց մոտ է բերում նույն լիցքի իոնները, և դա առաջացնում է ուժեղ վանումներ, որոնք հանգեցնում են բյուրեղի քայքայմանը [Նկ. 2.24 (բ)]:

    2. Մետաղական պինդ նյութեր.

    Մետաղական պինդ նյութերի բաղադրիչ միավորները դրական իոններն են: Դրական իոնների այս զանգվածը միասին պահվում է ազատ շարժվող էլեկտրոնային լիցքի ամպի միջոցով, որն առաջանում է բոլոր վալենտային էլեկտրոնների խմբավորման արդյունքում և հանգեցնում է մետաղական կապի: Կապի այս տեսակը տեղի է ունենում այն ​​ժամանակ, երբ մետաղի յուրաքանչյուր ատոմը իր վալենտային էլեկտրոնները նպաստում է ամբողջ բյուրեղին պատկանող էլեկտրոնային ամպի կամ գազի ձևավորմանը:

    Վալենտային էլեկտրոնները ուղղակիորեն կապված չեն առանձին ատոմի հետ, բայց նրանք ազատորեն շարժվում են այլ ատոմների ազդեցության ոլորտում և տարբեր ժամանակներում կապված են տարբեր ատոմների, և դա նույնպես կարճ ժամանակով: Մետաղական կապի այս մոդելը համահունչ է նաև մետաղների այլ հատկություններին, այսինքն ՝ դյուրագրգռությանը և ճկունությանը: Malկվող մետաղը կարելի է ծեծել թիթեղների, իսկ ճկուն նյութը ՝ լարերի մեջ:

    Որպեսզի մետաղները ձևավորվեն և կազմվեն առանց խզման, վանդակաճաղի ատոմները պետք է հեշտությամբ տեղահանվեն միմյանց նկատմամբ: Շարժումը չի առաջացնում որևէ վանող ազդեցություն ՝ ամենուր էլեկտրոնային գազի առկայության պատճառով, որն ապահովում է բուֆեր դրական իոնների միջև: Այս իրավիճակը շատ տարբեր է իոնային բյուրեղների իրավիճակից:

    Նրանք նաև փայլ են ցուցաբերում, այսինքն ՝ նրանց մակերեսը փայլուն է թվում: Քանի որ էլեկտրոններն ազատ են և կապված չեն որևէ կապի հետ, նրանք կարող են կլանել և արտանետել ալիքի բոլոր երկարությունների լույսը: Քանի որ էլեկտրոնները կարող են ազատորեն շարժվել ամբողջ ցանցում, մետաղները ցուցադրում են բարձր էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն: Մետաղական պինդ մարմինների օրինակներից են Cu, Ag, Au, Na, K և այլն:

    3. Կովալենտային պինդ նյութեր.

    Կովալենտային պինդ մարմիններում կառուցվածքային միավորը ատոմն է: Այս ատոմները կապված են այլ ատոմների հետ համատեղ էլեկտրոնային զույգով, այլ ոչ թե էլեկտրոնների փոխանցմամբ, որը հայտնի է որպես կովալենտային կապ: Պինդ մարմինները, որոնց բաղադրիչները միասին պահվում են ամուր կովալենտային կապերով, հայտնի են որպես կովալենտային պինդ մարմիններ: Այս կապը տարածվում է բյուրեղի ողջ տարածքում և քանի որ կովալենտ կապը ուղղորդված է, դրա արդյունքում առաջանում է հսկա խառնաշփոթ կառուցվածք:

    Օրինակ, ադամանդի մեջ յուրաքանչյուր ածխածնի ատոմ կցվում է ածխածնի չորս այլ ատոմների ՝ կովալենտ կապերով: Քանի որ յուրաքանչյուր ատոմ իր դիրքում կոշտ է պահվում չորս ուժեղ կովալենտ կապերով, հետևաբար, դրա արդյունքում շատ կոշտ պինդ ադամանդը հայտնի ամենադժվար նյութն է: Մենք կարող ենք նաև ունենալ այս կամ այն ​​ուժերի միմյանց հետ կապվող երկու կամ ավելի տարբեր տարրեր, որոնք հանգեցնում են ամբողջ վանդակաճաղի կառուցմանը: Քվարցի օրինակում սիլիցիումի և թթվածնի ատոմների դասավորությունը կազմում է այդպիսի եռաչափ ցանց:

    Սիլիցիումի կարբիդը (SiC) ունի կառուցվածք, որը շատ նման է ադամանդի կառուցվածքին, բացառությամբ, որ այս պինդ այլընտրանքային ածխածնի ատոմի դիրքերը զբաղեցնում են սիլիցիումի ատոմները: Այս պինդ մարմիններում կապերը կովալենտային են և, ընդհանուր առմամբ, բավականին ամուր են: Կովալենտային պինդ մարմինները սովորաբար ունեն հալման բարձր կետեր, բավականին կոշտ են և էլեկտրաէներգիայի վատ հաղորդիչ են: Նրանք ունեն միաձուլման բարձր թաքնված ջերմություն և ընդլայնման ցածր գործակից:

    4. Մոլեկուլային պինդ նյութեր.

    Մոլեկուլային պինդ մարմինների բաղադրիչ միավորներն ավելի շուտ մոլեկուլներ են (կամ բևեռային կամ ոչ բևեռային), քան ատոմներ կամ իոններ, բացառությամբ ամրացված ազնիվ գազերի, որտեղ միավորները ատոմներ են: Նույն պատճառով այս պինդ մարմիններն ունեն ընդարձակման համեմատաբար բարձր գործակիցներ: Նրանք հալվում են ցածր ջերմաստիճանում և ունեն միաձուլման ցածր ջերմություն:

    Մոլեկուլի ներսում կապը կովալենտային է և ուժեղ, մինչդեռ բյուրեղային ցանցի տարբեր մոլեկուլների միջև գործող ուժերը թույլ Վան դեր Վալսի ուժերն են: Այս ուժերը պայմանավորված են մեկ ատոմի միջուկի և մյուսի էլեկտրոնների էլեկտրաստատիկ փոխազդեցությամբ: Սա մեծ մասամբ, բայց ամբողջովին չեզոքացված է մեկ ատոմի միջուկի էլեկտրաստատիկ վանումով մյուսի միջուկով:

    Արդյունքում թույլ ատոմիզմը երկու ատոմների միջև կոչվում է Վան դեր Վալսի ուժ: Այս թույլ ուժերի արդյունքում մոլեկուլային պինդ մարմինները փափուկ են և շատ հեշտությամբ գոլորշիանում են: Այս պինդ մարմինները էլեկտրականություն չեն փոխանցում: Էլեկտրոնները տեղայնացված են յուրաքանչյուր մոլեկուլի կապերի մեջ: Հետևաբար, նրանք անկարող են էլեկտրական դաշտի կիրառմամբ մի մոլեկուլից մյուսը տեղափոխվել: Նման պինդ մարմինների օրինակներ են յոդը, ծծումբը, ֆոսֆորը (ոչ բևեռային), ջուրը, շաքարը (բևեռային) և այլն:

    Պինդ մարմինների բյուրեղային կառուցվածքը.

    Ատոմային կարգը բյուրեղային պինդ մարմիններում ցույց է տալիս, որ ատոմների փոքր խմբերը կազմում են կրկնվող օրինաչափություն: Այսպիսով, բյուրեղյա կառուցվածքները նկարագրելիս հաճախ հարմար է կառուցվածքը բաժանել փոքր կրկնվող անձանց, որոնք կոչվում են միավոր բջիջներ, որոնք տիեզերքում անորոշ ժամանակով կրկնվելիս կստեղծեն տիեզերական ցանց: Բյուրեղների մեծ մասի համար միավորի բջիջները զուգահեռ պիպլեդ են կամ խորանարդներ, որոնք ունեն զուգահեռ դեմքերի երեք շարք:

    Ընտրվում է միավորի բջիջը `բյուրեղի կառուցվածքի համաչափությունը ներկայացնելու համար, որում բյուրեղի մեջ բոլոր ատոմային դիրքերը կարող են գոյանալ դրա յուրաքանչյուր ծայրի երկայնքով միավորի բջջի ինտեգրալ հեռավորությունների թարգմանությունների միջոցով: Այսպիսով, միավորի բջիջը բյուրեղային կառուցվածքի հիմնական կառուցվածքային միավորն է կամ կառուցվածքային բլոկը ՝ իր երկրաչափության և ատոմային դիրքերի շնորհիվ: Ավելին, որոշակի բյուրեղային կառուցվածքի համար կարող է ընտրվել ավելի քան մեկ միավոր բջիջ, սակայն, ընդհանուր առմամբ, մենք օգտագործում ենք առավելագույն երկրաչափական համաչափություն ունեցող միավորի բջիջը:

    Միավորի բջիջն այնպես է ընտրված, որ կատարի հետևյալ պայմանները.

    (թ) Այն պետք է ունենա նույն համաչափությունը, ինչ բյուրեղյա կառուցվածքը:

    (ii) Եթե կա ընտրություն մեկից ավելի կրկնվող պայմանավորվածությունների միջև, ապա այն միավորի բջիջ է ընտրվում այն ​​մեկը, որն ունի նվազագույն քանակով ատոմներ (այսինքն ՝ ամենափոքր ծավալը): Նման միավորային բջիջը հաճախ պիտակավորված է որպես պարզունակ կամ պարզ միավորի բջիջի ներկայացում:

    Նկ. 2.5-ը ցույց է տալիս եռաչափ բյուրեղային ցանցի միավոր բջիջը: Theանցը կազմված է միավորի բջիջների կրկնությունից, և միավորի բջիջը կարող է ամբողջությամբ նկարագրվել a⃗, b⃗, c⃗ երեք վեկտորներով, երբ նշված են վեկտորների երկարությունը և դրանց միջև եղած անկյունները (α, β,):

    Հաշվի առնելով որևէ վանդակաճաղի կետ, վանդակաճաղի մնացած բոլոր կետերը կարելի է ստանալ a⃗, b⃗, c⃗ վանդակաճաղերի վեկտորների կրկնակի գործողությամբ: Այս վանդակավոր վեկտորները և վերը նշված միջերեսային անկյունները կազմում են միավորի բջիջի վանդակաճաղերի պարամետրերը: Այսպիսով, ակնհայտ է, որ եթե այդ ընդհատումների և միջերեսային անկյունների արժեքները հայտնի լինեն, մենք հեշտությամբ կարող ենք որոշել միավորի բջիջի ձևը և իրական չափը:

    A⃗, b⃗, c⃗ վեկտորները կարող են հավասար լինել կամ չլինել: Բացի այդ, a, P և y անկյունները կարող են լինել կամ չլինել ուղղանկյուն: Այս պայմանների հիման վրա կան յոթ տարբեր բյուրեղային համակարգեր: Եթե ​​ատոմները գոյություն ունեն միայն միավորի բջիջների անկյուններում, ապա յոթ բյուրեղը կտա յոթ տեսակի ցանց:

    Ավելի շատ տիեզերական ցանցեր կարելի է կառուցել ՝ ատոմներ (կամ մասնիկներ) տեղադրելով միավորի բջիջների մարմնի կենտրոններում կամ դեմքերի կենտրոններում: Bravais- ը ցույց տվեց, որ տիեզերական վանդակաճաղերի տարբեր տեսակների ընդհանուր քանակը (ենթարկվելով այն պայմանին, որ յուրաքանչյուր կետ ունի նույն շրջապատը) ընդամենը տասնչորս է, ուստի տերմինը Bravais վանդակ է:

    Միավորի բջիջներն ընդդեմ պարզունակ բջիջների.

    Պարզունակ բջիջը կարող է սահմանվել որպես երկրաչափական ձև, որը, անորոշ ժամանակով կրկնվելով երեք չափումներով, կլրացնի ամբողջ տարածքը և համարժեք է մեկ ցանցի կետի. Միավոր բջիջը տարբերվում է պարզունակ բջիջից նրանով, որ չի սահմանափակվում հավասար լինել մեկ վանդակավոր կետին, որոշ դեպքերում դրանք համընկնում են, ուստի միավոր բջիջները կարող են լինել պարզունակ բջիջներ, բայց բոլոր պարզունակ բջիջները չպետք է լինեն միավոր բջիջներ: ,

    Այս հոդվածում մենք կքննարկենք հետևյալի մասին. - 1. Բյուրեղային նյութերի բնութագրերը 2. Նյութերի կոշտացում և բյուրեղացում (բյուրեղների աճ) 3. Ոչ բյուրեղային կառուցվածքի ընդհանուր առանձնահատկությունը:

    Բյուրեղային նյութերի բնութագրերը.

    Բյուրեղային նյութերի հիմնական բնութագրերն են.

    (ii) Բյուրեղները միշտ կապված են հարթ դեմքերով:

    (iii) Բյուրեղների դեմքերը միշտ հանդիպում են ինչ-որ ֆիքսված անկյան տակ:

    (iv) Բյուրեղային պինդ մարմիններն իրենց հատկություններով շատերով ցուցադրում են անիզոտրոպիա:

    (v) Բյուրեղային պինդ նյութերի համար պինդից հեղուկի անցումը կտրուկ և հստակ է: Սուր հալման կետի բացակայությունը ենթադրում է, որ ամորֆ պինդ մարմինների մեծ մասը կարող է լավագույնս համարվել հեղուկ:

    (vi) Բյուրեղային պինդ մարմինները միաձուլման որոշակի ջերմություն են ցուցաբերում:

    Նյութերի կոշտացում և բյուրեղացում (բյուրեղների աճ).

    Բյուրեղային վիճակը և դրա տարբերությունը ամորֆ վիճակից հասկանալու համար կարևոր է դիտարկել ամրացման գործընթացը: Կոշտացումը հովացման վրա հեղուկից պինդ վիճակում գտնվող նյութերի վերափոխումն է: Երբ հեղուկը կոշտանում է, յուրաքանչյուր ատոմի էներգիան նվազում է:

    Այս էներգիան տրվում է որպես թաքնված ջերմություն ամրացման գործընթացում, որը մաքուր մետաղի համար տեղի է ունենում ֆիքսված ջերմաստիճանում ՝ Tս (Նկ. 2.2): Խստացման ընթացքում հեղուկի անկարգ կառուցվածքը (հեղուկ վիճակում գտնվող նյութի բաղադրիչներն ունեն ավելի մեծ արագություն, ավելի շատ բախումներ և, հետեւաբար, պատահական դիրք ունեն) վերափոխվում է կարգավորված դասավորության ՝ կախված ամրացման ժամանակից:

    Եթե ​​աճի գործընթացը դանդաղ է ընթանում, բաղադրիչները որոշակի դիրքեր են գրավում աճի ընթացքում: Ընտրողների միտում կա տեղակայվել այն դիրքերում, որտեղ կազմաձևի պոտենցիալ էներգիան նվազագույն է: Սա հանգեցնում է ընտրողների դասավորված դասավորության, որոնք դասավորված են մի ձևով, որը կրկնվում է բոլոր երեք հարթություններում:

    Այս պայմաններում պինդ նյութում գոյություն ունի հեռահարության կարգ և հենց այդ կարգն է բնութագրում բյուրեղային վիճակը: Բազմաբյուրեղային նմուշի ամրացման տարբեր փուլեր սխեմատիկորեն ներկայացված են Նկար 2.3-ում: Այնուամենայնիվ, որոշ ծայրահեղ դեպքերում, երբ աճի գործընթացը կամ փուլային փոփոխությունը տեղի է ունենում բավականին արագ, և բաղադրիչները չունեն բավարար շարժունակություն, բաղադրիչները բավարար ժամանակ չեն ստանում նվազագույն էներգիայի կազմաձևը ստանալու համար:

    Հետևաբար, չի ստացվում երկարաժամկետ կարգ, որտեղ կատարյալ պարբերականությունը պահպանվում է շատ ավելի մեծ հեռավորությունների վրա, քան ցանցի պարբերականությունը: Այնուամենայնիվ, տեղական շրջաններում պահպանվում է կարճ տարածության կարգը, որը դեռ առկա է: Այս կարճ տիրույթի կարգով բնութագրվող պինդ մարմինները ներկայացնում են ամորֆ վիճակ կամ ոչ բյուրեղային վիճակ: Երբեմն այդպիսի նյութերը կոչվում են գերհովացված հեղուկներ այնքանով, որքանով որ դրանց ատոմային կառուցվածքը հիշեցնում է հեղուկի կառուցվածքը:

    Անկախ նրանից, թե բյուրեղային կամ ամորֆ պինդ ձևը կախված է այն հեշտությունից, որով հեղուկում պատահական ատոմային կառուցվածքը կարող է փոխակերպվել կարգավորված վիճակի ՝ ամրացման ընթացքում: Ուստի ամորֆ նյութերը բնութագրվում են ատոմային կամ մոլեկուլային կառույցներ են, որոնք համեմատաբար բարդ են և կարգավորված են լինում միայն որոշ դժվարություններով: Ավելին, սառեցման ջերմաստիճանի միջոցով արագ հովացումը նպաստում է ոչ բյուրեղային պինդ նյութի ձևավորմանը, քանի որ պատվիրելու գործընթացին թույլատրվում է քիչ ժամանակ:

    Մետաղները սովորաբար առաջացնում են բյուրեղային պինդ նյութեր, բայց որոշ կերամիկական նյութեր բյուրեղային են, մինչդեռ անօրգանական բաժակները ամորֆ են: Պոլիմերները կարող են լինել ամբողջովին բյուրեղային, ամբողջովին ոչ բյուրեղային կամ երկուսի խառնուրդ:

    Ոչ բյուրեղային կառուցվածքի ընդհանուր առանձնահատկությունը:

    Ոչ բյուրեղային նյութերը չունեն ամրացման ջերմաստիճան, քանի որ բյուրեղային նյութերը դրանք աստիճանաբար դառնում են ավելի մածուցիկ ջերմաստիճանի սահմաններում: Սա կարող է համարվել որպես ամրապնդման գործընթաց, որը կապված է մի շարք էներգիաների հետ ՝ ենթաբաժինների միջեւ կապերի համար:

    Քանի որ բոլոր ենթաբաժինները չունեն նույնական շրջապատ, նրանք չունեն նույնական կապի էներգիա, չնայած որ տարբերությունը կարող է փոքր լինել: Քանի որ այս տիպի կառուցվածքով նյութը սառչում է, սկզբում առաջանում են ամենացածր էներգիայի (առավել բացասական) կապերը և սկսում են & # 8220 կպչուն & # 8221 ենթաբաժինները միասին տեղական մակարդակում, ապա ջերմաստիճանի հետագա իջեցման հետևանքով ավելի թույլ կապերը աստիճանաբար առաջանում են մինչև նյութը: ամբողջովին դժվար է:

    Solidերմաստիճանը, որի վրա կարծրացնող այս նյութը առաջին անգամ կարծես դառնում է կոշտ զանգված, կոչվում է ապակու անցման ջերմաստիճան ՝ Tէ, քանի որ շատ ավելի ցածր ջերմաստիճանում այն ​​ձգտում է հոսել ինչպես շատ մածուցիկ հեղուկ:

    Temperatureերմաստիճանին իրենց ընդհանուր արձագանքից բացի, շատ ոչ բյուրեղային նյութեր թափանցիկ են ինչպես հեղուկ, այնպես էլ պինդ վիճակում: Դրանց թափանցիկությունն առաջանում է այն պատճառով, որ նրանք չունեն ներարկումներ, անցքեր կամ ներքին մակերեսներ ՝ լույսը ցրելու ճիշտ հատկություններով, և չունեն ազատ էլեկտրոններ կամ իոններ, որոնք կարող են կլանել և արտանետել լույսը ՝ փոխելով իրենց էներգետիկ վիճակները: Բացի ֆիզիկական հատկությունների որոշ նմանություններից, ինչպիսիք են թափանցիկությունը, շատ ոչ բյուրեղային նյութեր ունեն նաև նման մեխանիկական հատկություններ:


    Կոշտ նյութերի կատեգորիաներ

    Կոշտ նյութերը կարելի է բաժանել երեք կատեգորիաների ՝ հիմնվելով այն բանի վրա, թե ինչպես են պինդ տուփը կազմող մասնիկները:

    • Բյուրեղային պինդ մարմիններ աղյուսե պատի եռաչափ անալոգներ են: Նրանք ունեն կանոնավոր կառուցվածք, որի մեջ մասնիկները փաթեթավորվում են կրկնվող ձևով ՝ պինդ նյութի մի եզրից մյուսը:
    • Ամորֆ պինդ մարմիններ (բառացիորեն, և քվոտսոլիդներն առանց ձևի & quot) ունեն պատահական կառուցվածք, եթե կա որևէ երկար հեռահարության կարգ:
    • Բազմաբյուրեղային պինդ նյութեր մեծ թվով փոքր բյուրեղների կամ հատիկների ագրեգատ են, որոնցում կառուցվածքը կանոնավոր է, բայց բյուրեղները կամ հատիկները դասավորված են պատահական եղանակով:

    Այն աստիճանը, որով պինդ նյութը բյուրեղային է, կարևոր ազդեցություն ունի դրա ֆիզիկական հատկությունների վրա:

    Օրինակներ. Բուտերբրոդներ և աղբի փաթեթներ պատրաստելու համար օգտագործվող պոլիէթիլենը ամորֆ պինդ նյութ է, որը բաղկացած է քիչ թե շատ պատահական կողմնորոշված ​​շղթաներից (-CH22-) կապեր: Կաթնային շշերը պատրաստվում են պոլիէթիլենի ավելի բյուրեղային ձևից, և դրանք ունեն շատ ավելի կոշտ կառուցվածք:

    Պինդ մարմինները կարելի է դասակարգել այն կապերի հիման վրա, որոնք ատոմները կամ մոլեկուլները միասին են պահում: Այս մոտեցումը պինդ մարմինները դասակարգում է կամ մոլեկուլային, կովալենտ, իոնային կամ մետաղական:

    Յոդ (I2), շաքար (C12Հ22Ո11), և պոլիէթիլենը `միացությունների օրինակներ են մոլեկուլային պինդ մարմիններ սենյակային ջերմաստիճանում: Waterուրն ու բրոմը հեղուկներ են, որոնք փոքր-ինչ սառչելիս կազմում են մոլեկուլային պինդ մարմիններ2O- ն ցրտահարվում է 0 o C- ում և Br- ում2 ցրտահարվում է -7 o C ջերմաստիճանում:

    Մոլեկուլային պինդ նյութերը բնութագրվում են համեմատաբար ուժեղ ներմոլեկուլային կապեր մոլեկուլները կազմող ատոմների միջև և շատ ավելի թույլ միջմոլեկուլային կապեր այս մոլեկուլների միջեւ: Քանի որ միջմոլեկուլային կապերը համեմատաբար թույլ են, մոլեկուլային պինդ մարմինները հաճախ փափուկ նյութեր են `ցածր հալման կետերով:

    Չոր սառույցը կամ պինդ ածխածնի երկօքսիդը մոլեկուլային պինդ նյութի կատարյալ օրինակ է: Վան դեր Վալսը ուժ է պահում CO- ն2 մոլեկուլները միասին բավական թույլ են, քան չոր սառույցը վսեմներայն պինդից անցնում է անմիջապես գազի ֆազային -78 o C

    Կովալենտային պինդ մարմիններ, ինչպիսիք են ադամանդը, կազմում են բյուրեղներ, որոնք կարելի է դիտարկել որպես մեկ հսկա մոլեկուլ, որը կազմված է գրեթե անվերջ քանակությամբ կովալենտ կապերից:Ադամանդի յուրաքանչյուր ածխածնի ատոմ կովալենտորեն կապված է ածխածնի չորս այլ ատոմների հետ, որոնք ուղղված են դեպի տետրախցիկի անկյունները, ինչպես ցույց է տրված ստորև նկարում: Քանի որ այս կառուցվածքի բոլոր կապերը հավասարապես ամուր են, կովալենտային պինդ մարմինները հաճախ շատ կոշտ են և հալվելը հայտնի է որպես դժվար: Ադամանդը ամենադժվար բնական նյութն է և այն հալվում է 3550C ջերմաստիճանում:

    Իոնային պինդ նյութեր աղեր են, ինչպիսին NaCl- ն է, որոնք միասին են պահվում հակառակ լիցքի իոնների ձգողականության ուժեղ ուժի միջոցով:

    Քանի որ ներգրավման այս ուժը կախված է դրական և բացասական լիցքերի միջև տարածության քառակուսուց, իոնային կապի ուժը կախված է պինդ կազմող իոնների ճառագայթներից: Երբ այդ իոնները մեծանում են, կապը դառնում է ավելի թույլ: Բայց իոնային կապը դեռ բավականաչափ ամուր է ՝ ապահովելու համար, որ աղերն ունեն հալման և եռման կետեր համեմատաբար բարձր:

    Հասկանալ մետաղական պինդ նյութեր մենք պետք է մաքրենք քիմիական կապերի վերաբերյալ ընդհանուր թյուր կարծիքը: Իոնային և կովալենտային կապերը հաճախ պատկերացնում են այնպես, կարծես դրանք լինեին կապի երկչափ մոդելի հակառակ ծայրեր, որոնցում բևեռային կապեր պարունակող միացությունները ընկնում են այս ծայրահեղությունների միջև:

    Իրականում հարակից ատոմների միջև գոյություն ունի երեք տեսակի կապ ՝ իոնային, կովալենտ և մետաղական, ինչպես ցույց է տրված ստորև նկարում: Մետաղների ՝ պղնձի և ալյումինի, կամ համաձուլվածքների, ինչպիսիք են փողը և բրոնզը, ատոմների միջև ներգրավման ուժը մետաղական կապեր են:

    Մոլեկուլային, իոնային և կովալենտային պինդ մարմինները բոլորն էլ ունեն մեկ ընդհանուր բան: Միայն հազվագյուտ բացառություններով, այս պինդ մարմինների էլեկտրոնները կան տեղայնացված, Դրանք կա՛մ բնակվում են ատոմներից կամ իոններից մեկի վրա, կա՛մ դրանց բաժանում են զույգ ատոմներ կամ ատոմների փոքր խումբ:

    Մետաղական ատոմները չունեն բավականաչափ էլեկտրոններ, որպեսզի լրացնեն իրենց վալենտային թաղանթները ՝ էլեկտրոնները կիսելով իրենց անմիջական հարևանների հետ: Ուստի վալենտային թաղանթի էլեկտրոնները բաժանվում են շատ ատոմների, այլ ոչ թե երկուսի: Փաստորեն, վալենտային էլեկտրոններն են դելոկալացված շատ մետաղական ատոմների վրա: Քանի որ այս էլեկտրոնները սերտորեն կապված չեն առանձին ատոմների հետ, նրանք ազատորեն կարող են տեղափոխվել մետաղի միջով: Արդյունքում ՝ մետաղները էլեկտրաէներգիայի լավ հաղորդիչ են: Էլեկտրոնները, որոնք մեկ եզրից մտնում են մետաղը, կարող են տեղահանել այլ էլեկտրոններ `մետաղի միջոցով էլեկտրոնների զուտ հոսք առաջացնելու համար: