結晶性固体は、その微細構造ソート特に格子のための特有のパターンに従うしているものです。例:とりわけ、立方、六角形、三斜、菱面体晶。
これらの固体は結晶として存在すると言われ、内部の秩序を反映したファセットと幾何学的デザインを示します。結晶性固体の他の例は、ダイヤモンド、石英、アントラセン、ドライアイス、塩化カリウム、または酸化マグネシウムです。
ブラウンシュガーの透明なバー。出典:Pixabay。
よく知られている結晶性固体のペアは、砂糖と塩(NaCl)です。一見すると、どちらも白い結晶を示しています。しかし、それらの特性は大きく異なります。砂糖は分子結晶固体であり、塩はイオン結晶固体です。1つはスクロース分子で構成されています。およびNaの第二、+およびCl -イオン。
上の画像は、砂糖の結晶がどれほど明るいかを垣間見せています。しかし、塩の結晶はそれほど遅れていません。砂糖と塩は兄弟のように見えますが、それらの構造は異なります。スクロースである砂糖は単斜晶構造を持っています。塩、立方構造。
塩化ナトリウム、NaClの結晶構造
粉砂糖と塩(アイシング)は透明なままです。その結晶は私たちの目には非常に小さくなっています。したがって、固体の結晶化度は、外観や明るさではなく、内部構造によって定義されます。
結晶性固体の構造
結晶性固体の整然とした構造。出典:ガブリエルボリバル
結晶性固体は秩序構造を持っています。それらの幾何学的特性は、それらが属する結晶格子のタイプに依存し、次に、結晶の形で外部に投影されます(結晶系)。上の画像は、そのような構造の2つの重要な概念、つまり周期性と結晶粒を示しています。
結晶性固体の粒子の空間的秩序は周期的です。つまり、すべての方向に繰り返し繰り返されます。これにより、固体および結晶格子ごとに独自の構造パターンが作成されます。たとえば、ここでは、塩と砂糖が化学的性質を超えて区別され始めます。
Aでは、ひし形はより大きなひし形を生み出すように配置されています。それぞれの紫色の菱形は、粒子または粒子のセット(原子、イオン、分子)を表します。したがって、Aの巨視的な結晶は、菱面体晶の外観を持っていると期待されるかもしれません。
一方、Bでは、菱形は結晶粒を発生させるように配置されています。これらは非常に小さな結晶(クリスタライト)です。次に、Bは多結晶固体であると言われます。つまり、複数の結晶子の凝集によって形成されます。
結論として、固体は単純に結晶性(A)または多結晶性(B)です。Aは結晶を形成し、Bは多結晶を形成します。
プロパティ
結晶性固体の特性は、結晶のタイプによって異なります。それらの構造が整然としており、鉱物愛好家が恋に落ちる明るい特徴を示す傾向があることはすでに知られています。しかしながら、粉末状の固体は、「オフ」であっても、結晶性として分類することができると述べられた。
それらの粒子が空間的に方向付けられる方法は、それらがそれらの特徴付けのためにいくつかの重要な特性を持つことを可能にします。たとえば、結晶性固体はX線の回折が可能であり、結晶の微視的構造を決定できる回折スペクトルを作成します。
また、構造は周期的であるため、熱は同じ方法で固体全体に拡散します。不純物が含まれていない限り。したがって、結晶性固体の融点は一定であり、それらがどのように測定されても変化しません。
結晶性固体の種類
結晶性固体のタイプは、それらが作られている粒子のタイプと、それらの相互作用または結合が何であるかに基づいています。基本的に4つのタイプがあります:イオン、金属、分子および共有ネットワーク。
それらがある程度の不純物を示す場合でも、それらの特性に影響があり、純粋な固体に期待されるのと同じ値を示していなくても、結晶のままです。
イオニクス
それはナトリウムで構成される塩は、イオン結晶性固体の例であり+およびCl -イオン。したがって、このタイプの固体では、イオン結合が支配します。構造的秩序を支配するのは静電力です。
メタリック
すべての金属原子は金属結晶を形成します。これは、たとえば、銀フォークが溶融銀結晶の集塊であることを意味します。内部または微視的な構造は、オブジェクトのすべてのインチで同じであり、フォークハンドルからその歯の先端まで変化しません。
分子
砂糖はスクロース分子で構成されているため、分子結晶固体の一例です。したがって、このタイプの固体は分子で構成され、分子間相互作用(共有結合ではない)によって秩序だった構造を確立します。
共有ネットワーク
最後に、共有ネットワークの結晶性固体があります。共有結合は、秩序を確立し、原子をそれぞれの空間位置に強く固定する役割を担っているので、それらの中で支配的です。イオン、原子、分子についてではなく、3次元ネットワークについて説明します。
例
次に、最後に、結晶性固体のタイプごとにいくつかの例を挙げます。
イオニクス
すべての塩はイオン性固体です。同様に、硫化物、水酸化物、酸化物、ハロゲン化物、およびその他の化合物もイオンで構成されているか、それらの相互作用が本質的にイオン性です。だから私たちは:
-KCl
-ケース4
-Ba(OH)2
-ケース4
-FeCl 3
-Na 2 S
-MgO
-CaF 2
-NaHCO 3
-(NH 4)2 CrO 4
これらの例に加えて、ミネラルの大部分はイオン結晶固体と見なされます。
メタリック
金属元素は自然に金属結晶として発生します。それらのいくつかは:
-銅
-鉄
-アルミニウム
-クロム
-金属水素(想像を絶する圧力下)
-タングステン
-ジルコニウム
-チタン
-マグネシウム
-ナトリウム
分子
多種多様な分子結晶固体があります。事実上、固化する有機化合物は、その純度が高い場合、またはその構造が複雑すぎない場合に結晶を確立できます。だから私たちは:
-氷(H 2 O)
-ドライアイス(CO 2)
-I 2
-P 4
-S 8(およびその多形)
-アントラセン
-固体酸素
-固体アンモニア
-フェノールフタレイン
-安息香酸
共有ネットワーク
そして最後に、共有ネットワークの結晶性固体の中には、次のものがあります。
-ダイヤモンド
-黒鉛
-カーボンナノチューブ
-フラーレノス
-石英
-ケイ素
-ゲルマニウム
-窒化ホウ素
このリストから、カーボンナノチューブとフラーレンも分子結晶固体と見なすことができます。これは、それらが共有結合した炭素原子で構成されているにもかかわらず、高分子(サッカーボールやチューブ)として視覚化できる単位を定義しているためです。
参考文献
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