Кристаллы. Элементарные кубические ячейки и их характеристика (наименьшее число частиц, необходимых, для построения ячейки). Координационное число, кратчайшее расстояние между частицами. Расчет эффективных радиусов атомов для расчета кубических решеток. Виды связи в кристаллах. Атомные, молекулярные, ионное и металлические кристаллы.

Другие предметы Колледж Кристаллическая решетка и структура веществ кристаллы элементарные кубические ячейки координационное число расстояние между частицами эффективные радиусы атомов кубические решетки виды связи в кристаллах атомные кристаллы молекулярные кристаллы ионные кристаллы металлические кристаллы Новый

Кристаллы представляют собой твердые вещества, в которых атомы, ионы или молекулы упорядочены в регулярной трехмерной структуре. В химии мы часто изучаем элементарные кубические ячейки, которые являются основными строительными блоками кристаллических решеток.

1. Элементарные кубические ячейки

Существует несколько типов элементарных ячеек, но мы рассмотрим три основных типа:

• Простая кубическая (primitive cubic)
• Объёмно-центрированная кубическая (body-centered cubic, BCC)
• Гранно-центрированная кубическая (face-centered cubic, FCC)

2. Наименьшее число частиц в ячейке

Для каждой из этих ячеек минимальное количество частиц, необходимых для построения ячейки, различно:

• Простая кубическая: 1 атом
• Объёмно-центрированная: 2 атома
• Гранно-центрированная: 4 атома

3. Координационное число

Координационное число — это количество ближайших соседей, с которыми взаимодействует данный атом. Для различных типов ячеек оно также различно:

• Простая кубическая: 6
• Объёмно-центрированная: 8
• Гранно-центрированная: 12

4. Кратчайшее расстояние между частицами

Это расстояние зависит от типа кристаллической решетки и размера атомов. Например, в простой кубической решетке кратчайшее расстояние между атомами равно длине ребра куба, а в FCC — это расстояние между атомами на гранях куба.

5. Расчет эффективных радиусов атомов

Эффективный радиус атомов можно рассчитать, зная кратчайшее расстояние между ними и координационное число. Например, в FCC расстояние между атомами на гранях куба можно выразить через радиусы атомов:

• 2r = a√2, где r — радиус атома, а a — длина ребра куба.

6. Виды связи в кристаллах

Существует несколько типов кристаллических решеток, каждая из которых характеризуется своим типом связи:

• Атомные кристаллы: Атомы связаны ковалентными связями. Примеры: алмаз, кремний.
• Молекулярные кристаллы: Молекулы связаны слабыми межмолекулярными силами (вагоновскими, водородными связями). Примеры: сахар, лед.
• Ионные кристаллы: Ионы связаны ионными связями. Примеры: натрий хлорид (NaCl), магний оксид (MgO).
• Металлические кристаллы: Атомы металлов связаны металлическими связями, что обеспечивает электропроводность и пластичность. Примеры: медь, алюминий.

Таким образом, изучение кристаллических решеток и их характеристик позволяет понять многие физические и химические свойства веществ. Если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их!