§ 16. Типы кристаллических структур
Свойства веществ в твёрдом агрегатном состоянии определяются не только составом атомов, ионов, молекул, но и их взаимным расположением.
Расположение структурных единиц может быть упорядоченным и разупорядоченным. В соответствии с этим твёрдые вещества бывают в кристаллическом и аморфном состояниях.
Кристаллы — это твёрдые вещества с упорядоченным расположением структурных единиц (атомов, ионов, молекул). Кристаллы имеют естественную форму многогранников, расположение структурных единиц симметрично и многократно повторяется (рис. 35).
Структурные единицы веществ молекулярного строения — это молекулы. Например, структурной единицей воды является молекула состава Н2О, которая обнаруживается в твёрдом, жидком и газообразном состояниях. Однако лишь в кристаллах льда молекулы воды расположены упорядоченно, то есть на конкретном расстоянии, под определённым углом, образуя регулярную кристаллическую структуру.
В веществах немолекулярного строения мельчайшие структурные единицы — это атомы или ионы. К таким веществам относятся металлы (Na, Cu, Fe) и неметаллы (B и Si, алмаз и графит, красный фосфор), соединения металлов с неметаллами (NaCl, NaH, Na2SO4, CuCl2, Fe2O3) и неметаллов с неметаллами (SiC, SiO2).
В аморфном состоянии упорядоченность в расположении структурных единиц отсутствует. В аморфном состоянии находятся, например, стекло, смола, парафин, полиэтилен, сажа.
Строение, свойства и способы получения кристаллических веществ изучает кристаллохимия. Каждому кристаллическому веществу присуща своя кристаллическая структура и соответствующая ей форма кристаллов (рис. 36). Кристаллы галита (NaCl) имеют форму куба, кристаллы кварца (SiO2) — шестигранной призмы.
Строение молекул показывают посредством структурных формул, а пространственное расположение атомов, ионов, молекул в кристаллах отображают с помощью кристаллической решётки.
Если соединить частицы, составляющие кристалл, условными линиями, то получится пространственный каркас, называемый кристаллической решёткой. Точки пересечения таких линий называют узлами кристаллической решётки. Положение узлов решётки моделирует расположение структурных единиц кристалла — атомов, ионов или молекул.