Н.С. Ахметов - Общая и неорганическая химия (1109650), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Растворы Природа говорит языком математики. Буквы этого языка — круги, треугольники и иные математичес- кие фигуры. В обычных условиях атомы, ионы и молекулы не существуют индивидуально. Они всегда составляют только части более высокой организации вещества, практически участвующего в химических превращениях, — так называемого агрсгатнвгв состояния. В зависимости от внешних условий вещества могут находиться в разных агрегатных состояниях — в газовом, жидком, твердом.
Природа сил притяжения частиц, образующих вещество, во всех состояниях электрическая, т.е, прямо или косвенно связана с участием электронов. Переход из одного агрегатного состояния в другое не сопровождается изменением стехиометрического состава вещества, но обязательно связан с большим или меньшим иаменением его структуры. В этом смысле переход из одного состояния в другое относится к явлениям химическим, Конечно, здесь, как и всегда, нужно помнить об относительности и условности разграничения, в том числе и разграничения понятий физическое и химическое явление.
Раствором называют однофазную систему переменного состава, состоящую из двух или более компонентов. Растворы представляют собой гомогенные (однородные) системы, т.е. каждый из компонентов распределен в массе другого в виде молекул, атомов или ионов. Компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора, принято считать раствврителе.и. В случае же растворов, образующихся при смешении газа с газом, жидкости с жидкостью, твердого вещества с твердым, растворителем считается компонент, количество которого в растворе преобладает.
Растворы бывают газовыми, жидкими и твердыми. 114 Образование того или иного типа раствора обусловливается теми же силами, которые определяют возникновение того или иного агрегатного состояния, т.е. интенсивностью межмолекулярного, межатомного, межионного или другого вида взаимодействия. Разница заключаетсл в том, что образование раствора обусловливается характером и интенсивностью взаимодействия частиц разных веществ. Понятно, что по сравнению с индивидуальными веществами растворы сложнее по структуре. Г Л А В А 1.
ТВЕРДОЕ СОСТОЯНИЕ. ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ По степени распространенности среди твердых тел основным является кристаллическое состояние, характеризующееся определенной ориентацией частиц 1атомов, ионов, молекул) относительно друг друга. Это определяет и внешнюю форму вещества в виде кристалла. В идеальных случаях кристалл ограничен плоскими гранями, сходящимися в точечных вершинах и прямолинейных ребрах 1рис.
б2). Одиночные кристаллы — монокристаллы — существуют в природе, их также получают искусственно. Однако чаще всего встречающиеся кристаллические тела представляют собой поликристаллические образования сростки большого числа по-разному ориентированных мелких кристаллов н ел р авил ьной внешней формы. Р и с. б2. Кристаллы Сабса'2НгО и Мб(НН4)РОл бНгс, полученные при кристаллизации из растворов (под микроскопом) Форму кристаллов изучает кристанлоьраУ1ия Для описания формы кристаллов пользуются системой трех кристаллографических осей (рис.
63). В отличие от обычных координатных осей зти оси представляют собой конечные отркьки а, Ь и г„а углы между ними могут быть прямыми и косыми. В соответствии с геометрической формой кристаллов возможны следующие их системы (рис. 64): кубическая, тетраеоиальная ортороабическая, .ионоклинная, триклинная, ьексаитальная и рожбоэдрическая Как видно из рис. 64, системы кристышов различаются характером взаимного расположения кристаллографических осей (о, ь( у) и их длиной (а, Ь, с), Симметрия внешней формы отражает симметрию внутренней структуры кристалла, т.е. правильную периодическую повторяемость расположения частиц в узлах пространственной решетки того или иного вида. Характерной особенностью кристаллических тел, вытекающей из их строения, является анизотроиия.
Она проявляется в том, что механические, злектрические и другие свойства кристаллов зависят от направления внешнего воздействия сил на кристалл. Частицы в кристаллах совершают тепловые колебания около положения равновесия (узпа кристаллической решетки). Р и с. 63. Система кристаллографических координат бубооеенан о-Ь-с 4 у УУь Гемяаеонаяьнан а-Ь~ с а-У -у-УУ' Ь 2. ТИПЪ| ХИМИЧЕСКОИ СВЯЗИ В КРИСТАЛЛАХ В соответствии с природой составляющих структурных частиц кристаллические решетки могут быть ионными, атомными (ковалентными или металлическими) и молекулярными (табл. 12). Ионная решетка состоит из ионов противоположного знака, чередующихся в узлах (см. рис.
57 и 58). В атожнмк решетках атомы связаны ковалентной или метеллической связью. Примером вещества с атомно-ковалетной решеткой является алмаз (рис. 65). Металлы и их сплавы образуют атомно-металлические кристаллы. ю!. Узлы .иолекулярноб кристалличесиой решетки образованы молекулами (рис. 66). В кристаллах молекулы связаны за счет Р и с. 65. Структура алмаза межмолекулярного взаимодействия. гяоннонная о Ьас аоа оуоУУ' Монаннонная аОЬОс а-у-УУ' Уоеб Уржаяамбооесная а 'Ьос п-,а-у-УУ яамбаабяооесная а-Ь-с а-,б-у УУ' Геасоеонаяьная а-Ьос и 6 Убь у Щь Для соединений, молекулы которых содержат атомные группировки Р-Н, Π— Н, Н вЂ” Н, структуру кристаллов в основном определяет водородная связь.
молекула воды, имеющая две полярные связи О-Н и две направленные 117 , Р и с. 64. Основные системы кристаллов щ о ж о =О б б гп лх ОО О .о оЫ « о о х к о щ е б х гб 'л -о О «л Ь х Ю и. о «.г о о ы а о д е а ы о о о В 5х к к ы о л о о и ы Ь ж б о ы е .б Б Ят «б а" о Д 5 8 л сз .б л о о о х о и ,О, ,б к О о 5 Ю О И а ах Я!у 5 о й о «б « 85 5 Я х Ь с Ь о 119 о Ф ы о "Б о а д Ф ~ы о ы л Ф 5 «г о о. о о а Ю Р и с, 66. Кристаллические решетки. а — аргона; б — иода несвязывающие электронные пары, может образовывать четыре водородные связи. Поэтому в кристалле льда (рис. 67) каждая молекула воды тетраэдрически соединена водородными связями с четырьмя ближайшими к ней молекулами, что в плоскостном иэображении можно представить схемой Поскольку водородная связь длиннее ковалентной, структура льда довольно рыхлая и имеет много свободных полостей.
Этим объясняется необычно малая плотность льда и способность образовывать так называемые клатратнме соединения. Если для льда координационное число атома кислорода равно 4, то в воде при 15 'С оно составляет 4,4, а при 83 'С вЂ” 4,9, так как некоторые молекулы воды , заполняют пустоты между тетраэдрически связанными молекулами. Различия в типе химической связи кристаллов определяют сугцественное отличие физических и химических свойств вещества с ионной, атомноковалентной, атомно-металлической и Р н с. 6 г. СтРУктура льда.
Каждая молекулярной решеткой (см. табл. 12). молекула т~раэдрически связана с ' соседними Так, вещества с атомно-ковалентной [Г [г' — А —  — А — ВГ! Г! В В В А А А -' [~В- [~В ! ~В В В В В' В В~   — А —  — А — В В ,'! В В"! ! В [ !  — А —  — А — В— В"! В"! В В Р и с. 68, Кристаллическая решетка г 1 соединения типа: Мт[ЭНа!в] или г [М (ННэ)в]Хг'. октвэдры — ионы 31р8", ТгС18, йц(ННв)С'; кружки — ноны ННвг, Н~, СГ, Вг н др 120 решеткой характеризуются высокой твердостью, а с атомно-металлической решеткой — пластичностью.
Вещества с ионной и в особенности с атомно-ковалентной решеткой обладают высокой температурой плаввения; они нелетучи. Поскольку мехсмолекулярные силы слабы, вещества с молекулярной решеткой (с одно- и трехатомными молекулами — Не, Нп Ом Оэ и СОэ и др.) напротив, легкоплавки, легучи; твердость их невелика. э 3. ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ТИПЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ По характеру межатомных (межионных) расстояний в кристаллах различают островные, цепные, слоисгпмс и координационные структуры. Островные, цепные и слоистые структуры. В островных, цепных и слоистых решетках можно выделить группы атомов, которые образуют соответственно изолированные островки, бесконечные цепи и слои (сетки).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
