Неметаллы в твердом состоянии могут образовывать два основных типа кристаллических решеток: атомную и молекулярную. Тип решетки напрямую зависит от того, какие частицы находятся в ее узлах и какими силами они удерживаются. 1. Атомная кристаллическая решетка В узлах такой решетки находятся отдельные атомы, соединенные между собой прочными ковалентными связями. По сути, весь кристалл представляет собой одну гигантскую молекулу.
- Примеры веществ: Алмаз ( ), кремний ( ), бор ( ), германий ( ). Особенности структуры: Высокая плотность упаковки и исключительная прочность межатомных связей.
Физические свойства:
- Твердость: Чрезвычайно высокая (алмаз — самое твердое природное вещество).
- Температуры плавления/кипения: Очень высокие (из-за необходимости разрыва ковалентных связей).
- Летучесть: Практически отсутствуют (вещества не пахнут).
- Растворимость: Нерастворимы в воде и большинстве растворителей.
- Электропроводность: Чаще всего диэлектрики или полупроводники.
2. Молекулярная кристаллическая решетка В узлах этой решетки находятся молекулы (неполярные или полярные). Внутри молекул связи ковалентные и прочные, но между собой молекулы удерживаются слабыми силами межмолекулярного взаимодействия (силы Ван-дер-Ваальса).
- Примеры веществ: Йод ( ), лед ( ), «сухой лед» ( ), белый фосфор ( ), сера ( ), благородные газы в твердом состоянии ( , ), твердый кислород ( ) и азот ( ). Особенности структуры: Слабое притяжение между структурными единицами.
Физические свойства:
- Твердость: Малая, вещества хрупкие и легко разрушаются.
- Температуры плавления/кипения: Низкие (многие являются газами или жидкостями при комнатной температуре).
- Летучесть: Высокая (многие имеют характерный запах или способны к сублимации — переходу из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое, как йод или сухой лед).
- Растворимость: Зависит от полярности молекул; часто растворимы в органических растворителях.
- Электропроводность: Диэлектрики (не проводят ток).
Сравнительная характеристика
| Характеристика | Атомная решетка | Молекулярная решетка |
|---|---|---|
| Частицы в узлах | Отдельные атомы | Молекулы |
| Тип связи в решетке | Ковалентная (очень прочная) | Межмолекулярная (слабая) |
| Агрегатное состояние (н.у.) | Только твердое | Твердое, жидкое, газообразное |
| Температура плавления | Очень высокая (тысячи градусов) | Низкая |
| Механическая прочность | Высокая, твердые и тугоплавкие | Низкая, мягкие и хрупкие |
| Пример | Алмаз ( ) | Йод ( , легко возгоняется) |
Следует отметить существование слоистых структур, таких как графит. Внутри слоя у графита атомная решетка (прочные связи), а между слоями — молекулярное взаимодействие. Это делает его мягким и способным проводить электрический ток, что является исключением для большинства неметаллов. Я могу составить для вас таблицу с химическими свойствами этих веществ или подготовить подробный разбор аллотропных модификаций углерода. Напишите, если это необходимо.