Физические свойства кристаллических веществ
Физические свойства кристаллического вещества зависят от типа кристаллической решётки, характера связей между частицами и возможности перемещения этих частиц. Поэтому строение кристалла позволяет объяснить его твёрдость, хрупкость, электропроводность и температуру плавления.
В кристаллических решётках частицы расположены упорядоченно. Чем прочнее связи между ними и чем больше энергии требуется для разрушения этого порядка, тем обычно выше твёрдость и температура плавления. Однако твёрдость не означает отсутствие хрупкости: при смещении слоёв частицы могут оказаться напротив одноимённо заряженных ионов или нарушить прочные связи, поэтому кристалл раскалывается.
| Тип решётки | Основные свойства | Пример |
|---|---|---|
| Ионная | Твёрдые, хрупкие, обычно высокая температура плавления; ток проводят расплавы и растворы | NaCl |
| Атомная | Очень твёрдые, высокая температура плавления; обычно не проводят ток | алмаз, SiO₂ |
| Молекулярная | Мягкие или хрупкие, низкая температура плавления; ток не проводят | I₂, лёд |
| Металлическая | Пластичные, ковкие, хорошо проводят тепло и электрический ток | Cu, Al |
Температура плавления и тип решётки связаны с энергией взаимодействия частиц. В металлической решётке свободные электроны обеспечивают электропроводность. В ионной решётке ионы прочно закреплены в узлах и не могут перемещаться в твёрдом веществе, но становятся подвижными при плавлении или растворении. В молекулярных кристаллах заряженных свободных частиц обычно нет.
Кристалл NaCl твёрдый и хрупкий, плавится при высокой температуре, но в твёрдом состоянии электрический ток практически не проводит. В расплаве ионы Na⁺ и Cl⁻ перемещаются, поэтому расплав проводит ток.
Твёрдость — сопротивление царапанию или проникновению другого тела. Хрупкость — способность разрушаться при ударе или деформации. Ионный кристалл может быть одновременно твёрдым и хрупким.
Почему твёрдый NaCl не проводит электрический ток?
Главное
- Тип решётки и прочность связей определяют твёрдость и температуру плавления.
- Ионные кристаллы обычно твёрдые и хрупкие; металлы пластичны и проводят ток.
- Электропроводность появляется, если в веществе есть подвижные заряженные частицы.