Vsebina
- Strukturne značilnosti rešetke
- Kovinska energija rešetke
- Kovalentne anorganske strukture
- Različne kovalentne strukture
Na atomski ravni imajo trdne snovi tri osnovne strukture.Molekule kozarcev in gline so zelo neurejene, brez ponavljajoče se strukture ali vzorca glede na njihovo razporeditev: imenujemo jih amorfne trdne snovi. Kovine, zlitine in soli obstajajo kot rešetke, kot tudi nekatere vrste nekovinskih spojin, vključno s silicijevimi oksidi ter grafitnimi in diamantnimi oblikami ogljika. Rešetke sestavljajo ponavljajoče se enote, katerih najmanjša se imenuje enotna celica. Enota celica vsebuje vse informacije, potrebne za izdelavo rešetke makrostrukture katere koli dane velikosti.
Strukturne značilnosti rešetke
Za vse rešetke je značilno, da so zelo urejene, saj so njihovi sestavni atomi ali ioni v rednih presledkih. Vez v kovinskih rešetkah je elektrostatičen, medtem ko je vezava v silicijevih oksidih, grafitu in diamantu kovalentna. V vseh vrstah rešetk so sestavni delci razporejeni v energetsko najbolj ugodni konfiguraciji.
Kovinska energija rešetke
Kovine obstajajo kot pozitivni ioni v morju ali oblaku delokaliziranih elektronov. Baker, na primer, obstaja kot bakreni (II) ioni v morju elektronov, pri čemer je vsak atom bakra temu morju podaril dva elektrona. Elektrostatična energija med kovinskimi ioni in elektroni daje vrstni red rešetki, brez te energije pa bi trdna snov postala para. Moč kovinske rešetke je določena z njeno energijo rešetke, kar je sprememba energije, ko iz njegovih sestavnih atomov nastane en mol trdne rešetke. Kovinske vezi so zelo močne, zato so kovine ponavadi visoke temperature taljenja, taljenje pa je točka, ko se trda rešetka poruši.
Kovalentne anorganske strukture
Silicijev dioksid ali kremen je primer kovalentne rešetke. Silicij je štirivalenten, kar pomeni, da tvori štiri kovalentne vezi; v silicijevem dioksidu je vsaka od teh vezi s kisikom. Silicijsko-kisikova vez je zelo močna, zaradi česar je silika zelo stabilna struktura z visokim tališčem. Morje prostih elektronov v kovinah je tisto, zaradi česar so dobri električni in toplotni vodniki. V silikah ali drugih kovalentnih rešetkah ni prostih elektronov, zato so slabi prevodniki toplote ali električne energije. Vsako snov, ki je slab prevodnik, imenujemo izolator.
Različne kovalentne strukture
Ogljik je primer snovi, ki ima različne kovalentne strukture. Amorfni ogljik, ki ga najdemo v saje ali premogu, nima ponavljajoče se strukture. Grafit, ki se uporablja pri svinčnikih in proizvodnji ogljikovih vlaken, je v veliko večjem redu urejen. Grafit obsega plasti šestkotnih atomov ogljika z enoplastno debelino. Diamant je še bolj urejen, saj obsega ogljikove vezi, ki tvorijo togo, neverjetno močno tetraedrsko mrežo. Diamanti nastajajo pod izredno toploto in pritiskom, diamant pa je najtežji od vseh znanih naravnih snovi. Kemično so sicer diamant in saje identični. Različne strukture elementov ali spojin imenujemo alotropi.