SOLIDELE CRISTALINE: STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, TIPURI, EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Cele mai solide cristaline sunt cele ale căror structuri sunt sortate și se supun unui model distinctiv pentru o anumită zăbrele microscopice; de exemplu: cubice, hexagonale, triclinice, romboedice, printre altele.

Se spune că aceste solide există sub formă de cristale, care prezintă fațete și modele geometrice care reflectă cât de ordonate sunt în interior. Alte exemple de solide cristaline sunt diamantul, cuarțul, antracenul, gheața uscată, clorura de potasiu sau oxidul de magneziu.

O bara cristalina de zahar brun. Sursa: Pixabay.

O pereche binecunoscută de solide cristaline este cea a zahărului și a sării (NaCl). La prima vedere, ambele prezintă cristale albe; dar proprietățile lor diferă enorm. Zahărul este un solid cristalin molecular, în timp ce sarea este un solid cristalin ionic. Primul este format din molecule de zaharoză; iar a doua, din Na ⁺ și Cl ^- ioni .

Imaginea de mai sus oferă o imagine despre cât de pot fi cristale strălucitoare de zahăr. Cu toate acestea, cristalele de sare nu sunt departe. Deși zahărul și sarea par niște frați, structurile lor sunt diferite: zahărul, care este zaharoză, are o structură monoclinică; în timp ce sarea, o structură cubică.

Structura cristalină a clorurii de sodiu, NaCl

Zaharul praf și sarea (glazurarea) rămân limpezi; cristalele sale au devenit doar mult mai mici pentru ochii noștri. Cristalitatea unui solid este deci definită mai mult prin structura sa internă, decât prin aspectul exterior sau strălucirea sa.

Structura solidelor cristaline

Structuri ordonate ale solidelor cristaline. Sursa: Gabriel Bolívar.

Solidele cristaline au structuri ordonate. Caracteristicile lor geometrice vor depinde de tipul de grilă cristalină din care fac parte, care la rândul său este proiectat extern sub formele cristalului (sistem cristalin). Imaginea de sus ilustrează două concepte importante ale unor astfel de structuri: periodicitatea și boabele cristaline.

Ordinea spațială a particulelor unui solid cristalin este periodică; adică se repetă din nou în toate direcțiile. Acest lucru creează propriul model structural pentru fiecare strat solid și cristal; de exemplu, aici este locul în care sarea și zahărul încep să se diferențieze dincolo de natura lor chimică.

În A, rombele sunt aranjate pentru a da naștere unui romboi mai mare. Fiecare rom purpuriu reprezintă o particulă sau un set de particule (atomi, ioni sau molecule). Astfel, se poate aștepta ca un cristal macroscopic de A să aibă un aspect romboedic.

Între timp, în B, rombele sunt dispuse astfel încât să genereze boabe cristaline; acestea sunt cristale foarte mici (cristalite). Se spune că B este un solid policristalin; adică se formează prin aglomerarea mai multor cristalite.

În concluzie, un solid poate fi pur și simplu cristalin (A) sau policristalin (B); A formează cristale, în timp ce policristalele B.

Proprietăți

Proprietățile solidelor cristaline depind de tipul lor de cristal. Se știe deja că structurile lor sunt ordonate și că, de asemenea, tind să prezinte caracteristici strălucitoare de care iubitorii de minerale se îndrăgostesc. Cu toate acestea, s-a menționat că un solid praf, chiar „oprit”, poate fi clasificat și ca cristalin.

Modul în care particulele lor sunt orientate spațial le permite să aibă anumite proprietăți importante pentru caracterizarea lor. De exemplu, solidele cristaline sunt capabile să difragă razele X, creând spectre de difracție din care poate fi determinată structura microscopică a unui cristal.

De asemenea, deoarece structura este periodică, căldura se difuză în același mod în întregul solid; atâta timp cât nu sunt implicate impurități. Astfel, punctele de topire pentru un solid cristalin sunt constante și nu variază indiferent cum sunt măsurate.

Tipuri de solide cristaline

Tipurile de solide cristaline se bazează pe ce tip de particule sunt făcute și care sunt interacțiunile sau legăturile lor. Există în esență patru tipuri: rețele ionice, metalice, moleculare și covalente.

Chiar și atunci când prezintă un anumit grad de impurități, ele continuă să fie cristaline, chiar dacă proprietățile lor sunt afectate și nu arată aceleași valori preconizate pentru un solid pur.

Ionics

Sarea este un exemplu de solid cristalin , ionic, deoarece acesta este compus din Na ⁺ și Cl ^- ioni . Prin urmare, în acest tip de solide, legătura ionică guvernează: forțele electrostatice sunt cele care guvernează ordonarea structurală.

Metalic

Toți atomii metalici formează cristale metalice. Aceasta înseamnă că, de exemplu, o furculiță de argint este un conglomerat de cristale de argint topite. Structura internă sau microscopică este aceeași în fiecare centimetru al obiectului și rămâne neschimbată de la mânerul furcii până la vârful dinților.

Molecular

Zahărul este un exemplu de solid cristalin molecular, deoarece este format din molecule de zaharoză. Prin urmare, acest tip de solid este compus din molecule, care prin interacțiunile lor intermoleculare (și nu legăturile covalente) reușesc să stabilească o structură ordonată.

Rețele covalente

În sfârșit, avem solidele cristaline ale rețelelor covalente. Legăturile covalente predomină în ele, deoarece sunt responsabile pentru stabilirea unei ordini și menținerea atomilor puternic fixate în pozițiile lor spațiale respective. Nu vorbim de ioni, atomi sau molecule, ci de rețele tridimensionale.

Exemple

În continuare, și în cele din urmă, câteva exemple vor fi citate pentru fiecare dintre tipurile de solide cristaline.

Ionics

Toate sărurile sunt solide ionice. De asemenea, există sulfuri, hidroxizi, oxizi, haluri și alți compuși care sunt, de asemenea, alcătuiți din ioni, sau interacțiunile lor sunt în esență ionice. Deci avem:

-KCl

-Case ₄

-Ba (OH) ₂

-CASA ₄

-FeCl ₃

-Na ₂ S

-MgO

-CaF ₂

-NaHCO ₃

- (NH ₄ ) ₂ CrO ₄

Pe lângă aceste exemple, marea majoritate a mineralelor sunt considerate solide cristalinice ionice.

Metalic

Orice element metalic apare în mod natural sub formă de cristale metalice. Unii dintre ei sunt:

-Cupru

-Fier

-Aluminiu

-Crom

-Hidrogenul metalic (sub presiuni inimaginabile)

-Tungsten

-Zirconium

-Titan

-Magneziu

-Sodiu

Molecular

Există o mare varietate de solide cristaline moleculare. Practic, orice compus organic care se solidifică va stabili cristale dacă puritatea acestuia este ridicată sau dacă structura sa nu este prea complexă. Deci avem:

-Ice (H ₂ O)

-Gheață uscată (CO ₂ )

-I ₂

-P ₄

-S ₈ (și polimorfii săi)

-antracen

-Solid oxigen

-Moniacul solid

-Phenolphthalein

-Acid benzoic

Rețele covalente

Și în final, printre unele solide cristaline ale rețelelor covalente avem:

-Diamant

-Grafit

-Nanotuburi de carbon

-Fullerenos

-Cuarţ

-Siliciu

-Germanium

-Nitru de boron

Din această listă, nanotuburile de carbon și fullerenele ar putea fi considerate, de asemenea, solide cristalinice moleculare. Acest lucru se datorează faptului că, deși constau în atomi de carbon legați covalent, ei definesc unități care pot fi vizualizate sub formă de macromolecule (mingi de fotbal și tuburi).

Referințe

1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
2. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică . (A patra editie). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Cristal. Recuperat de la: en.wikipedia.org
4. Chimie LibreTexturi. (16 iunie 2019). Solidele cristaline și amorfe. Recuperat din: chem.libretexts.org
5. Rachel Bernstein și Anthony Carpi. (2020). Proprietățile solidelor. Recuperat de la: visionlearning.com