KRISTALLINA FASTA ÄMNEN: STRUKTUR, EGENSKAPER, TYPER, EXEMPEL - KEMI - 2025

De kristallina fasta ämnena är de vars mikroskopiska strukturer sorteras och följer ett distinkt mönster för ett visst gitter; till exempel: kubik, hexagonal, triklinisk, rombohedral, bland andra.

Det sägs att dessa fasta ämnen finns som kristaller och visar fasetter och geometriska mönster som speglar hur ordnade de är inuti. Andra exempel på kristallina fasta ämnen är diamant, kvarts, antracen, torris, kaliumklorid eller magnesiumoxid.

En kristallklar stång med brunt socker. Källa: Pixabay.

Ett välkänt par kristallina fasta ämnen är socker och salt (NaCl). Vid första anblicken visar båda vita kristaller; men deras egenskaper skiljer sig enormt. Socker är ett molekylärt kristallint fast ämne, medan salt är ett joniskt kristallint fast ämne. Den första består av sackarosmolekyler; och den andra av Na ⁺ och Cl ^- joner .

Bilden ovan ger en glimt av hur ljusa sockerkristaller kan vara. Saltkristaller är dock inte långt efter. Även om socker och salt verkar som bröder, är deras strukturer olika: socker, som är sackaros, har en monoklinisk struktur; medan salt, en kubisk struktur.

Kristallstruktur av natriumklorid, NaCl

Pulveriserat socker och salt (glasyr) förblir kristallklart; dess kristaller har bara blivit så mycket mindre för våra ögon. Kristalliniteten hos ett fast ämne definieras därför mer av dess inre struktur än av dess yttre utseende eller dess ljusstyrka.

Struktur av kristallina fasta ämnen

Ordnade strukturer av kristallina fasta ämnen. Källa: Gabriel Bolívar.

Kristallina fasta ämnen har beställt strukturer. Deras geometriska egenskaper kommer att bero på vilken typ av kristallin gitter de tillhör, vilket i sin tur projiceras externt i formen av kristallen (kristallint system). Den översta bilden illustrerar två viktiga begrepp för sådana strukturer: periodicitet och kristallina korn.

Den rumsliga ordningen av partiklarna i ett kristallint fast ämne är periodisk; det vill säga, det upprepar sig om och om igen i alla riktningar. Detta skapar sitt eget strukturella mönster för varje fast och kristallgitter; till exempel är det här salt och socker börjar skilja sig utöver deras kemiska natur.

I A är romborna arrangerade för att ge upphov till en större romb. Varje lila romb representerar en partikel eller en uppsättning partiklar (atomer, joner eller molekyler). Således kan en makroskopisk kristall av A förväntas ha ett romboedralt utseende.

Under tiden är romborna arrangerade på ett sådant sätt att de har sitt ursprung i kristallkorn; dessa är mycket små kristaller (kristalliter). B sägs sedan vara ett polykristallint fast ämne; det vill säga, det bildas genom agglomerering av flera kristalliter.

Sammanfattningsvis kan ett fast ämne helt enkelt vara kristallint (A) eller polykristallint (B); A bildar kristaller, medan B-polykristaller.

Egenskaper

Egenskaperna hos kristallina fasta ämnen beror på deras typ av kristall. Det är redan känt att deras strukturer är ordnade och att de också tenderar att presentera ljusa egenskaper som älskare av mineraler förälskar sig i. Det nämndes emellertid att ett pulverformigt fast ämne, till och med "av", också kan klassificeras som kristallint.

Det sätt på vilket deras partiklar är rumsligt orienterade tillåter dem att ha några viktiga egenskaper för deras karakterisering. Till exempel kan kristallina fasta ämnen diffraktion av röntgenstrålar, vilket skapar diffraktionsspektra från vilka den mikroskopiska strukturen hos en kristall kan bestämmas.

Eftersom strukturen är periodisk diffunderar värmen på samma sätt genom det fasta materialet; så länge det inte finns några orenheter. Således är smältpunkterna för ett kristallint fast ämne konstant och varierar inte oavsett hur de mäts.

Typer av kristallina fasta ämnen

Typerna av kristallina fasta ämnen är baserade på vilken typ av partiklar de är gjorda av och vad deras interaktion eller bindningar är. Det finns i huvudsak fyra typer: joniska, metalliska, molekylära och kovalenta nätverk.

Även när de uppvisar en viss föroreningsgrad fortsätter de att vara kristallina, även om deras egenskaper påverkas och de visar inte samma värden som förväntas för ett rent fast ämne.

Ionics

Salt är ett exempel på ett joniskt kristallint fast ämne, eftersom det består av Na ⁺ och Cl ^- joner . Därför styr den joniska bindningen i denna typ av fasta ämnen: det är de elektrostatiska krafterna som styr den strukturella ordningen.

Metallisk

Alla metallatomer bildar metalliska kristaller. Detta innebär att till exempel en silvergaffel är ett konglomerat av smälta silverkristaller. Den inre eller mikroskopiska strukturen är densamma i varje tum av föremålet och förblir oförändrad från gaffelhandtaget till dess tänder.

Molekyl

Socker är ett exempel på ett molekylärt kristallint fast ämne, eftersom det består av sackarosmolekyler. Därför består denna typ av fast substans av molekyler, som genom deras intermolekylära interaktioner (och inte kovalenta bindningar) lyckas skapa en ordnad struktur.

Kovalenta nätverk

Slutligen har vi de kristallina fasta ämnena i kovalenta nätverk. Kovalenta bindningar dominerar i dem, eftersom de är ansvariga för att upprätta en ordning och hålla atomerna starkt fixerade i sina respektive rumsliga positioner. Vi talar inte om joner, atomer eller molekyler, utan om tredimensionella nätverk.

exempel

Därefter och slutligen kommer några exempel att citeras för var och en av de typer av kristallina fasta ämnen.

Ionics

Alla salter är joniska fasta ämnen. På liknande sätt finns det sulfider, hydroxider, oxider, halider och andra föreningar som också består av joner, eller deras interaktioner är väsentligen joniska. Så vi har:

-KCl

-Fall ₄

-Ba (OH) ₂

-FALL ₄

-FeCl ₃

-Na ₂ S

MgO

-CaF ₂

-NaHCO ₃

- (NH ₄ ) ₂ CrO ₄

Utöver dessa exempel betraktas den stora majoriteten av mineraler som joniska kristallina fasta ämnen.

Metallisk

Alla metalliska element förekommer naturligt som metalliska kristaller. Några av dem är:

-Koppar

-Järn

-Aluminium

-Krom

-Metalt väte (under ofattbara tryck)

-Volfram

-zirkonium

-titan

-Magnesium

-Natrium

Molekyl

Det finns en stor variation av molekylära kristallina fasta ämnen. Praktiskt taget alla organiska föreningar som stelnar kommer att skapa kristaller om dess renhet är hög, eller om dess struktur inte är för komplicerad. Så vi har:

-ICE (H ₂ O)

-Tork is (CO ₂ )

-I ₂

-P ₄

-S ₈ (och dess polymorfer)

-antracen

-Solid syre

-Solid ammoniak

-Fenolftalein

-Bensoesyra

Kovalenta nätverk

Och slutligen, bland vissa kristallina fasta ämnen i kovalenta nätverk har vi:

-Diamant

-Grafit

-Kolnanorör

-Fullerenos

-Kvarts

-Kisel

-Germanium

-Boronnitrid

Från denna lista kan kolananorör och fullerener också betraktas som molekylära kristallina fasta ämnen. Detta beror på att även om de består av kovalent bundna kolatomer, definierar de enheter som kan visualiseras som makromolekyler (fotbollskulor och rör).

referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi . (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Kristall. Återställd från: en.wikipedia.org
4. Kemi LibreTexts. (16 juni 2019). Kristallina och amorfa fasta ämnen. Återställd från: chem.libretexts.org
5. Rachel Bernstein & Anthony Carpi. (2020). Fastighetsegenskaper. Återställd från: visionlearning.com