А. Ф. Новиков строение вещества



Pdf көрінісі
бет59/78
Дата04.11.2023
өлшемі2,4 Mb.
#189767
түріУчебное пособие
1   ...   55   56   57   58   59   60   61   62   ...   78
Байланысты:
1022 3

73 
 
получать материалы с необходимыми физическими и химическими 
свойствами.
 
3.5. Ковалентные кристаллы 
Как говорит уже само название, ковалентные – это те кристаллы, в 
которых преобладает ковалентная связь между структурными единицами 
решетки.
 
Строение кристаллов 
Вспомним структуру молекулы метана 
СН
4
, в которой имеет место 
выраженная ковалентная связь (см. рис.29). Связь в этой молекуле 
осуществляется благодаря попарному перекрыванию электронных орбиталей 
атома углерода и атомов водорода. Возможность образования четырех 
одинарных связей появляется у атома углерода благодаря гибридизации 
sp
3
-
типа. Такой тип гибридизации приводит к тетраэдрической конфигурации 
молекулы метана с углами между связями 109°28'.
 
Теперь представим себе, что все атомы водорода 
Н
в этой молекуле 
замещены метильными группами 

СН
3
, центральный атом углерода в этом 
случае будет окружен четырьмя другими атомами углерода. Такие 
соединения известны (тетраметилметан 
С
5
Н
12
).
 
Представим теперь, что все атомы водорода замещены такими же 
тетраэдрическими атомами углерода. Такое представление неизбежно при-
водит к структуре трехмерной тетраэдрической кристаллической решетки с 
координационным числом K = 4. Такая решетка совместима с кубической 
(см. рис.52). 
 
Как показал анализ, именно подобного 
типа решеткой обладает алмаз: все атомы 
углерода в нем соединены прочными 
ковалентными связями, направленными под 
углом 109°28' по отношению друг к другу. 
Такого типа решетка характерна для целого ряда 
простых веществ и соединений, она получила 
название алмазной. Устойчивому состоянию 
кристалла, как всегда, соответствует минимум 
потенциальной энергии, достигаемый в данном 
случае при равновесном расстоянии между атомами 0,142 нм. По аналогии с 
кристаллами других типов в данном случае вводится понятие ковалентного 
радиуса атома. Для атома углерода в решетке алмаза ковалентный радиус 
составит половину межатомного расстояния, то есть 0,071 нм. Кремний, 
также кристаллизующийся в решетке типа алмаза, имеет ковалентный радиус 
0,118 нм, германий – 0,121 нм и так далее. С увеличением ковалентного 
радиуса энергия и прочность кристаллической решетки убывают.


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   55   56   57   58   59   60   61   62   ...   78




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет