Вещества твердые, прочные, с высокой температурой плавления, расплавы которых проводят электрический ток, имеют кристаллическую решетку

1)металлическую

2)молекулярную

3)атомную

4)ионную

7. Установите соответствие между реагентами и ионно-молекулярным уравнением реакции. РЕАГЕНТЫ А)NaOH + HNO3 Б)Na2CO3 + HCl В)Na2CO3 + CO2 + H2O Г)CaCO3 + HCl ИОННО-МОЛЕКУЛЯРНОЕ УРАВНЕНИЕ 1)CaCO3 + 2H+ = Ca2+ +H2O + CO2 2)CO32– + H2O = HCO3– + OH– 3)OH– + H + = H2O 4)CO32– + 2H+ = CO2 + H2O 5)CO32– + CO2 + H2O = 2HCO3–
15. Верны ли следующие суждения о строении атомов и свойствах щелочных металлов? А. Атомы щелочных металлов в основном состоянии имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня ns1. Б. Все щелочные металлы способны взаимодействовать с водой при обычной температуре. 1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения 4) оба суждения неверны 16. К веществам с молекулярным строением относятся 1)графит и оксид углерода (IV) 2)вода и оксид углерода (II) 3)сера и оксид железа (III) 4)серная кислота и оксид кремния (IV)	8. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на инертном аноде при электролизе её водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ А)KCl Б)AlBr 3 В)CuSO4 Г)AgNO3 УРАВНЕНИЕ АНОДНОГО ПРОЦЕССА 1)2h3O− 4ē →  O2+ 4H+ 2)2h3O+ 2ē →  h3 + 2OH− 3)2Cl−− 2ē →  Cl02 4)2Br−− 2ē →  Br​02 5)2SO​2−4− 2ē →  S2O2−8 6)2NO​−3 − 2ē →  2NO2+ O2
17. Какие из утверждений о диссоциации оснований в водных растворах верны? А. Основания в воде диссоциируют на катионы металла (или подобный им катион NH4+) и гидроксид анионы OH –. Б. Никаких других анионов, кроме OH–, основания не образуют. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба утверждения 4)оба утверждения неверны 18. Какие из утверждений являются верными? А. Вещества с молекулярной решеткой имеют низкие температуры плавления и низкую электропроводность. Б. Вещества с атомной решеткой пластичны и обладают высокой электрической проводимостью. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба утверждения 4)оба утверждения неверны	9. Установите соответствие между сокращенными ионными уравнениями реакций обмена и веществами, вступающими в реакцию. СОКРАЩЕННЫЕ ИОННЫЕ УРАВНЕНИЯ А)Ca2+ + CO32– = CaCO3 Б)H+ + OH– = H2O В)Ba2+ + SO42– = BaSO4 Г)Сd2+ + S2– = CdS РЕАГИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА 1)H2SO4 и BaCl2 2)Na2S и Cd(NO3)2 3)CdCl2 и K2SO4 4)Ba(OH)2 и HCl 5)Na2CO3 и CaBr2 6)NaOH и BaCl2 7)Сa(NO3)2 и HCOOH
19. Верны ли следующие суждения о металлах IIА группы? А. В соединениях все металлы IIА группы проявляют степень окисления +2. Б. Магний – более сильный восстановитель, чем кальций. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны   20. Среди веществ, указанных в ряду: NH3, O2, HCl, SO2 – количество соединений с ковалентной полярной связью равно 1)одному 2)двум 3)трём 4)четырём	10. Установите соответствие между названием вещества и способом его получения. НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА А)литий Б)фтор В)серебро Г)магний ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ 1)раствора LiF 2)расплава LiF 3)раствора MgCl2 4)раствора AgNO3 5)расплава Ag2О 6)расплава MgCl2
21. Между атомами элементов с порядковыми номерами 17 и 20 образуется химическая связь 1)ионная 2)ковалентная полярная 3)ковалентная неполярная 4)металлическая 22. В какой молекуле химическая связь наиболее полярна? 1)HF 2)HCl 3)NH3 4)H2O	11. Установите соответствие между изменением степени окисления серы в реакции и формулами исходных веществ, которые в неё вступают. ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ А)S–2 → S+4 Б)S–2 → S+6 В)S+6 → S–2 Г)S–2 → S0 ФОРМУЛЫ ИСХОДНЫХ ВЕЩЕСТВ 1)Cu2S и O2 2)H2S и Br2(р-р) 3)Mg и H2SO4(конц.) 4)H2SO3 и O2 5)PbS и HNO3(конц.) 6)C и H2SO4(конц.)
23. Верны ли следующие суждения о хроме? А. Во внешнем электронном слое атома хрома в основном состоянии находится один электрон. Б. Хром относится к s-элементам. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны 24. При взаимодействии фосфора с активными металлами образуются соединения, в которых его степень окисления равна 1)– 3 2)0 3)+ 3 4)+ 5	12. Установите соответствие между названием соли и уравнением ее гидролиза по первой ступени. НАЗВАНИЕ СОЛИ А)cульфит натрия Б)гидросульфит натрия В)сульфид натрия Г)карбонат натрия УРАВНЕНИЕ ГИДРОЛИЗА 1)SO32– + H2O HSO3– + OH– 2)CO32– + H2O HCO3– + OH– 3)HSO3– + H2O H2SO3 + OH– 4)HCO3– + H2O H2CO3 + OH– 5)S2– + H2O HS– + H+
25. Верны ли следующие суждения о галогенах? А. Хлор в соединениях проявляет как положительную, так и отрицательную степени окисления. Б. При нормальных условиях фтор и хлор являются жидкостями. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны	13. Установите соответствие между формулой соли и отношением этой соли к гидролизу. ФОРМУЛА СОЛИ А)NaNO3 Б)NaHCO3 В)Fe(NO3)3 Г)СH3COONH4 ОТНОШЕНИЕ СОЛИ К ГИДРОЛИЗУ 1)гидролизуется по аниону 2)гидролизуется по катиону 3)гидролизуется по катиону и аниону 4)не гидролизуется
26. Верны ли следующие суждения о соединениях хрома? А. Высшая степень окисления хрома равна + 4. Б. Высший оксид хрома относится к оснóвным оксидам. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны	14. Установите соответствие между названием соли и отношением этой соли к гидролизу. НАЗВАНИЕ СОЛИ А)сульфат меди(II) Б)сульфид алюминия В)нитрит калия Г)карбонат аммония ОТНОШЕНИЕ СОЛИ К ГИДРОЛИЗУ 1)гидролиз по аниону 2)гидролиз по катиону 3)гидролиз по катиону и аниону 4)гидролизу не подвергается
27. Верны ли следующие суждения о свойствах серы и хлора? А. Максимальная валентность серы и хлора в соединениях равна номеру группы. Б. В водородных соединениях серы и хлора связь ковалентная полярная. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны	15. Установите соответствие между названием соли и отношением этой соли к гидролизу. НАЗВАНИЕ СОЛИ А)сульфат меди(II) Б)сульфид алюминия В)нитрит калия Г)карбонат аммония ОТНОШЕНИЕ СОЛИ К ГИДРОЛИЗУ 1)гидролиз по аниону 2)гидролиз по катиону 3)гидролиз по катиону и аниону 4)гидролизу не подвергается
28. К веществам с атомной кристаллической решеткой относятся 1)натрий, фтор, оксид серы (IV) 2)свинец, азотная кислота, оксид магния 3)бор, алмаз, карбид кремния 4)хлорид калия, белый фосфор, иод 29. Одновременно не могут находиться в растворе все ионы ряда 1)Fe3+, K+, Cl—, SO42– 2)Fe3+, Na+, NO3—, SO42– 3)Ca2+, Li+, NO3—, S2— 4)Ba2+, Cu2+, OH—, F—30. Верны ли следующие суждения о свойствах щелочных металлов и их соединений? А. Все щелочные металлы реагируют с кислородом только при повышенной температуре. Б. Оксиды щелочных металлов проявляют амфотерные свойства. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны	16. Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, который образуется на инертном аноде в результате электролиза водного раствора этого вещества. ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА А)NaCl Б)Na3PO4 В)H2SO4 Г)CuSO4 ПРОДУКТ ЭЛЕКТРОЛИЗА 1)хлор 2)оксид серы (IV) 3)водород 4)натрий 5)кислород
31. Верны ли следующие суждения о свойствах хлора? А. Хлор реагирует только с активными металлами. Б. Хлор – ядовитый газ желто-зеленого цвета. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны 32. Верны ли следующие суждения о свойствах железа? А. При взаимодействии железа с разбавленной хлороводородной кислотой образуется хлорид железа (II). Б. При взаимодействии железа с концентрированной хлороводородной кислотой образуется хлорид железа (III). 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны	17. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на инертном аноде при электролизе её водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ А)Na3PO4 Б)NaNO3 В)Al2(SO4)3 Г)AlBr3 ПРОДУКТ ЭЛЕКТРОЛИЗА НА АНОДЕ 1)O2 2)H2S 3)Br2 4)НBr 5)NO2 6)SO2
33. Верны ли следующие суждения о соединениях натрия и бериллия? А. Оксид натрия проявляет осно́вные свойства. Б. Гидроксид бериллия проявляет амфотерные свойства. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны	18. Установите соответствие между металлом и способом его электролитического получения. МЕТАЛЛ А)натрий Б)алюминий В)серебро Г)медь ЭЛЕКТРОЛИЗ 1)водного раствора солей 2)водного раствора гидроксида 3)расплава поваренной соли 4)расплавленного оксида 5)раствора оксида в расплавленном криолите 6) расплавленного нитрата
34. Верны ли следующие суждения об элементах VА группы? А. С возрастанием заряда ядра радиус атома увеличивается. Б. Общая формула летучего водородного соединения RH3. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны	19. Установите соответствие между названиями веществ и продуктами их гидролиза. НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА А)триолеин Б)нитрид магния В)хлорид меди Г)тринитрат целлюлозы ПРОДУКТЫ ГИДРОЛИЗА 1)C17H33COOH и C3H5(OH)3 2)Cu(OH)Cl и HCl 3)NH3 и Mg(OH)2 4)(C6H10O5)n и HNO3 5)Mg(NO3)2 и NH3 6)Cu(OH)2 и HCl
35. Верны ли следующие суждения о меди? А. Медь во всех соединениях проявляет степень окисления + 2. Б. Медь не вытесняет водород из растворов кислот. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны 36. В молекуле оксида серы (IV) имеются связи: 1)1 σ и 1 π 2)3 σ и 1 π 3)4 σ 4)2 σ и 2 π	20. Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления азота в нем. Формула вещества А)NOF Б)(CH3)2NH В)NH4Br Г)N2H4 Степень окисления азота 1)– 3 2)– 2 3)+ 2 4)+ 3 5)+ 4 6)+ 5
36. Верны ли следующие суждения об оксидах металлов? А. Степень окисления магния в высшем оксиде равна +2. Б. Высшие оксиды всех металлов IA группы проявляют только оснóвные свойства. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны 37. Верны ли следующие суждения о хроме и его соединениях? А. Степень окисления хрома в высшем оксиде равна + 1. Б. С увеличением степени окисления хрома кислотные свойства его оксидов усиливаются. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны	21. Установите соответствие между химическим элементом и общей формулой его высшего гидроксида. ЭЛЕМЕНТ А)N Б)B В)As Г)Br ОБЩАЯ ФОРМУЛА ГИДРОКСИДА 1)ЭОН 2)Э(ОН)3 3)Н3ЭО4 4)Н3ЭО3 5)НЭО3 6)НЭО4
38. Верны ли следующие суждения о железе? А. Железо относится к d-элементам. Б. Соединения железа в степени окисления +2 проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны	22. Установите соответствие между химическим элементом и формулой его фторида. ЭЛЕМЕНТ А)Cs Б)Al В)Rb Г)Ra ФОРМУЛА ФТОРИДА 1)ЭF 2)ЭF2 3)ЭF3 4)ЭF4
39. По радикальному механизму происходит взаимодействие 1)этилена и воды 2)этана и хлора 3)этилена и хлороводорода 4)этина и бромоводорода 40 . Верны ли следующие суждения о соединениях металлов? А. Степень окисления алюминия в высшем оксиде равна +3. Б. Высшие оксиды всех элементов IIIA подгруппы проявляют амфотерные свойства. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны	23. Установите соответствие между металлом и способом его электролитического получения. МЕТАЛЛ А)хром Б)алюминий В)литий Г)барий ЭЛЕКТРОЛИЗ 1)водного раствора солей 2)водного раствора гидроксида 3)расплава соли 4)расплавленного оксида 5)раствора оксида в расплавленном криолите 6)расплавленного нитрата
41. Реакция хлорирования метана протекает 1)по ионному механизму 2)в несколько стадий 3)с образованием различных хлорпроизводных 4)при условии яркого освещения в начале реакции 5)с поглощением энергии 6)в соответствии с правилом В. В. Марковникова 42. Лампочка прибора для испытания веществ на электрическую проводимость загорится при погружении электродов в водный раствор 1)сахарозы 2)ацетата натрия 3)глицерина 4)этанола	24. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на катоде при электролизе её водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ А)AlCl3 Б)RbNO3 В)Hg(NO3)2 Г)CuCl2 ПРОДУКТ НА КАТОДЕ 1)Hg 2)HgO 3)Cu 4)H2 5)Rb 6)Al
43. Верны ли следующие суждения о металлах и их соединениях? А. Восстановительные свойства у калия выражены сильнее, чем у магния. Б. Высшие оксиды металлов IA группы имеют состав R2O. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны 44. Хлорирование метана 1)приводит к образованию различных хлоропроизводных метана 2)начинается с процесса образования ионов хлора 3)относится к радикальным реакциям 4)является реакцией присоединения 5)является типичным каталитическим процессом 6)относится к экзотермическим процессам	25. Установите соответствие между формулой соли и продуктом(-ами), образующимся на катоде при электролизе её водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ А)Fe2(SO4)3 Б)CuSO4 В)KI Г)Ca(NO3)2 ПРОДУКТ ЭЛЕКТРОЛИЗА НА КАТОДЕ 1)H2 2)Fe; H2 3)CuO 4)Cu 5)Ca 6)K; Н2
45. Верны ли следующие суждения о свойствах углерода? А. При обычной температуре углерод инертен. Б. При нагревании углерод является сильным восстановителем. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны 46. Верны ли следующие суждения о металлах и их соединениях? А. Высшие оксиды всех элементов IIA группы проявляют только оснόвные свойства. Б. Восстановительные свойства магния выражены сильнее, чем у бериллия. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны	26. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на катоде при электролизе её водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ А)K3PO4 Б)CuCl2 В)CaCl2 Г)CuSO4 ПРОДУКТ НА КАТОДЕ 1)калий 2)медь 3)кислород 4)хлор 5)водород 6)серная кислота
47. Верны ли следующие суждения об элементах IIA группы? А. Барий более активный металл, чем бериллий. Б. Основный характер оксидов в ряду BаO ® CaO ® MgO возрастает. 1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны 

Строение вещества

Тренировочные тесты ЕГЭ по химии

Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Типы кристаллических решёток. Зависимость свойств веществ от их состава и строения.

1. Молекулярное строение имеет

1) С1₂                  2) СаО                3) ZnCl₂              4) NaBr

2. Кристаллическая решетка хлорида кальция

1) металлическая

2) молекулярная

3) ионная

4) атомная

3. Кристаллическая решетка твердого оксида углерода (IV)

1) ионная

2) молекулярная

3) металлическая

4) атомная

4. Молекулярную кристаллическую решетку имеет

1) CaF₂                2) СО₂                3) SiO₂               4) A1F₃

5. Немолекулярное строение имеет

1)  Н₂О                2) H₂SO₄           3) SiО₂                  4) СО₂

6. Молекулярное строение имеет

1) алмаз

2) азот

3) кремний

4) поваренная соль

7. Немолекулярное строение имеет

1) азот         2) графит            3) аммиак           4) кислород

8. Наибольшую температуру плавления имеет

1) водород

2) кислород

3) оксид углерода (IV)

4) оксид кремния (IV)

9. Ионное строение имеет

1) оксид бора

2) оксид углерода (IV)

3) оксид серы (VI)

4) оксид магния

10. Вещества с металлической кристаллической решеткой

1) хрупкие, легкоплавкие

2) проводят электрический ток, пластичные

3) обладают низкой тепло- и электропроводностью

4) обладают хорошими оптическими свойствами

11. Немолекулярное строение имеет каждое из двух веществ:

1) СО₂иСl₂  2) Fe и NaCl     3) СО и Mg        4) Na₂CO₃ и I₂ (тв)

12. Вещества твердые, прочные, с высокой температурой плавления, расплавы которых проводят электрический ток, имеют кристаллическую решетку

1)   металлическую

2)   молекулярную

3) атомную

4) ионную

13. Молекулярную кристаллическую решетку имеет

1)   кремний

2)   оксид углерода (IV)

3)   оксид кремния

4)  нитрат аммония

14. Молекулярная   кристаллическая   решетка   характерна   для   каждого   из веществ, расположенных в ряду:

1)   хлорид калия, азот, метан

2)   иод, диоксид углерода, гелий

3)   алюминий, бром, алмаз

4)   водород, сульфат магния, оксид железа (Ш)

15. Ионную     кристаллическую    решетку    имеет    каждое    из     веществ, расположенных в ряду:

1)  натрий, хлорид натрия, гидрид натрия

2)  кальций, оксид кальция, карбонат кальция

3)  бромид натрия, сульфат калия, хлорид железа (II)

4) фосфат магния, хлорид калия, оксид фосфора (V)

16. Молекулярное строение имеет

1) СO₂                   2) КВг                   3) MgSО₄               4) SiO₂

17. Ионы являются структурными частицами

1)  кислорода

2)   воды

3)  оксида углерода (IV)

4) хлорида натрия

18. Металлическую кристаллическую решетку имеет

1)  малахит

2)   бронза

3)  кремнезем

4)  графит

19.        Кристаллическая решетка брома

1)  молекулярная

2)  металлическая

3)  ионная

4) атомная

20. Верны  ли   следующие   суждения  о   зависимости   свойств   веществ   от особенностей их кристаллической решетки?

А. Расплавы   веществ   с   ионной   кристаллической   решеткой   проводят электрический ток.

Б. Алмаз и кварц имеют атомную кристаллическую решетку.

1)  верно только А

2)   верно только Б

3)   верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

21. Немолекулярное строение имеет

22. Ионы являются структурной единицей для каждого из двух веществ:

1) СН₄ и I₂            2) SO, и Н₂О        3) Сl₂ и NH₃         4) LiF и KCl

23. Молекулярное строение имеет каждое из двух веществ:

1)   NН₄С1 и CH₃NH₃

2) Na₂CO₃ и HNO₃

3)  C₂H₅OH и СН₄

4} H₂S и CH₃COONa

24. Молекулярную кристаллическую решетку имеет

1)   фторид кальция

2) бромид алюминия

3)  сероводород

4) хлорид меди (П)

25. Молекулярное строение имеет

1) С₂Н₅ОН              2) А1                 3) Fe₂(SO₄)₃           4) КСЮ₃

26. Вещества только немолекулярного строения приведены в ряду

1)   S₈, O₂(г), лед

2)  Fe, NaCl (тв), алмаз

3)   СО₂ (г), N₂ (г), А1

4) графит, Na₂CO₃ (тв), I₂

27. Утверждение о том, что структурной частицей данного вещества является молекула, справедливо только для

28.  Кристаллическая решетка хлорида кальция

29. Кристаллическая решетка льда

30. Молекулярную кристаллическую решетку имеет

31. Простые вещества, имеющие одинаковый тип кристаллической решетки, образованы элементами

Ответы: 1-1, 2-3, 3-2, 4-2, 5-3, 6-2, 7-2, 8-4, 9-4, 10-2, 11-2, 12-4, 13-2, 14-2, 15-3, 16-1, 17-4, 18-2, 19-1, 20-3, 21-3, 22-4, 23-3, 24-3, 25-1, 26-2, 27-4, 28-1, 29-2, 30-2, 31-3

Температура плавления зависимость от строения веществ

    Что касается зависимости температуры плавления от строения веществ, то в этом случае формулирование правил общего характера еще сложнее, чем в случае зависимости температуры кипения. [c.151]

    Церезины — смесь парафиновых углеводородов изомерного строения с 36—55 атомами углерода в молекуле. Вещество мелкокристаллической структуры с температурой плавления 65—85 С и молекулярной массой 500—700. Вырабатывают их из природных озокеритов, парафинистой пробки и петролатумов. Применяют при производстве смазок, вазелинов, кремов, мастик, свечей, копировальной бумаги, как изоляционные материалы в электро-и радиотехнике. Церезины, выпускаемые промышленностью, подразделяют на марки в зависимости от температуры каплепадения (табл. 4.48). [c.483]

    Температура кипения в большей степени зависит от состава и строения вещества, чем температура плавления. Эта зависимость в значительной мере определяется явлением аддитивности молекулярного объема жидкости при температуре ее кипения. Величина молекулярного объема в данных условиях складывается из атомных объемов элементов, входящих в состав молекулы, с такими изменениями и поправками, которые характеризуют тот или иной вид химической связи. [c.263]

    Многочисленные примеры зависимости температуры плавления от строения вещества можно найти и в других областях органической химии. Однако большая часть этих эмпирических правил, особенно относящихся к зависимости между строением молекул и молекулярными си-лами, еще не получила теоретического объяснения. [c.817]

    Как уже указывалось выше, температура плавления является специфическим свойством вещества. Зависимость величины температуры плавления от величины междумолекулярных сил сцепления и от характера кристаллической решетки недостаточно изучена, и до сих пор еще не имеется каких-либо достоверных данных, которые позволили бы установить определенные количественные закономерности, касающиеся зависимости температуры плавления вещества от его строения. [c.230]

    Периодичность свойств может проявляться весьма нечетко или даже не обнаруживаться, если при изучении элементов не будут соблюдены соответствующие условия. Так, многие физические свойства (температура плавления, плотность, твердость и др.) зависят от строения вещества. Поэтому сопоставлять значения этих свойств надо для- тождественных структур, в частности, сравнивать атомные радиусы при одинаковом окружении атомов. Весьма мало свойств, для которых отсутствует периодическая зависимость от порядковых номеров. [c.57]

    На рефрактометрических кривых отмечаются монотонное возрастание показателя преломления и отсутствие разрыва этой кривой, что отвечает аморфной структуре вещества. Появление второго показателя преломления и рост двупреломления свидетельствуют об одновременном существовании кристаллической и аморфной структур. Таким образом, наибольшими прочностными свойствами обладают продукты с повышенным содержанием парафиновых углеводородов нормального строения. Присутствие в составе твердых углеводородов циклических и разветвленных структур приводит к повышению пластичности и снижению температуры хрупкости продукта, причем при среднем содержании числа колец в молекуле более 1,5 продукт является пластичным в широкой области температур. Температурный диапазон применения твердых углеводородов колеблется от минусовых температур до их температуры плавления. В зависимости от температуры эксплуатации продукт находится в определенном фазовом состоянии с соответствующими прочностными или пластичными свойствами. [c.128]

    Парафины представляют собой смесь углеводородов метанового ряда нормального строения с 18—35 атомами углерода в молекуле. Вещества белого цвета кристаллического строения с температурой плавления 45—65 °С и молекулярной массой 300— 400. Парафины получают при депарафинизации дистиллятного масляного сырья. Применяют их в качестве сырья в нефтехимической промышленности при производстве моющих средств и поверхностноактивных веществ, для пропитки бумаги и бумажной тары, в производстве свечей и сиичек, в электротехнике, при выработке вазелинов, пластичных смазок, полировальных и защитных материалов. В зависимости от области применения парафины подразделяются на технические, высокоочищенные и для пищевой промышленности. [c.482]

    Зависимость физико-химических свойств твердых веществ от строения кристаллов 243 1. Зависимость физико-химических свойств твердых веществ от типа химической связи в кристаллах 243 2. Электрические свойства 244 3. Оптические свойства 244 4. Ковкость металлов 245 5. Спайность 246 6. Коэффициенты механического сжатия и термического расширения 247 7. Твердость и температура плавления 248 8. Влияние водородной связи на физико-химические свойства веществ 249 9. Эффект экранирования иоиов 250 10. Растворимость 251 [c.398]

    Между температурой плавления вещества и его строением существует зависимость. Так, симметрично построенные молекулы плавятся при более высокой температуре, чем их изомеры. [c.81]

    Вследствие ионного строения а-аминокислоты представляют собой кристаллические вещества с высокими температурами плавления (выше 200 °С). В зависимости от строения радикала R а-аминокислоты сильно различаются по степени растворимости в воде (от 0,05 до 160 г в 100 мл воды) они значительно хуже растворимы в спирте и не растворимы в эфире, хлороформе и большинстве других неполярных растворителей. [c.410]

    Между температурой плавления вещества и его молекулярным строением шествует определенная зависимость. Замечено, что вещества с симметричными олекулами плавятся при более высокой температуре, чем вещества менее снм- тричного строения. Так, например, парафины нормального (неразветвленного) роения имеют более высокую температуру плавления, чем нх изомеры. У сте-юизомерных соединений транс-нзоиер, как правило, плавится при более высо-)й температуре [например, для малеиновой кислоты (чис-форма) т. пл. Ю°С, а для фумаровой кислоты (тра с-форма) т. пл. 287″С]. [c.110]

    При температурах, близких к температуре плавления вещества, его строение в жидком состоянии приближается по закономерности расположения молекул к строению кристалла твердого вещества. При высоких же температурах (близких к температуре кипения) состояние жидкости приближается к газовому агрегатному состоянию. На этой концепции строения жидкостей основываются методы Андраде [27] и теория Эйринга [28] о зависимости вязкости жидкости от температуры. [c.298]

    Процессы кипения и плавления ассоциированной жидкости можно представить как поблочный переход вещества из одной фазы в другую, идущий с разрывом поверхностной пленки. В этом случае возникает аналогия между структурно-подобными соединениями — нормальными парафинами и водой, если предположить, что водородные связи локализованы на ГК-ассоциатах, а межблочное взаимодействие определяется исключительно дисперсионными силами (моделирование структуры ГК-ас-социатов воды по температурам кипения и плавления нормальных парафинов). Тогда, сопоставляя физические характеристики углеводородов нормального строения с аналогичными характеристиками воды можно определить молекулярную массу ГК-ассоциатов воды, исходя из того, что границу раздела фаз преодолевает не индивидуальная молекула воды, а относительно устойчивый ГК-ассоциат. Однако в ассоциированных жидкостях, по сравнению с жесткими структурами ковалентно связанных углеводородных агрегатов, необходимо учитывать своеобразную конформацию плоское распределение агрегатов в жидкости и объемное — в переходной области в процессе испарения воды, когда действием дисперсионных сил поверхности жидкости можно пренебречь. Из анализа температурных зависимостей плавления и кипения парафиновых углеводородов, построенных на основе известных данных [ 1 ], следует, что при температуре 100° С кипит условный у] леводород с молекулярной массой 101,9 а.е. (гексамер) (рис. 3.1) и плавится — углеводород с массой 864 а.е. (таблица 3.1). Температура 0° С соответствует температуре кипения условного углеводорода с молекулярной массой 56 а.е. (табл.3.1) и плавления — углеводорода с массой 191,9 а.е. (рис.3.1). Этим значениям констант условных  [c.101]

    Все эти необычные явления были подробно изучены, систематизированы и частично разобраны теоретически [10—17]. Было показано, что особенности кристаллизации связаны с цепным строением гибких молекул каучука, длина которых значительно больше размеров кристаллических областей. Вследствие этого одна и та же цепная молекула входит в состав отдельного кристалла лишь малой своей частью и, пронизывая несколько кристаллов, создает прочную связь между ними. Наличие подобного рода связей приводит в процессе кристаллизации к возникновению внутренних напряжений и к невозможности полной кристаллизации всего каучукового вещества. Таким образом, по современным представлениям, кристаллический каучук состоит из хаотически перемешанных, неоднородно напряженных кристаллических и аморфных областей, тесно связанных между собой пронизывающими их длинными гибкими молекулами каучука. Наличие внутренних напряжений приводит к размыванию температуры плавления в область температур, так как температуры плавления микрокристаллов зависят от действующих на них напряжений. Зависимость температур плавления от условий кристаллизации и длительности пребывания в кристаллическом состоянии связывается с релаксационными процессами в аморфных областях кристаллического каучука, приводящими к зависимости внутренних напряя ений от этих факторов. [c.79]

    При понижении температуры от точки плавления скорость образования зародышей сначала остается практически равной нулю. Это соответствует метастабильной области, которая может покрывать интервал температур до 50° С и более, в зависимости от температуры плавления и молекулярного строения вещества. При дальнейшем охлаждении скорость зародышеобразования возрастает, достигает максимума при температуре Т = Гд, а затем при еще большем снижении температуры вновь падает до нуля. [c.19]

    Установлено, что полимеры линейного строения могут находиться в трех физических состояниях стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. В зависимости от химического строения полимера (точнее, от энергии взаимодействия между группами атомов в цепи и между макромолекулами), а также от молекулярного веса, полидисперсности и наличия или отсутствия кристаллической фазы переход из стеклообразного состояния в вязкотекучее разделен большим или меньшим интервалом высокоэластического состояния. Поэтому аморфные (или стеклообразные) полимеры не имеют определенной температуры плавления, которая для низкомолекулярных веществ является константой, характеризующей индивидуальное соединение. Они характеризуются большим или меньшим температурным интервалом размягчения [c.19]

    То или иное вещество, в зависимости от особенностей строения его молекул и от условий проведения опыта, может при охлаждении либо застекловаться, либо перейти в кристаллическое состояние. В обоих случаях происходит резкое изменение механических свойств, прежде всего резкое снижение способности тела к деформации под действием определенных нагрузок. Имеются, однако, особенности, отличающие механическое поведение кристаллических и стеклообразных тел, а среди стеклообразных — отличия между высоко- и низкомолекулярными стеклами. На рис. 91, а видно, что как только достигается температура плавления кристаллического тела, деформация резко, скачкообразно возрастает и в коротком интервале температур может [c.133]

    На рис. 126—128 показана зависимость от атомного номера р,г/см элементов плотности простых веществ в твердом состоянии, температуры их плавления и стандартной энтропии. Как видно на рис. 127, температура плавления простых веществ в периодах вначале возрастает, затем падает. Наименьшую температуру плавления имеют простые вещества с молекулярной структурой, в особенности одноатомные простые вещества в- и р-элементов VIII группы (благородные газы). В обычных условиях простые вещества молекулярного строения являются газами, жидкостями или Рис. 126. Зависимость плотности прос-относительно легкоплавкими [c.257]

    Температуры кипения, температуры плавления и растворимость веществ обусловлены, в первую очередь, строением молекул однако эти свойства в значительно большей степени, чем все описанные выше свойства, зависят от межмолекулярных сил (вандерваальсовых, дипольных) и других воздействий, устанавливающихся между молекулами на тех малых росстояниях, на которых они находятся в жидком и твердом состояниях. Ввиду того что наши знания об этих взаимодействиях далеко не полные, невозможно установить общие зависимости между строением вещества и его температурами плавления или кипения. Однако вследствие большого практического значения этих физических свойств веществ представляют интерес даже некоторые эмпирические обобщения, [c.148]

    Почти все кубовые и дисперсные органические красители, а также пигменты (азопигменты, фталоцианиновые, хинакри-доны и др.) относятся к кристаллическим веществам. Они характеризуются определенной температурой плавления или возгонки, которая незначительно колеблется в зависимости от чистоты продукта. Основным свойством кристаллических веществ является строго определенное и периодически повторяющееся в трех измерениях расположение ионов, атомов или молекул, т. е. наличие дальнего порядка [2]. Кристаллы имеют закономерное решетчатое строение неповторимым элементом в кристалле является параллелепипед. Построенная на трех векторах переноса пространственная решетка состоит из бесконечно большого числа одинаковых параллелепипедов, расположенных в параллельных положениях и заполняв ющих пpoJ тpaн твo без промежутков [3]. [c.11]

    Между температурой плавления вещества и его молекулярным строением существует определенная зависимость. Можно отметить, что вещества с симметричными молекулами плавятся при более высокой температуре, чем вещества менее симметричного строения. Так, например, парафины нормального (неразветвленного) строения имеют более высокую температуру плавления, чем парафины изомерного строения с тем же числом атомов углерода. У стереоизомерных соединений транс-изомер, как правило, плавится при более высокой температуре [например, т. пл. малеи-новой кислоты (г ыс-форма) 130°, а т. пл. фумаровой кислоты (транс-форма) 287°]. [c.86]

    Борный ангидрид—бесцветное вещество, непроводящее электрический ток плавится оно или при 294° С, или при 465° С (в зависимости от кристаллической модификации) кипит около 2200°С (точная температура кипения еще не установлена). Большая разница двух температур плавления В2О3 говорит о том, как сильно могут зависеть свойства вещества от его строения при неизменном химическом составе. [c.298]

    Вещества, молекулы которых соединены водородными связями, отличаются по своим свойствам от веществ, аналогичных им по строению молекул, но не образующих водородные связи. Температуры плавления и кипения соединений с водородом элементов подгруппы IVA, в которых нет водородных связей, плавно понижаются с уменьшением номера периода (рис. 14.2). У соединений с водородом элементов подгрупп VA—VIIA наблюдается нарушение этой зависимости. Три вещества, молеку- [c.250]

    Как можно видеть из приведенной ниже таблицы, в зависимости от строения исходных веществ (от соотношения метиленовых и амидных групп в полимере) полиамиды различаются по температуре плавления, водопогло-щению. Чем больше метиленовых групп содержится в полиамиде, тем ниже температура плавления полимера, меньше водопоглощение, ниже твердость, меньше модуль упругости при растяжении, выше химическая стойкость и лучше электроизоляционные свойства. [c.215]

    Свойства. Триарилфосфаты по физическим свойствам весьма различны легкие подвижные жидкости, вязкие густые плохо кристаллизующиеся маслообразные вещества, твердые вещества. В отличие от органических соединений многих других классов для три-ариловых эфиров не существует прямой зависимости физического состояния от молекулярного веса [55]. Так, трифенилфосфат — эфир наименьшего молекулярного веса — представляет собой твердое вещество с довольно высокой температурой плавления (48,9 °С), тогда как три-3,5-ксиленилфосфат плавится при -ЗО С и склонен образовывать переохлажденные растворы. Наблюдается довольно четкая зависимость физического состояния триарилфосфатов от состава арильных радикалов. Однороднозаме-щенные эфиры независимо от молекулярного веса представляют собой в большинстве случаев твердые вещества. Введение небольшого количества фенола с незначительно измененным строением (например, 3,5-ксиленол вместо 2,5-ксиленола) приводит к образованию жидких соединений, обладающих низкой (до —34 °С) температурой застывания. Жидкий продукт получают также при замене фенильного радикала на нафтильный, хотя при этом значительно увеличивается молекулярный вес (табл. 12). [c.39]

    В метиловом спирте влияние водного остатка велико и потому он легко растворим, то же мы имеем для этилового и пропилового спиртов, но по мере усложнения частицы, когда радикал становится все более тяжелым, а влияние водного остатка остается тем же самым, растворимость падает. Такой спирт по растворимости приближается к предельны углеводородам. На физические свойства оказывает влияние не толька сложность, но и строение частицы. Из четырех бутиловых спиртоф нормальный первичный кипит при 117°, нормальный вторичный—при 100 первичный изопропил-карбинол—при 107°, триметил-карбинол—при 83 Вещества нормального строения, в том числе и спирты, кипят наиболее высоко по сравнению с изомерными им веществами изостроения. На температуру кипения спиртов оказывает влияние также и место, которое занимает водный остаток. Сравнивая спирты с одинаковым скелетом, видим, что вторичные более летучи, чем первичные, а третичные еще более летучи. В температуре плавления замечается зависимость от положения водного остатка. Третичный бутиловый спирт при обыкновенных условиях — вещество твердое, плавится при 26°, другие бутиловые спирты, вторичный и оба первичных, при обыкновенной температуре — жидкости. [c.105]

%d0%bf%d0%bb%d0%b0%d0%b2%d0%bb%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5 — English translation – Linguee

Твёрдое состояние вещества — химия, презентации

библиотека
материалов

Содержание слайдов

Номер слайда 1

Твёрдое состояние вещества. Г. Владимир 2018 Автор: Плещунова И. Н. Департамент образования Владимирской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Владимирской области «Владимирский экономико-технологический колледж»

Номер слайда 2

План 1. Твёрдое состояние вещества. Свойства.2. Причины многообразия веществ.3. Твёрдые вещества.а) Кристаллические тела: Молекулярная решётка. Атомная решётка. Ионная решётка. Металлическая решёткаб) Аморфные тела.

Номер слайда 3

Твёрдое состояние вещества. Свойства: Твердое вещество сохраняет свою форму, и объём. В твердых веществах частицы расположены упорядоченно и плотно прилегают друг к другу. Частицы связаны упругими силами и совершают только колебательные движения. 

Номер слайда 4

Причины многообразия веществ Изомерия – явление существования веществ — изомеров с одинаковым молекулярным составом, но разным строением и свойствами.  Гомологи – вещества с одинаковым химическим строением и свойствами, но отличающиеся по составу на одну или несколько групп (– СН2).  Аллотропия — способность атомов одного химического элемента образовывать несколько простых. 

Номер слайда 5

Твёрдые вещества  Кристаллические — тела, в которых атомы и молекулы расположены в правильном геометрическом порядке. Все кристаллические вещества имеют свою, строго определённую температуру плавления. Аморфные — тела, в которых атомы и молекулы расположены беспорядочно. При нагревании, не имеют определенной температуры, соответствующей переходу твердой фазы в жидкую.

Номер слайда 6

Кристаллические тела. Расстояние между атомами, расположенными в узлах этой решётки, называется параметром решётки. В зависимости от того, какие частицы расположены в узлах, кристаллические решётки бывают молекулярные, атомные, ионные и металлические. От типа кристаллической решётки зависят такие свойства кристаллических тел, как температура плавления, упругость, прочность. При повышении температуры до значения, при котором начинается плавление твёрдого вещества, происходит разрушение кристаллической решётки. Молекулы получают больше свободы, и твёрдое кристаллическое вещество переходит в жидкую стадию. Чем прочнее связи между молекулами, тем выше температура плавления.

Номер слайда 7

Молекулярная решётка. В молекулярных решётках связи между молекулами не прочные. Поэтому при обычных условиях такие вещества находятся в жидком или газообразном состоянии. Твёрдое состояние для них возможно только при низких температурах. Температура их плавления (перехода из твёрдого состояния в жидкое) также низкая. А при обычных условиях они находится в газообразном состоянии.

Номер слайда 8

Атомная решётка. В веществах, имеющих атомную кристаллическую решётку, связи между атомами прочные. Поэтому сами вещества очень твёрдые. Плавятся они при высокой температуре. Кристаллическую атомную решётку имеют кремний, германий, бор, кварц, оксиды некоторых металлов и самое твёрдое в природе вещество — алмаз.кварцалмаз

Номер слайда 9

Ионная решётка. К веществам с ионной кристаллической решёткой относятся щёлочи, большинство солей, оксиды типичных металлов. Так как сила притяжения ионов очень велика, то эти вещества способны плавиться только при очень высокой температуре. Их называют тугоплавкими. Они обладают высокой прочностью и твёрдостью.

Номер слайда 10

Металлическая решётка. В узлах металлической решётки, которую имеют все металлы и их сплавы, расположены и атомы, и ионы. Благодаря такому строению металлы обладают хорошей ковкостью и пластичностью, высокой тепло- и электропроводностью. Чаще всего форма кристалла — правильный многогранник. Грани и рёбра таких многогранников всегда остаются постоянными для конкретного вещества.

Номер слайда 11

Кристаллические вещества применяются в пищевой промышленности. Например, графит широко применяется в пищевой промышленности. Для этого при производстве оно подвергается определенной обработке. Плотность железа, этилового спирта, графита и сахара, по понятным причинам, различна. Но представленный материал может как содержать в себе, так и входить в состав некоторых веществ. Он находится в парафинах, эфирах, спирте и даже в сахаре.

Номер слайда 12

Аморфные вещества- Аморфные тела можно рассматривать как сильно охлажденные жидкости с очень высоким коэффициентом вязкости. У них наблюдаются слабо выраженные свойства текучести. — Частицы совершенно беспорядочны и находятся на близком расстоянии друг к другу. — У аморфных тел нет теплового эффекта. — Аморфные вещества, обладая большим запасом свободной энергии, химически более активны, чем кристаллические вещества такого же состава. — Прочность аморфных веществ ниже прочности кристаллических. 

Номер слайда 13

 Аморфные веществаянтарьсмоластекло

Номер слайда 14

Аморфные вещества применяются в пищевой промышленности(сахарные леденцы, жевательные резинки) 

Номер слайда 15

Спасибо за внимание!

Выбираем жидкий фотополимер для 3D принтера. Классификация материалов для SLA/DLP 3D печати.

Содержание:

1. Введение
2. Обзор SLA-материалов
3. Стандартные смолы SLA
1. Стандартная фотополимерная смола — Standard
2. Прозрачная фотополимерная смола — Clear

4. Инженерные фотополимерные смолы
1. Жесткая фотополимерная смола — Tough (как ABS)
2. Прочная фотополимерная смола — Durable (PP-подобная)
3. Термостойкая фотополимерная смола — Heat resistant
4. Резиноподобная фотополимерная смола — Rubber-like (Эластичная)
5. Керамическая фотополимерная смола — Ceramic filled (Твёрдая)

5. Как правильно выбрать смолу для ваших задач
6. Стоматологические и медицинские SLA смолы
1. Фотополимерная смола для медицинских приборов — Custom Medical Appliances (биосовместимость класса I)
2. Стоматологическая долгосрочная биосовместимая смола — Dental Long Term (биосовместимая класса IIa)
3. Биосовместимость класса I против биосовместимости класса IIa

7. Литьевые SLA-смолы
1. Литьевая смола для изготовления ювелирных изделий

8. Обобщенные правила

Всем привет, Друзья! С Вами 3DTool!

В данной статье сравниваются фотополимерные смолы на примере продукции Formlabs для 3D -печати методом SLA – стандартные (standard), жесткие (tough), прочные (durable), термостойкие (heat resistant), резиноподобные (flexible), стоматологические (dental) и литьевые (castable).  Информация из статьи поможет вам подобрать фотополимерную смолу под ваши задачи.

Каталог 3D принтеров SLA/DLP

Фотополимеры от FormLabs

Подробный обзор 3D принтера Formlabs Form 3

Введение

Стереолитография позволяет печатать пластиковые детали с высоким разрешением, хорошей детализацией мелких деталей и гладкой поверхностью. Благодаря разнообразию фотополимерных смол, доступных для SLA, данная технология применяется во множестве различных отраслей промышленности:

• 
  Фотополимеры «Standard»  используются для прототипирования

• 
  Инженерные фотополимеры  имеют определенные механические и температурные свойства

• 
  Стоматологические и медицинские фотополимеры  имеют сертификаты биосовместимости.

• 
  Литьевые фотополимеры имеют нулевой показатель зольности после выжигания.

Обзор фотополимерных смол для SLA 3D печати

В SLA используется лазер для отверждения жидкой фотополимерной смолы. Данный процесс называется фотополимеризацией. Различные комбинации полимеров и других добавок, которые входят в состав смолы, позволяют получить различные свойствам материала.

 Основные преимущества и ограничения, являющиеся общими для всех смол в SLA 3D печати:

Преимущества:

• 
  Гладкая поверхность. Отсутствие шероховатостей.

• 
  Высокая качество 3D печати. Максимальная детализация на объекте.

Недостатки:

Базовые фотополимеры для SLA

Статья о постобработке SLA/DLP 3D печати

Стандартная фотополимерная смола — Standard 

Из стандартных смол получаются детали с высокой жесткостью, детализацией и гладкой поверхностью. Низкая стоимость смол от 250$ за 1 литр, делает их идеальными для прототипов.

Цвет смолы так же влияет на его свойства. Например в продукции FormLabs, серая смола подходит для моделей с мелкими деталями, а белая смола — для деталей, которые требуют максимально гладкой поверхности.

Преимущества использования смол класса Standard:

• 
  Высокая детализация

• 
  Гладкая поверхность

• 
  Самый дешевый материал для SLA

• 
  Без необходимости в финальной полимеризации
  

Минусы Standard:

• 
  Хрупкость деталей

• 
  Деформируются под действием температур

• 
  Не имеют специальных свойств’

Также в класс фотополимерных смол «Standard» от FormLabs входит Color KIT — это набор специальных красителей и фотополимерной смолы «Color Base» для смешивания и получения разнообразных цветовых решений. Тем самым исключается необходимость в покраски деталей после 3D печати.

Инженерные фотополимерные смолы от FormLabs

Инженерные смолы обладают целый рядом свойств литьевых пластмасс.

Все инженерные смолы требуют дополнительного отверждения ультрафиолетом например с использованием устройства Form Cure, для достижения их максимальных свойств.

Прочная фотополимерная смола — Tough (аналог ABS пластика)

Tough смола была разработана для моделей, которые должны выдерживать высокие нагрузки и были прочными. 

Из данного материала получаются прочные, устойчивые к разрушению детали и функциональные прототипы, такие как корпус с защелкивающимися соединениями.

Плюсы:

Минусы:

• 
  Не подходит для деталей с тонкими стенками (рекомендуемая минимальная толщина стенок от 1 мм)

• 
  Нестойкий к высоким температурам

Идеально подходит для: функциональных прототипов, деталей механических узлов

Прочная фотополимерная смола — Durable

Прочная смола представляет собой износостойкий и гибкий материал с механическими свойствами, аналогичными полипропилену.

Из фотополимера Durable получаются модели с гладкой глянцевой поверхностью и высокой устойчивостью к деформации. 

Durable Resin идеально подходит для:

• Втулок и подшипников;
• Различных функциональных соединений

Плюсы:

Минусы:

• 
  Не подходит для деталей с тонкими стенками (рекомендуемая минимальная толщина стенок 1 мм)

• 
  Низкая температура тепловой деформации

• 
  Низкий предел прочности на изгиб (ниже, чем у жесткой смолы)

Идеально подходит для: функциональных прототипов.

Тугоплавкая фотополимерная смола — High Temp Resin от Formlabs

Термостойкая смола идеально подходит для деталей, которые требуют высокой термостойкости и работают при высоких температурах.

Formlabs High Temp Resin обеспечивает самую высокую температуру плавления  (HDT): 238 °C при 0,45 МПа. 

Смолу следует использовать для печати детализированных, точных прототипов с высокой термостойкостью.

Плюсы:

• 
  Выдерживает температуру до 238 °C (против 80 °C для стандартных смол)

• 
  Гладкая поверхность

Минусы:

Резиноподобная фотополимерная смола — Flexible Resin

Резиноподобная смола позволяет изготавливать гибкие детали. Этот материал имеет низкий порог упругости при растяжении и высокое удлинение при разрыве, и он хорошо подходит для деталей, которые будут согнуты или сжаты.

Его также можно использовать для добавления эргономических функций в сборки из нескольких материалов, таких как: штампы, носимые прототипы, ручки, накладки и захваты.

Плюсы:

• 
  Высокая гибкость (высокое удлинение при разрыве)

• 
  Низкая твердость (имитирует резину 80А по дюрометру)

• 
  Высокая ударопрочность

Минусы:

• 
  Не обладает всеми свойствами настоящей резины

• 
  Требует обширных структур поддержки

• 
  Свойства материала со временем ухудшаются, так как деталь подвергается воздействию ультрафиолетового излучения (солнечного света)

• 
  Не подходит для деталей с тонкими стенками (рекомендуемая минимальная толщина стенок 1 мм)

Идеально подходит для  создания гибких прототипов. 

Керамическая фотополимерная смола — Rigid Resin

Данная смола усилена стеклом, что обеспечивает очень высокую жесткость и полированную поверхность. Полимер очень устойчив к деформации  и отлично подходит для 3Dпечати тонких элементов

Идеально подходит для: пресс-форм и оснастки, зажимных приспособлений, коллекторов, фиксаторов, корпусов для электрических и автомобильных приспособлений

Компоненты терморегулирования, напечатанные по технологии SLA керамической (твердой) смолой. Изображение предоставлено: Formlabs

Как правильно выбрать смолу для ваших задач

В таблице ниже приведены основные механические свойства фотополимеров для SLA:

Источник: Formlabs

Стандартная смола (standart) обладает высокой прочностью на растяжение, но очень хрупкая (очень низкое удлинение при разрыве), поэтому она не подходит для функциональных деталей. Способность создавать хорошую поверхность детали делает его идеальным для визуальных прототипов и художественных моделей.

Прочная (durable) смола обладает самой высокой ударной вязкостью и удлинением при разрыве по сравнению с другими материалами SLA. Лучше всего подходит для прототипирования деталей с подвижными элементами и защелками. Ей не хватает, однако, прочности термопластичных материалов 3D-печати, таких как SLA нейлон.

Жесткая (tough) смола является компромиссом между свойствами материала прочной и стандартной смолы. У неё высокий предел прочности при растяжении, поэтому он лучше всего подходит для жестких деталей, которые требуют высокой твёрдости.

Термостойкая смола (heat resistant) может выдерживать температуру выше 200 ^o C, но обладает плохой ударной вязкостью и является даже более хрупкой, чем стандартная смола.

Керамическая (ceramic reinforce) смола имеет самый высокий предел прочности на разрыв и модуль упругости при изгибе, но она хрупкая (плохие показатели удлинения при разрыве и ударной вязкости). Эту смолу предпочтительнее использовать для деталей с тонкими стенками, которые требуют повышенной жесткости.

На графиках ниже механические свойства наиболее распространенных материалов SLA сравниваются визуально:

Сравнительная таблица на относительное удлинение при разрыве и ударную вязкость для обычных технических условий SLA-печати и стандартных материалов. Изображение предоставлено Formlabs.

Кривые напряжения-деформации для обычных SLA-технологий и стандартных материалов. Изображение предоставлено: Formlabs

Сравнительная диаграмма свойств материалов различных технических смол. Изображение предоставлено: Formlabs.

Стоматологические и медицинские SLA смолы

Фотополимерная смола для медицинских приборов — Custom Medical Appliances (биосовместимость 1 класса)

Биосовместимые смолы класса 1 могут быть использованы для изготовления медицинского оборудования, такого как, например, хирургические шаблоны. Детали, напечатанные на этой смоле, можно стерилизовать паром в автоклаве для непосредственного использования в операционной.

Плюсы:

• 
  Высокая точность

• 
  Гладкая поверхность

• 
  Биосовместимость 1 класса (краткосрочное использование)

Минусы:

• Умеренное сопротивление износу и разрушению

Идеально для: хирургических средств и приспособлений

Стоматологическая долгосрочная биосовместимая смола — Dental Long Term (биосовместимая класса 2А)

Эти смолы специально разработаны для долгосрочных стоматологических приспособлений. Биосовместимые смолы класса 2А могут контактировать с организмом человека до года.

Высокая устойчивость к разрушению и износу делают данную смолу идеальным вариантом для изготовления жестких шплинтов или фиксаторов.

Плюсы:

• 
  Высокая точность

• 
  Высокая устойчивость к разрушению и износу

• 
  Биосовместимость класса 2А

Минусы:

Идеально подходит для: долговременных стоматологических инструментов, устойчивых к разрушению и износу медицинских деталей, жестких шплинтов, фиксаторов

В чем разница биосовместимости класса 1 и класса 2a ?

Правила биосовместимости класса 1 касаются материалов, которые разрешено использовать для:

• 
  не инвазивные устройства, которые контактируют с неповрежденной кожей

• 
  приспособления для временного применения или кратковременного использования в ротовой полости или ушном канале или в полости носа

• 
  многоразовые хирургические инструменты

Правила биосовместимости класса 2a касаются материалов, которые разрешено использовать для:

• 
  устройства, которые вступают в контакт с биологическими жидкостями или открытыми ранами

• 
  устройства, используемые для введения веществ в организм человека или удаления веществ и из него

• 
  инвазивные краткосрочные устройства, такие как инвазивные хирургические элементы

• 
  долговременные имплантируемые устройства, помещенные в зубы

Фотополимерные смолы в SLA 3D печати для ювелиров

Смолы для изготовления ювелирных изделий

Этот материал позволяет печатать модели с мелкими деталями и гладкой поверхностью, не оставляя пепла или остатков после выжигания.

Литьевая смола позволяет получить готовое изделие непосредственно от дизайна до прецизионного литья с помощью лишь одной 3D-печатной детали. Она подходит для изготовления ювелирных изделий и других мелких и сложных компонентов.

Плюсы:

• 
  Низкая зольность после выгорания (менее 0,02%)

• 
  Высокая детализация

Минусы:

• 
  Низкая ударопрочность и износостойкость

• 
  Требует пост-обработки для достижения наилучших результатов

Идеально для: литья по выплавляемым моделям, изготовления ювелирных изделий

 


Каталог 3D принтеров SLA/DLP


Фотополимеры от FormLabs


Статья о постобработке SLA/DLP 3D печати


Что ж, а на этом у нас все! Надеемся эта статья была для Вас полезна!


Заказать SLA 3D принтеры Formlabs или задать свои вопросы и узнать статус Вашего заказа, вы можете 


Не забывайте подписываться на наш YouTube канал:


Подписывайтесь на наши группы в соц.сетях:


INSTAGRAM


ВКонтакте


Facebook

Физические свойства масел и жиров

Главная \ Сырье для косметики \ BTSA (Испания) \ Физические свойства масел и жиров

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ

Жиры отличаются от масел степенью затвердевания при комнатной температуре, так как в этих условиях масла находятся в жидком состоянии (не кристаллизуются), в то время как жиры находятся в твердом (кристаллизованном) состоянии.

Доля кристаллов в жирах имеет большое значение для определения физических свойств продукта. Жиры считаются прочными, когда они имеют по меньшей мере 10% их кристаллизованных компонентов.
Жировые кристаллы имеют размер от 0,1 до 0,5 мкм и могут иногда достигать 100 мкм. Кристаллы поддерживаются силами Ван-дер-Валлса, образующими трехмерную сеть, обеспечивающую жесткость продукта.

Важной особенностью жиров является его кристаллический полиморфизм, поскольку моно- ди- и триглицерид кристаллизуются в разных кристаллических формах (α, β, β ‘),

Форма α (стекловидное состояние):
появляется, когда жир затвердевает быстрым методом.
образующиеся кристаллы имеют гексагональный тип и организованы случайным образом в пространстве.

Форма β:
это происходит, когда охлаждение происходит медленно, или если отпуск осуществляется при температуре чуть ниже температуры плавления, эта форма является самой стабильной из всех.
в β-форме образуются трициклические кристаллы, ориентированные в одном направлении.
β-форма типична для пальмового масла, арахиса, кукурузы, кокоса, подсолнечника, оливкового и сала.

Форма β ‘:
он получается из отпуска выше температуры плавления α-формы.
в β-форме образуются ромбические кристаллы, ориентированные в противоположных направлениях.
β-форма типична для модифицированного частичного хлопкового масла, жиров, жиров и модифицированного сала.

Оба α, β и β’формы имеют точку плавления, картину диффузии рентгеновских лучей и показатель преломления.
Более двойная связь существует, кристаллизация, с которой она имеет тенденцию быть жидкой, затруднена.

ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ

Точка плавления жира соответствует точке плавления β-формы, которая является наиболее устойчивой полиморфной формой и представляет собой температуру, при которой все твердые частицы расплавляются.
Когда присутствуют короткоцепочечные или ненасыщенные кислоты, точка плавления уменьшается.
Точка плавления имеет большое значение при обработке животных жиров.
Точки плавления чистых жиров очень точны, но поскольку жиры или масла состоят из смеси липидов с различными точками плавления, мы должны относиться к зоне плавления, которая определяется как температура плавления жира. жир, который плавится при более высокой температуре.

ВЯЗКОСТЬ

Вязкость жира обусловлена ​​внутренним трением между липидами, которые составляют его. Он, как правило, высокий из-за большого количества молекул, которые составляют жир.
Увеличивая степень ненасыщенности, вязкость уменьшается, и когда длина цепи увеличивается, компоненты жирных кислот также повышают вязкость.

ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

Показатель преломления вещества определяется как отношение скорости света на воздухе и анализируемого вещества (масла или жира).
Увеличение степени ненасыщенности увеличивает показатель преломления, и когда длина цепи увеличивается, показатель преломления также увеличивается, и именно поэтому он используется для контроля процесса гидрирования.
По мере увеличения температуры показатель преломления уменьшается.
Показатель преломления характерен для каждого масла и жира, что помогает нам осуществлять контроль качества на них.

ПЛОТНОСТЬ 

Это физическое свойство имеет большое значение, когда речь заходит о разработке оборудования для обработки смазки.
Плотность уменьшается, когда жиры расширяются при переходе от твердого к жидкому
Когда жиры расплавляются, их объем увеличивается, и поэтому плотность уменьшается.
Для контроля процента твердого и жидкого в коммерческом жире используются дилатометрические кривые.

РАСТВОРИМОСТЬ

Растворимость имеет большое значение для обработки жиров.
Жиры являются полностью растворимыми неполярными растворителями (бензол, гексан …).
За исключением фосфолипидов, они полностью нерастворимы в полярных растворителях (вода, ацетонитрил). Они частично растворимы в растворителях промежуточной полярности (спирт, ацетон)
Растворимость жиров в органических растворителях уменьшается с увеличением длины цепи и степени насыщения.
Фосфолипиды могут взаимодействовать с водой, потому что фосфорная кислота и спирты, которые их образуют, имеют гидрофильные группы.
Как правило, поверхностное натяжение увеличивается с длиной цепи и уменьшается с температурой. Поверхностное натяжение и межфазное натяжение снижаются с легкостью с использованием поверхностно-активных веществ, таких как моноглицериды и фосфолипиды.

ПЛАСТИЧНОСТЬ

Это свойство, которое имеет тело, чтобы сохранить свою форму, сопротивляясь определенному давлению.
Пластичность жира обусловлена наличием трехмерной сети кристаллов, внутри которой иммобилизован жидкий жир.
Для смазки, которая должна быть пластичной и растяжимой, должно быть соотношение между твердой и жидкой частью (20-40% твердого тела), сетки не должны быть плотными, а их кристаллы должны быть в α-форме.
Пластмассовые жиры действуют как твердое вещество до тех пор, пока применяемые деформирующие силы не разрушат кристаллическую решетку, и смазка не будет вести себя как вязкая жидкость и поэтому может быть размыта.

ЭМУЛЬГИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Эмульгирующая способность — это емкость в интерфейсе вода / масло, позволяющая образовывать эмульсию.

Оригинал статьи читайте в БЛОГЕ компании BTSA http://natural.btsa-es.com/blog/en

Свойства вещества: твердые тела | Живая наука

Твердое тело — одно из трех основных состояний вещества, наряду с жидкостью и газом. Материя — это «вещество» Вселенной, атомы, молекулы и ионы, из которых состоят все физические вещества. В твердом теле эти частицы плотно упакованы вместе и не могут свободно перемещаться внутри вещества. Молекулярное движение частиц в твердом теле ограничивается очень небольшими колебаниями атомов вокруг их фиксированных положений; поэтому твердые тела имеют фиксированную форму, которую трудно изменить.Твердые тела тоже имеют определенный объем; то есть они сохраняют свой размер, как бы вы их ни пытались изменить.

Твердые вещества делятся на две основные категории, кристаллические твердые вещества и аморфные твердые вещества, в зависимости от того, как расположены частицы.

Кристаллические твердые тела

Кристаллические твердые тела или кристаллы считаются «истинными твердыми телами». Минералы представляют собой твердые кристаллические вещества. Поваренная соль является одним из примеров такого твердого вещества. В кристаллических твердых телах атомы, ионы или молекулы расположены упорядоченным и симметричным образом, который повторяется по всему кристаллу.Самая маленькая повторяющаяся структура твердого тела называется элементарной ячейкой, которая похожа на кирпич в стене. Элементарные ячейки объединяются, образуя сеть, называемую кристаллической решеткой. Существует 14 типов решеток, называемых решетками Браве (названных в честь Огюста Браве, французского физика 19-го века), и они подразделяются на семь кристаллических систем в зависимости от расположения атомов. На странице ChemWiki Калифорнийского университета в Дэвисе эти системы перечислены как кубические, гексагональные, тетрагональные, ромбоэдрические, орторомбические, моноклинные и триклинические.

Помимо регулярного расположения частиц, кристаллические твердые вещества обладают рядом других характерных свойств. Как правило, они несжимаемы, то есть их нельзя сжать до более мелких форм. Из-за повторяющейся геометрической структуры кристалла все связи между частицами имеют одинаковую прочность. Это означает, что кристаллическое твердое вещество будет иметь определенную температуру плавления, потому что нагревание разорвет все связи одновременно.

Кристаллические твердые тела также обладают анизотропией .Это означает, что такие свойства, как показатель преломления (насколько свет изгибается при прохождении через вещество), проводимость (насколько хорошо он проводит электричество) и прочность на разрыв (сила, необходимая для его разрыва), будут варьироваться в зависимости от направления, с которого действует сила. применены. Кристаллические твердые вещества также демонстрируют расщепление ; в случае разрушения части будут иметь строганную поверхность или прямые края.

Типы кристаллических твердых веществ

Существует четыре типа кристаллических твердых веществ: ионные твердые вещества, молекулярные твердые частицы, сетчатые ковалентные твердые тела и металлические твердые тела.

Ионные твердые вещества

Ионные соединения образуют кристаллы, состоящие из противоположно заряженных ионов: положительно заряженного катиона и отрицательно заряженного аниона . Из-за сильного притяжения между противоположными зарядами для преодоления ионных связей требуется много энергии. Это означает, что ионные соединения имеют очень высокие температуры плавления, часто от 300 до 1000 градусов по Цельсию (от 572 до 1832 градусов по Фаренгейту).

Хотя сами кристаллы твердые, хрупкие и непроводящие, большинство ионных соединений могут растворяться в воде, образуя раствор свободных ионов, который будет проводить электричество.Это могут быть простые бинарные соли, такие как хлорид натрия (NaCl) или поваренная соль, где один атом металлического элемента (натрия) связан с одним атомом неметаллического элемента (хлора). Они также могут состоять из многоатомных ионов, таких как NH ₄ NO ₃ (нитрат аммония). Многоатомные ионы — это группы атомов, которые имеют общие электроны (называемые ковалентными связями ) и функционируют в соединении, как если бы они составляли один заряженный ион.

Молекулярные твердые вещества

Молекулярные твердые тела состоят из ковалентно связанных молекул, притягиваемых друг к другу электростатическими силами (называемыми силами Ван-дер-Ваальса, согласно веб-сайту HyperPhysics).Поскольку ковалентная связь предполагает совместное использование электронов, а не прямой перенос этих частиц, общие электроны могут проводить больше времени в электронном облаке более крупного атома, вызывая слабую или смещающуюся полярность. Это электростатическое притяжение между двумя полюсами (диполями) намного слабее, чем ионная или ковалентная связь, поэтому молекулярные твердые частицы, как правило, мягче, чем ионные кристаллы, и имеют более низкие температуры плавления (многие будут плавиться при температуре менее 100 C или 212 F). Большинство молекулярных твердых веществ неполярны. Эти неполярные молекулярные твердые вещества не растворяются в воде, но растворяются в неполярном растворителе, таком как бензол и октан.Полярные молекулярные твердые вещества, такие как сахар, легко растворяются в воде. Молекулярные твердые вещества не проводят ток.

Примеры молекулярных твердых веществ включают лед, сахар, галогены, такие как твердый хлор (Cl ₂ ), и соединения, состоящие из галогена и водорода, такие как хлористый водород (HCl). «Бакиболлы» фуллерена также являются твердыми молекулярными телами.

Сетчатые ковалентные твердые тела

В сетчатых твердых телах нет отдельных молекул. Атомы ковалентно связаны в непрерывную сеть, в результате чего образуются огромные кристаллы.В сетчатом твердом теле каждый атом ковалентно связан со всеми окружающими атомами. Сетевые твердые тела имеют аналогичные свойства с ионными твердыми телами. Это очень твердые, несколько хрупкие твердые вещества с чрезвычайно высокими температурами плавления (выше 1000 C или 1800 F). В отличие от ионных соединений они не растворяются в воде и не проводят электричество.

Примеры сетчатых тел включают алмазы, аметисты и рубины.

Металлы представляют собой непрозрачные блестящие твердые вещества, которые являются ковкими и пластичными.Под пластичностью подразумевается, что они мягкие и могут быть сформированы или спрессованы в тонкие листы, а пластичные означает, что их можно вытягивать в проволоку. В металлической связи валентные электроны не передаются и не разделяются, как при ионной и ковалентной связи. Скорее, электронные облака соседних атомов перекрываются, так что электроны становятся делокализованными. Электроны относительно свободно перемещаются от одного атома к другому по всему кристаллу.

Металл можно описать как решетку положительных катионов внутри «моря» отрицательных электронов.Эта подвижность электронов означает, что металлы обладают высокой проводимостью тепла и электричества. Металлы, как правило, имеют высокие температуры плавления, хотя заметным исключением являются ртуть с температурой плавления минус 37,84 градусов по Фаренгейту (минус 38,8 по Цельсию) и фосфор с температурой плавления 111,2 F (44 ° C).

Сплав — это твердая смесь металлического элемента с другим веществом. В то время как чистые металлы могут быть слишком ковкими и тяжелыми, сплавы более податливы. Бронза — это сплав меди и олова, а сталь — это сплав железа, углерода и других добавок.

Аморфные твердые вещества

В аморфных твердых телах (буквально «твердые тела без формы») частицы не имеют повторяющегося узора решетки. Их еще называют «псевдотвердыми телами». Примеры аморфных твердых веществ включают стекло, резину, гели и большинство пластиков. Аморфное твердое вещество не имеет определенной температуры плавления; вместо этого он плавится постепенно в диапазоне температур, потому что связи не разрываются сразу. Это означает, что аморфное твердое вещество будет плавиться в мягкое, податливое состояние (например, воск свечи или расплавленное стекло), прежде чем полностью превратиться в жидкость.

Аморфные твердые тела не обладают характерной симметрией, поэтому они не имеют правильных плоскостей спайности при разрезании; края могут быть изогнутыми. Их называют изотропными , потому что такие свойства, как показатель преломления, проводимость и прочность на разрыв, равны независимо от направления приложения силы.

Дополнительные ресурсы

Точка плавления | Химия для неосновных специалистов

Цели обучения

• Определите точку плавления.
• Опишите процесс движения частиц при плавлении.
• Опишите силы, влияющие на температуру плавления материала.

Примеры

Вы когда-нибудь катались на коньках?

Зимой многие люди считают снег и лед прекрасными. Им нравится кататься на лыжах или коньках. Другие не считают это время года таким веселым. Когда тает снег, дороги становятся очень неряшливыми и грязными. Эти люди с нетерпением ждут весны, когда уже не будет снега и льда, а погода станет теплее.

Точка плавления

Твердые тела похожи на жидкости в том, что оба являются конденсированными состояниями с частицами, которые расположены гораздо ближе друг к другу, чем частицы газа. Однако, в то время как жидкости жидкие, твердые тела — нет. Частицы большинства твердых веществ плотно упакованы и упорядочены. Движение отдельных атомов, ионов или молекул в твердом теле ограничено колебательным движением вокруг фиксированной точки. Твердые тела почти полностью несжимаемы, и являются наиболее плотными из трех состояний материи.

Когда твердое тело нагревается, его частицы вибрируют быстрее, поскольку твердое тело поглощает кинетическую энергию. В конце концов, организация частиц внутри твердой структуры начинает разрушаться, и твердое тело начинает плавиться. Точка плавления — это температура, при которой твердое вещество превращается в жидкость. В точке плавления разрушительные колебания частиц твердого тела преодолевают силы притяжения, действующие внутри твердого тела. Как и в случае с температурами кипения, температура плавления твердого вещества зависит от силы этих сил притяжения.Хлорид натрия (NaCl) — это ионное соединение, состоящее из множества сильных ионных связей. Хлорид натрия плавится при 801 ° C. Лед (твердый H ₂ O) представляет собой молекулярное соединение, молекулы которого удерживаются вместе водородными связями. Хотя водородные связи являются самыми сильными из межмолекулярных сил, прочность водородных связей намного меньше, чем у ионных. Температура плавления льда 0 ° C.

Температура плавления твердого вещества такая же, как точка замерзания жидкости.При этой температуре твердое и жидкое состояния вещества находятся в равновесии. Для воды это равновесие происходит при 0 ° C.

Мы склонны думать о твердых телах как о материалах, которые тверды при комнатной температуре. Однако все материалы имеют ту или иную температуру плавления. Газы становятся твердыми при чрезвычайно низких температурах, а жидкости также становятся твердыми, если температура достаточно низкая. В приведенной ниже таблице «» приведены температуры плавления некоторых распространенных материалов.

Точки плавления обычных материалов

Материал	Температура плавления (° C)
водород	-259
кислород	-219
диэтиловый эфир	-116
этанол	-114
вода	0
чистое серебро	961
чистое золото	1063
утюг	1538

Ключевые выводы

Сводка

• Точка плавления — это температура, при которой твердое вещество превращается в жидкость.
• Межмолекулярные силы оказывают сильное влияние на температуру плавления.

Упражнения

Практика

Вопросы

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы

http://chemwiki.ucdavis.edu/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_With_a_Biological_Emphasis/Chapter__2%3a_Introduction_to_organic_structure_and_bonding_II/Section_2.4%3a_Solubility%2c_9_melting_points

1. С какой степенью точности можно измерить температуру плавления?
2. Как мы можем использовать данные о температуре плавления, чтобы идентифицировать соединение?
3. Как мы можем использовать точки плавления для оценки чистоты соединения?

Упражнения

Обзор

Вопросы

1. Определите точку плавления.
2. Что происходит, когда материал плавится?
3. Ожидаете ли вы, что этан (C ₂ H ₆ ) будет иметь более высокую или более низкую температуру плавления, чем вода? Поясните свой ответ.

Глоссарий

• несжимаемый: Невозможно сжать.
• точка плавления: Температура, при которой твердое вещество превращается в жидкость.
• колебательное движение: Возвратно-поступательное движение.

Твердое вещество

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите и опишите связывание и свойства ионных и молекулярных металлических и ковалентных кристаллических твердых тел
• Опишите основные типы кристаллических твердых веществ: ионные твердые вещества, металлические твердые частицы, твердые вещества с ковалентной сеткой и молекулярные твердые вещества.
• Объясните, каким образом в твердом теле могут возникать кристаллические дефекты.

Когда большинство жидкостей охлаждается, они в конечном итоге замерзают и образуют кристаллических твердых веществ , твердых тел, в которых атомы, ионы или молекулы расположены определенным повторяющимся образом.Также возможно, что жидкость замерзнет до того, как ее молекулы выстроятся в упорядоченный узор. Полученные материалы называются аморфными твердыми телами или некристаллическими твердыми телами (или, иногда, стеклами). Частицы таких твердых тел не имеют упорядоченной внутренней структуры и расположены беспорядочно (рис. 1).

Рис. 1. Объекты твердой фазы могут быть расположены в регулярном повторяющемся узоре (кристаллические твердые тела) или случайным образом (аморфные).

Металлы и ионные соединения обычно образуют упорядоченные кристаллические твердые тела.Вещества, состоящие из больших молекул или смеси молекул, движение которых более ограничено, часто образуют аморфные твердые тела. Например, свечные воски представляют собой аморфные твердые вещества, состоящие из больших молекул углеводородов. Некоторые вещества, такие как оксид бора (показанный на рисунке 2), могут образовывать кристаллические или аморфные твердые вещества, в зависимости от условий, в которых они производятся. Также аморфные твердые вещества могут переходить в кристаллическое состояние при соответствующих условиях.

Рисунок 2.(a) Триоксид дибора, B ₂ O ₃ , обычно находится в виде белого аморфного твердого вещества (стекла), которое имеет высокую степень беспорядка в своей структуре. (b) При осторожном продолжительном нагревании он может быть преобразован в кристаллическую форму B ₂ O ₃ , которая имеет очень упорядоченную структуру.

Кристаллические твердые тела обычно классифицируются по природе сил, удерживающих их частицы вместе. Эти силы в первую очередь ответственны за физические свойства твердых тел.В следующих разделах дается описание основных типов кристаллических твердых веществ: ионных, металлических, ковалентных и молекулярных.

Ионные твердые вещества

Рис. 3. Хлорид натрия представляет собой твердое ионное вещество.

Ионные твердые частицы , такие как хлорид натрия и оксид никеля, состоят из положительных и отрицательных ионов, которые удерживаются вместе за счет электростатического притяжения, которое может быть довольно сильным (рис. 3). Многие ионные кристаллы также имеют высокие температуры плавления. Это происходит из-за очень сильного притяжения между ионами — в ионных соединениях притяжения между полными зарядами (намного) больше, чем между частичными зарядами в полярных молекулярных соединениях.Это будет рассмотрено более подробно при обсуждении энергий решетки позже. Хотя они твердые, они также имеют тенденцию быть хрупкими и скорее ломаются, чем гнутся. Ионные твердые тела не проводят электричество; однако они действительно проводят в расплавленном или растворенном состоянии, потому что их ионы могут свободно перемещаться. Многие простые соединения, образованные реакцией металлического элемента с неметаллическим элементом, являются ионными.

Металлические твердые тела

Рис. 4. Медь — это металлическое твердое тело.

Металлические твердые тела , такие как кристаллы меди, алюминия и железа, образованы атомами металлов Рис. 4.Структуру металлических кристаллов часто описывают как равномерное распределение атомных ядер в «море» делокализованных электронов. Атомы внутри такого металлического твердого тела удерживаются вместе уникальной силой, известной как , металлическая связь , которая дает начало множеству полезных и разнообразных объемных свойств. Все они обладают высокой теплопроводностью и электропроводностью, металлическим блеском и пластичностью. Многие из них очень твердые и довольно сильные. Благодаря своей пластичности (способности деформироваться под давлением или ударами) они не разрушаются и, следовательно, являются полезными строительными материалами.Температуры плавления металлов сильно различаются. Ртуть является жидкостью при комнатной температуре, а щелочные металлы плавятся ниже 200 ° C. Некоторые постпереходные металлы также имеют низкие температуры плавления, тогда как переходные металлы плавятся при температурах выше 1000 ° C. Эти различия отражают различия в прочности металлических связей между металлами.

Covalent Network Solid

Твердые вещества с ковалентной сеткой включают кристаллы алмаза, кремния, некоторых других неметаллов и некоторых ковалентных соединений, таких как диоксид кремния (песок) и карбид кремния (карборунд, абразив на наждачной бумаге).Многие минералы имеют сети ковалентных связей. Атомы в этих твердых телах удерживаются вместе сеткой ковалентных связей, как показано на рисунке 5. Чтобы разорвать или расплавить твердое тело с ковалентной сеткой, ковалентные связи должны быть разорваны. Поскольку ковалентные связи относительно прочны, твердые вещества с ковалентной сеткой обычно характеризуются твердостью, прочностью и высокими температурами плавления. Например, алмаз является одним из самых твердых известных веществ и плавится при температуре выше 3500 ° C.

Рис. 5. Ковалентный кристалл содержит трехмерную сеть ковалентных связей, что иллюстрируется структурами алмаза, диоксида кремния, карбида кремния и графита.Графит — исключительный пример, состоящий из плоских листов ковалентных кристаллов, которые удерживаются вместе слоями нековалентными силами. В отличие от типичных ковалентных твердых тел, графит очень мягкий и электропроводный.

Молекулярное твердое вещество

Молекулярные твердые вещества , такие как лед, сахароза (столовый сахар) и йод, как показано на рисунке 6, состоят из нейтральных молекул. Сила сил притяжения между элементами, присутствующими в разных кристаллах, широко варьируется, на что указывают температуры плавления кристаллов.Небольшие симметричные молекулы (неполярные молекулы), такие как H ₂ , N ₂ , O ₂ и F ₂ , имеют слабые силы притяжения и образуют молекулярные твердые тела с очень низкими температурами плавления (ниже −200 ° C ). Вещества, состоящие из более крупных неполярных молекул, обладают большей силой притяжения и плавятся при более высоких температурах. Молекулярные твердые тела, состоящие из молекул с постоянными дипольными моментами (полярные молекулы), плавятся при еще более высоких температурах. Примеры включают лед (точка плавления 0 ° C) и столовый сахар (точка плавления 185 ° C).

Рис. 6. Двуокись углерода (CO ₂ ) состоит из небольших неполярных молекул и образует молекулярное твердое вещество с температурой плавления -78 ° C. Йод (I ₂ ) состоит из более крупных неполярных молекул и образует молекулярное твердое вещество, которое плавится при 114 ° C.

Свойства твердых тел

Кристаллическое твердое вещество, подобное перечисленным в Таблице 1, имеет точную температуру плавления, потому что каждый атом или молекула одного и того же типа удерживается на месте с одинаковыми силами или энергией.Таким образом, притяжения между элементами, составляющими кристалл, имеют одинаковую силу, и для их разрушения требуется одинаковое количество энергии. Постепенное размягчение аморфного материала резко отличается от отчетливого плавления кристаллического твердого вещества. Это происходит из-за структурной неэквивалентности молекул в аморфном твердом теле. Некоторые силы слабее других, и когда аморфный материал нагревается, самые слабые межмолекулярные притяжения разрушаются первыми. При дальнейшем повышении температуры более сильные аттракционы разрушаются.Таким образом, аморфные материалы размягчаются в широком диапазоне температур.

Таблица 1. Типы кристаллических твердых тел и их свойства
Тип твердого	Тип частиц	Тип достопримечательностей	Недвижимость	Примеры
ионный	ионов	ионные связи	твердый, хрупкий, проводит электричество как жидкость, но не как твердое тело, температура плавления от высокой до очень высокой	NaCl, Al 2 O 3
металлик	атома электроположительных элементов	скрепки металлические	блестящий, податливый, пластичный, хорошо проводит тепло и электричество, переменная твердость и температура плавления	Cu, Fe, Ti, Pb, U
ковалентная сеть	атома электроотрицательных элементов	ковалентные связи	очень твердый, непроводящий, очень высокая температура плавления	C (алмаз), SiO 2 , SiC
молекулярная	молекулы (или атомы)	МВФ	переменная твердость, переменная хрупкость, непроводящий, низкая температура плавления	H 2 O, CO 2 , I 2 , C 12 H 22 O 11

Графен: материал будущего

Углерод — незаменимый элемент в нашем мире.Уникальные свойства атомов углерода позволяют существовать основанным на углероде формам жизни, таким как мы. Углерод образует огромное количество веществ, которые мы используем ежедневно, в том числе те, что показаны на рис. 7. Возможно, вы знакомы с алмазом и графитом, двумя наиболее распространенными аллотропами углерода. (Аллотропы — это разные структурные формы одного и того же элемента.) Алмаз — одно из самых твердых известных веществ, тогда как графит достаточно мягкий, чтобы его можно было использовать в качестве грифеля карандаша. Эти очень разные свойства проистекают из разного расположения атомов углерода в разных аллотропах.

Рис. 7. Алмаз чрезвычайно твердый из-за сильной связи между атомами углерода во всех направлениях. Графит (грифель карандаша) трется о бумагу из-за слабого притяжения между углеродными слоями. Изображение поверхности графита показывает расстояние между центрами соседних атомов углерода. (слева: модификация работы Стива Джурветсона; в середине: модификация работы Геологической службы США)

Возможно, вы менее знакомы с недавно открытой формой углерода: графеном.Впервые графен был выделен в 2004 году с помощью ленты для снятия все более тонких слоев с графита. По сути, это цельный лист (толщиной в один атом) графита. Графен, показанный на рисунке 8, не только прочный и легкий, но также является отличным проводником электричества и тепла. Эти свойства могут оказаться очень полезными в широком диапазоне приложений, таких как значительно улучшенные компьютерные микросхемы и схемы, улучшенные батареи и солнечные элементы, а также более прочные и легкие конструкционные материалы.Нобелевская премия по физике 2010 г. была присуждена Андре Гейму и Константину Новоселову за их новаторские работы с графеном.

Рис. 8. Графеновые листы могут быть сформированы в виде бакиболов, нанотрубок и уложенных друг на друга слоев.

Дефекты кристалла

В кристаллическом твердом теле атомы, ионы или молекулы расположены в определенном повторяющемся узоре, но случайные дефекты могут возникать в этом узоре. Известно несколько типов дефектов, как показано на рисунке 9. Вакансии — это дефекты, которые возникают, когда позиции, которые должны содержать атомы или ионы, являются вакантными.Реже некоторые атомы или ионы в кристалле могут занимать позиции, называемые междоузлиями, , расположенными между обычными позициями для атомов. Другие искажения обнаруживаются в примесных кристаллах, например, когда катионы, анионы или молекулы примеси слишком велики, чтобы поместиться в регулярные положения без искажения структуры. Иногда в кристалл добавляют следовые количества примесей (процесс, известный как легирование ) , чтобы создать дефекты в структуре, которые приводят к желаемым изменениям в ее свойствах.Например, кристаллы кремния легированы различными количествами различных элементов, чтобы получить подходящие электрические свойства для их использования в производстве полупроводников и компьютерных микросхем.

Рис. 9. Типы кристаллических дефектов включают вакансии, межузельные атомы и примеси замещения.

Основные понятия и краткое изложение

Некоторые вещества образуют твердые кристаллические вещества, состоящие из частиц с очень организованной структурой; другие образуют аморфные (некристаллические) твердые тела с неупорядоченной внутренней структурой.Основными типами кристаллических твердых веществ являются ионные твердые вещества, металлические твердые частицы, твердые вещества с ковалентной сеткой и твердые молекулярные частицы. Свойства различных видов кристаллических твердых тел обусловлены типами частиц, из которых они состоят, расположением частиц и силой притяжения между ними. Поскольку их частицы испытывают одинаковое притяжение, кристаллические твердые тела имеют разные температуры плавления; частицы в аморфных твердых телах испытывают ряд взаимодействий, поэтому они постепенно размягчаются и плавятся в диапазоне температур.Некоторые кристаллические твердые тела имеют дефекты в определенной повторяющейся структуре их частиц. Эти дефекты (которые включают вакансии, атомы или ионы, не находящиеся в правильном положении, и примеси) изменяют физические свойства, такие как электропроводность, которая используется в кристаллах кремния, используемых для производства компьютерных микросхем.

Упражнения

1. Какие типы жидкостей обычно образуют аморфные твердые тела?
2. При очень низких температурах кислород, O ₂ , замерзает и образует кристаллическое твердое вещество.Что лучше всего описывает эти кристаллы?
   1. ионный
   2. ковалентная сеть
   3. металлик
   4. аморфный
   5. молекулярные кристаллы
3. По мере охлаждения оливковое масло медленно затвердевает и образует твердое вещество в широком диапазоне температур. Что лучше всего описывает твердое тело?
   1. ионный
   2. ковалентная сеть
   3. металлик
   4. аморфный
   5. молекулярные кристаллы
4. Объясните, почему лед, который представляет собой твердое кристаллическое вещество, имеет температуру плавления 0 ° C, тогда как масло, которое представляет собой аморфное твердое вещество, размягчается в диапазоне температур.
5. Укажите тип кристаллического твердого вещества (металлический, ковалентный, ионный или молекулярный), образованный каждым из следующих веществ:
   1. SiO ₂
   2. KCl
   3. Cu
   4. CO ₂
   5. C (алмаз)
   6. BaSO ₄
   7. NH ₃
   8. NH ₄ F
   9. C ₂ H ₅ OH
6. Укажите тип кристаллического твердого вещества (металлический, ковалентный, ионный или молекулярный), образованный каждым из следующих веществ:
   1. CaCl ₂
   2. SiC
   3. N ₂
   4. Fe
   5. C (графит)
   6. Канал ₃ Канал ₂ Канал ₂ Канал ₃
   7. HCl
   8. NH ₄ НЕТ ₃
   9. К ₃ PO ₄
7. Классифицируйте каждое вещество в таблице как твердое тело с металлической, ионной, молекулярной или ковалентной сеткой:
   
   

   Вещество	Внешний вид	Точка плавления	Электропроводность	Растворимость в воде
   X	блестящий, податливый	1500 ° С	высокая	нерастворимый
   Y	мягкий, желтый	113 ° С	нет	нерастворимый
   Z	жесткий, белый	800 ° С	только в расплавленном / растворенном состоянии	растворимый

8. Классифицируйте каждое вещество в таблице как твердое тело с металлической, ионной, молекулярной или ковалентной сеткой:
   
   

   Вещество	Внешний вид	Точка плавления	Электропроводность	Растворимость в воде
   X	хрупкий, белый	800 ° С	только в расплавленном / растворенном виде	растворимый
   Y	блестящий, податливый	1100 ° С	высокая	нерастворимый
   Z	твердый, бесцветный	3550 ° С	нет	нерастворимый

9. Обозначить следующие вещества как ионные, металлические, ковалентные сетчатые или молекулярные твердые вещества:
   1. Вещество А податливо, пластично, хорошо проводит электричество и имеет температуру плавления 1135 ° C.
   2. Вещество B хрупкое, не проводит электричество как твердое тело, но проводит его в расплавленном состоянии и имеет температуру плавления 2072 ° C.
   3. Вещество C очень твердое, не проводит электричество и имеет температуру плавления 3440 ° C.
   4. Вещество D мягкое, не проводит электричество и имеет температуру плавления 185 ° C.
10. Вещество A блестящее, хорошо проводит электричество и плавится при 975 ° C. Вещество A, скорее всего, a (n):
    1. ионное твердое вещество
    2. металлический массив
    3. молекулярное твердое вещество
    4. твердые ковалентные сети
11. Вещество B твердое, не проводит электричество и плавится при 1200 ° C.Вещество B, вероятно, a (n):
    1. ионное твердое вещество
    2. металлический массив
    3. молекулярная
    4. твердые ковалентные сети

Показать выбранные ответы

2. (д) молекулярные кристаллы

4. Лед имеет кристаллическую структуру, стабилизированную водородными связями. Эти межмолекулярные силы сравнимы по силе и, следовательно, требуют того же количества энергии для преодоления. В результате лед тает при одной температуре, а не в диапазоне температур.Различные очень большие молекулы, из которых состоит масло, испытывают различные ван-дер-ваальсовы притяжения различной силы, которые преодолеваются при различных температурах, поэтому процесс плавления происходит в широком диапазоне температур.

6. Типы твердых кристаллических веществ следующие:

1. CaCl ₂ , ионный;
2. SiC, ковалентная сетка;
3. N ₂ , молекулярный;
4. Fe, металлический;
5. C (графит), ковалентная сетка;
6. CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₃ , молекулярный;
7. HCl, молекулярный;
8. NH ₄ NO ₃ , ионный;
9. K ₃ PO ₄ , ионный

8.X = ионный; Y = металлический; Z = ковалентная сеть

10. (б) металлический твердый

Глоссарий

аморфное твердое вещество: (также некристаллическое твердое вещество) твердое тело, в котором частицы не имеют упорядоченной внутренней структуры

твердое тело с ковалентной сеткой: твердое тело, частицы которого удерживаются вместе ковалентными связями

твердое кристаллическое вещество: твердое вещество, в котором частицы расположены определенным повторяющимся узором

междоузлий: промежутков между обычными положениями частиц в любом массиве атомов или ионов

ионное твердое вещество: твердое тело, состоящее из положительных и отрицательных ионов, удерживаемых вместе сильным электростатическим притяжением

металлическое твердое тело: твердое тело, состоящее из атомов металла

молекулярное твердое вещество: твердое тело, состоящее из нейтральных молекул, удерживаемых вместе межмолекулярными силами притяжения

вакансия: дефект, возникающий, когда позиция, которая должна содержать атом или ион, вакантна

Твердые вещества — Введение в химию — 1-е канадское издание

Цели обучения

1. Опишите общие свойства твердого тела.
2. Опишите шесть различных типов твердых тел.

Твердое тело похоже на жидкость, поскольку частицы контактируют друг с другом. Твердые тела отличаются от жидкостей тем, что межмолекулярные силы достаточно сильны, чтобы удерживать частицы на месте. При достаточно низких температурах все вещества являются твердыми телами (гелий является единственным исключением), но температура, при которой твердое состояние становится стабильной фазой, широко варьируется между веществами: от 20 К (-253 ° C) для водорода до более 3900 K ( 3600 ° C) для углерода.

Твердая фаза имеет несколько характеристик. Во-первых, твердые тела сохраняют свою форму. Они не заполняют свои контейнеры целиком, как это делают газы, и они не принимают форму своих контейнеров, как жидкости. Их нельзя легко сжимать, как газы, и они имеют относительно высокую плотность.

Твердые тела могут также демонстрировать различные свойства. Например, многие металлы можно расколоть на тонкие листы или протянуть в проволоку, в то время как соединения, такие как NaCl, разлетятся при ударе.Некоторые металлы, такие как натрий и калий, довольно мягкие, в то время как другие, такие как алмаз, очень твердые и могут легко поцарапать другие вещества. Внешний вид также различается: большинство металлов блестящие и серебристые, но сера (неметалл) желтого цвета, а ионные соединения могут принимать все цвета радуги. Твердые металлы проводят электричество и тепло, а твердые ионные тела — нет. Многие твердые тела непрозрачны, но некоторые прозрачны. Некоторые растворяются в воде, а некоторые нет. На рис. 10.15 «Свойства твердых тел» показаны два твердых тела, которые иллюстрируют схожие и разные свойства твердых тел.

Рисунок 10.15 Свойства твердых тел

а) Металлический натрий серебристый, мягкий и непрозрачный, хорошо проводит электричество и тепло. (b) NaCl прозрачен, тверд и бесцветен и плохо проводит электричество или тепло в твердом состоянии. Эти два вещества иллюстрируют диапазон свойств, которыми могут обладать твердые вещества.
Источник: «Натрий» г-жи Пульяно находится под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 2.0 Generic; «Галит (соль)» находится в общественном достоянии;

Твердые тела могут иметь самые разные физические свойства, потому что существуют разные типы твердых тел.Здесь мы рассмотрим различные типы твердых тел и связь, которая придает им их свойства.

Во-первых, мы должны различать два основных типа твердых тел. Аморфное твердое тело — это твердое тело без долговременной структуры или повторяемости. Примеры включают стекло и многие пластмассы, которые состоят из длинных цепочек молекул без порядка от одной молекулы к другой. Кристаллическое твердое тело — это твердое тело, имеющее регулярную повторяющуюся трехмерную структуру. Кристалл NaCl (см. Рисунок 10.13 «Свойства твердых тел») является одним из примеров: на атомном уровне NaCl состоит из регулярного трехмерного массива ионов Na ⁺ и ионов Cl ^— .

Есть только один тип аморфного твердого тела. Однако существует несколько различных типов кристаллических твердых веществ, в зависимости от идентичности единиц, составляющих кристалл.

Ионное твердое тело — это кристаллическое твердое тело, состоящее из ионов (даже если ионы многоатомные). NaCl является примером ионного твердого вещества (Рисунок 10.16 «Ионное твердое тело»). Ионы Na ⁺ и ионы Cl ^— чередуются в трех измерениях, повторяя узор, который повторяется по всему образцу. Ионы удерживаются вместе за счет притяжения противоположных зарядов — очень сильной силы. Следовательно, большинство ионных твердых веществ имеют относительно высокие температуры плавления; например, температура плавления NaCl составляет 801 ° C. Ионные твердые вещества обычно очень хрупкие. Чтобы разрушить их, необходимо разрушить очень сильное ионное притяжение; смещение всего лишь примерно 1 × 10 ⁻¹⁰ м будет перемещать ионы рядом с ионами того же заряда, что приводит к отталкиванию.Ионные твердые тела не проводят электричество в твердом состоянии; однако в жидком состоянии и при растворении в каком-либо растворителе они проводят электричество. Этот факт изначально продвигал идею о том, что некоторые вещества существуют в виде ионных частиц.

Рисунок 10.16 Ионное твердое тело

NaCl представляет собой твердое тело, состоящее из трехмерного массива чередующихся ионов Na ⁺ (зеленый) и ионов Cl ^— (фиолетовый), удерживаемых вместе за счет притяжения противоположных зарядов.

Молекулярное твердое вещество — это твердое кристаллическое вещество, компоненты которого представляют собой ковалентно связанные молекулы. Многие молекулярные вещества, особенно когда они тщательно затвердевают из жидкого состояния, образуют твердые тела, в которых молекулы выстраиваются регулярным образом, как в ионном кристалле, но состоят из молекул, а не из ионов. Поскольку межмолекулярные силы между молекулами обычно менее сильны, чем в ионных твердых телах, молекулярные твердые вещества обычно плавятся при более низких температурах и мягче, чем ионные твердые вещества.Лед — это пример молекулярного твердого тела. В твердом состоянии молекулы выстраиваются в регулярный узор (рис. 10.17 «Молекулярные твердые тела»). Некоторые очень большие молекулы, такие как биологические молекулы, образуют кристаллы только в том случае, если они очень тщательно затвердевают из жидкого состояния или, чаще, из растворенного состояния; в противном случае они будут образовывать аморфные твердые тела.

Рисунок 10.17 Молекулярные твердые вещества

Молекулы воды выстраиваются в регулярную структуру, образуя молекулярные твердые тела.Пунктирные линии показывают, как полярные ковалентные связи O – H в одной молекуле участвуют в водородных связях с другими молекулами. Атомы O красные, а атомы H белые.

Некоторые твердые тела состоят из атомов одного или нескольких элементов, ковалентно связанных друг с другом, казалось бы, бесконечным образом. Такие твердые тела называются твердыми телами с ковалентной сеткой. Каждая часть вещества представляет собой одну огромную молекулу, поскольку ковалентная связь в кристалле распространяется по всему кристаллу.Двумя наиболее известными твердыми веществами с ковалентной сеткой являются углерод в форме алмаза и диоксид кремния (SiO ₂ ). На рисунке 10.18 «Ковалентные сетчатые твердые тела» показаны связи в ковалентных сетевых твердых телах. Как правило, твердые вещества с ковалентной сеткой плохо проводят электричество, хотя их способность проводить тепло варьируется: алмаз является одним из самых теплопроводящих веществ из известных, а SiO ₂ примерно в 100 раз менее теплопроводен. Большинство твердых тел с ковалентной сеткой очень твердые, например алмаз — самое твердое из известных веществ.Твердые вещества с ковалентной сеткой имеют высокие температуры плавления в силу своей сети ковалентных связей, все из которых должны быть разорваны, чтобы они превратились в жидкость. Действительно, твердые вещества с ковалентной сеткой относятся к числу известных веществ с самой высокой температурой плавления: температура плавления алмаза составляет более 3500 ° C, а температура плавления SiO ₂ составляет около 1650 ° C. Эти характеристики объясняются сеткой ковалентных связей по всему образцу.

Рисунок 10.18 Твердые тела ковалентной сети

Алмаз представляет собой твердое тело с ковалентной сеткой, в котором каждый атом C образует четыре ковалентные связи с четырьмя другими атомами C.По сути, алмаз — это одна огромная молекула.

Металлическое твердое тело — это твердое тело с характерными для металла свойствами: блестящее и серебристое по цвету, которое хорошо проводит тепло и электричество. Металлическое твердое тело также можно разбивать на листы и вытягивать из проволоки. Металлическое твердое тело демонстрирует металлическую связь, тип межмолекулярного взаимодействия, вызванный разделением валентных электронов s всеми атомами в образце. Совместное использование валентных электронов объясняет способность металлов хорошо проводить электричество и тепло.Металлы также относительно легко теряют эти валентные электроны, что объясняет, почему металлические элементы обычно образуют катионы, когда образуют соединения.

Пример 5

Предскажите тип кристалла, представленного каждым твердым телом.

1. MgO
2. Ag
3. CO ₂

Решение

1. Комбинация металла и неметалла дает ионное соединение, поэтому MgO будет существовать в виде ионных кристаллов в твердом состоянии.
2. Серебро — это металл, поэтому в твердом состоянии оно существует в виде металлического твердого тела.
3. CO ₂ представляет собой ковалентно связанное молекулярное соединение. В твердом состоянии он образует молекулярные кристаллы. (Вы действительно можете увидеть кристаллы в сухом льду невооруженным глазом.)

Проверьте себя

Предскажите тип кристалла, представленного каждым твердым телом.

1. I ₂
2. Ca (НЕТ ₃ ) ₂

Ответы

1. молекулярные кристаллы
2. ионные кристаллы

Приложение «Еда и напитки: камни, которые мы едим»

Продукты и напитки, которые мы едим и пьем, имеют разные фазы: твердую, жидкую и газообразную.(Как мы глотаем газы? В газированных напитках есть газ, который иногда вызывает у человека отрыжку.) Однако среди твердых веществ, которые мы едим, три, в частности, являются или производятся из камней. Да, скалы!

Первый — это NaCl или поваренная соль. Соль — единственное твердое вещество, которое мы глотаем и которое фактически добывается в виде горной породы (отсюда и термин каменная соль ; это действительно скала). Соль содержит ионы Na ⁺ и ионы Cl ^— , которые необходимы для хорошего здоровья. Соль сохраняет пищу — функция, которая была намного важнее до того, как появились современные способы приготовления и хранения пищи.Тот факт, что соленость является одним из основных вкусов, который может обнаружить язык, предполагает сильную эволюционную связь между потреблением соли и выживанием. Сегодня есть некоторые опасения, что в рационе слишком много соли; По оценкам, средний человек ежедневно потребляет по крайней мере в три раза больше соли, чем необходимо для нормального функционирования организма.

Два других камня, которые мы едим, связаны между собой: бикарбонат натрия (NaHCO ₃ ) и карбонат натрия (Na ₂ CO ₃ ).Однако мы не добываем эти вещества прямо с земли; мы добываем трону, химическая формула которой Na ₃ H (CO ₃ ) ₂ . Это вещество растворяется в воде и обрабатывается газом CO ₂ с образованием Na ₂ CO ₃ или NaHCO ₃ . Другой процесс, называемый процессом Сольвея, также используется для получения Na ₂ CO ₃ . В процессе Solvay NH ₃ и CO ₂ добавляют к растворам NaCl, чтобы получить NaHCO ₃ и NH ₄ Cl; NaHCO ₃ осаждается и нагревается с образованием Na ₂ CO ₃ .В любом случае мы получаем эти два продукта из земли (то есть из камней).

NaHCO ₃ также известен как пищевая сода, которая используется во многих хлебобулочных изделиях. Na ₂ CO ₃ используется в пищевых продуктах для регулирования кислотного баланса. Он также используется в стирке (где его называют стиральной содой) для взаимодействия с другими ионами в воде, что снижает эффективность моющего средства.

Ключевые выводы

• Твердые вещества можно разделить на твердые аморфные и твердые кристаллические.
• Кристаллические твердые вещества могут быть ионными, молекулярными, ковалентными или металлическими.

Упражнения

1. В чем разница между кристаллическим твердым телом и аморфным твердым телом?

2. Какие два свойства имеют общие твердые тела? Какие два свойства твердых тел могут различаться?

3. Объясните, как связывание в ионном твердом теле объясняет некоторые свойства этих твердых тел.

4. Объясните, как связывание в молекулярном твердом теле объясняет некоторые свойства этих твердых тел.

5. Объясните, как связывание в твердом теле с ковалентной сеткой объясняет некоторые свойства этих твердых тел.

6. Объясните, как связывание в металлическом твердом теле объясняет некоторые свойства этих твердых тел.

7. Какие типы твердых веществ имеют / имеют высокую температуру плавления?

8. Какие типы твердых проводников электричества в твердом состоянии? В жидком состоянии?

9. Какие твердые тела считаются относительно мягкими?

10. Какие твердые тела считаются очень твердыми?

11. Предскажите тип твердого вещества, проявляемого каждым веществом.

а) Hg

б) PH ₃

в) CaF ₂

12. Предскажите тип твердого вещества, проявляемого каждым веществом.

a) (CH ₂ ) _n (полиэтилен, форма из пластика)

б) PCl ₃

c) NH ₄ Класс

13. Предскажите тип твердого вещества, проявляемого каждым веществом.

а) СО ₃

б) Br ₂

в) Na ₂ SO ₃

14.Предскажите тип твердого вещества, представленного каждым веществом.

а) БН (нитрид бора, алмазоподобное соединение)

б) Б ₂ О ₃

в) NaBF ₄

15. Предскажите тип твердого вещества, проявляемого каждым веществом.

а) H ₂ S

б) Si

c) CSF

16. Предскажите тип твердого вещества, проявляемого каждым веществом.

а) Co

б) CO

в) CaCO ₃

ответы

1.

На атомном уровне кристаллическое твердое тело имеет регулярное расположение атомов, тогда как аморфное твердое тело имеет случайное расположение атомов.

3.

Противоположно заряженные ионы очень прочно удерживаются вместе, поэтому ионные кристаллы имеют высокие температуры плавления. Ионные кристаллы также хрупкие, потому что любое искажение кристалла сдвигает однозарядные ионы ближе друг к другу, поэтому они отталкиваются.

5.

Твердое вещество с ковалентной сеткой по существу представляет собой одну молекулу, что делает его очень твердым и придает ему очень высокую температуру плавления.

7.

ионные твердые вещества, твердые вещества с ковалентной сеткой

9.

молекулярные твердые вещества

11.

а) металлик

б) молекулярное твердое вещество

c) ионный кристалл

13.

а) молекулярное твердое вещество

б) молекулярное твердое вещество

c) ионный кристалл

15.

а) молекулярное твердое вещество

б) молекулярное твердое вещество

c) ионный кристалл

12.7: Типы кристаллических твердых тел

Как общество, мы иногда принимаем вещи как должное. Например, часто предполагается, что мы получим электроэнергию, когда подключим вилку к электрической розетке. Провод, из которого состоит эта розетка, почти всегда состоит из меди, материала, который хорошо проводит электричество. Уникальные свойства твердой меди позволяют электронам беспрепятственно проходить через провод и в любое устройство, к которому мы его подключаем. Затем мы можем наслаждаться музыкой, телевидением, работой на компьютере или любой другой деятельностью, которой мы хотим заниматься.Однако эти действия — и само чудо электричества — были бы невозможны без этого медного провода!

Классы кристаллических твердых тел

Кристаллические вещества можно описать по типам частиц в них и типам химической связи, которая имеет место между частицами. Существует четыре типа кристаллов: (1) ионный , (2) металлический , (3) ковалентная сетка и (4) молекулярный . Свойства и несколько примеров каждого типа перечислены в следующей таблице и описаны в таблице ниже.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Кристаллические твердые тела: точки плавления и кипения

Тип кристаллического твердого вещества	Примеры (формулы)	Температура плавления (° C)	Нормальная точка кипения (° C)
Ионный	\ (\ ce {NaCl} \)	801	1413
	\ (\ ce {CaF_2} \)	1418	1533
металлик	\ (\ ce {Hg} \)	-39	630
	\ (\ ce {Na} \)	371	883
	\ (\ ce {Au} \)	1064	2856
	\ (\ ce {W} \)	3410	5660
Ковалентная сеть	\ (\ ce {B} \)	2076	3927
	\ (\ ce {C} \) (ромб)	3500	3930
	\ (\ ce {SiO_2} \)	1600	2230
Молекулярный	\ (\ ce {H_2} \)	-259	-253
	\ (\ ce {I_2} \)	114	184
	\ (\ ce {NH_3} \)	-78	-33
	\ (\ ce {H_2O} \)	0	100

Ионные кристаллы — Ионная кристаллическая структура состоит из чередующихся положительно заряженных катионов и отрицательно заряженных анионов (см. Рисунок ниже).Ионы могут быть одноатомными или многоатомными. Обычно ионные кристаллы образуются из комбинации металлов 1 или 2 групп и неметаллов 16 или 17 групп или неметаллических многоатомных ионов. Ионные кристаллы твердые, хрупкие и имеют высокие температуры плавления. Ионные соединения не проводят электричество как твердые тела, но проводят электричество в расплавленном состоянии или в водном растворе.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): \ (\ ce {NaCl} \) кристалл.

Металлический кристалл — Металлические кристаллы состоят из катионов металлов, окруженных «морем» подвижных валентных электронов (см. Рисунок ниже).Эти электроны, также называемые делокализованными электронами, не принадлежат какому-либо одному атому, но способны перемещаться через весь кристалл. В результате металлы являются хорошими проводниками электричества. Как видно из приведенной выше таблицы, температуры плавления металлических кристаллов находятся в широком диапазоне.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): металлическая кристаллическая решетка со свободными электронами, способными перемещаться между положительными атомами металла.

Кристаллы с ковалентной сеткой — Кристалл с ковалентной сеткой состоит из атомов в точках решетки кристалла, причем каждый атом ковалентно связан со своими ближайшими соседними атомами (см. Рисунок ниже).Ковалентно связанная сеть трехмерна и содержит очень большое количество атомов. Сетчатые твердые тела включают алмаз, кварц, многие металлоиды и оксиды переходных металлов и металлоидов. Сетчатые твердые тела твердые и хрупкие, с чрезвычайно высокими температурами плавления и кипения. Состоящие из атомов, а не ионов, они не проводят электричество ни в каком состоянии.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Алмаз представляет собой твердую сетку, состоящую из атомов углерода, ковалентно связанных друг с другом в повторяющемся трехмерном узоре.Каждый атом углерода образует одинарные ковалентные связи в тетраэдрической геометрии.

Молекулярные кристаллы — Молекулярные кристаллы обычно состоят из молекул в узлах решетки кристалла, удерживаемых вместе относительно слабыми межмолекулярными силами (см. Рисунок ниже). Межмолекулярные силы могут быть дисперсионными силами в случае неполярных кристаллов или диполь-дипольными силами в случае полярных кристаллов. Некоторые молекулярные кристаллы, такие как лед, имеют молекулы, удерживаемые вместе водородными связями.Когда один из благородных газов охлаждается и затвердевает, узлами решетки становятся отдельные атомы, а не молекулы. Во всех случаях межмолекулярные силы, удерживающие частицы вместе, намного слабее, чем ионные или ковалентные связи. В результате температуры плавления и кипения молекулярных кристаллов намного ниже. Молекулярные кристаллы, лишенные ионов или свободных электронов, являются плохими электрическими проводниками.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Кристаллическая структура льда.

Некоторые общие свойства четырех основных классов твердых тел сведены в Таблицу \ (\ PageIndex {2} \).

Таблица \ (\ PageIndex {2} \): Свойства основных классов твердых тел

Ионные твердые вещества	Молекулярные твердые вещества	Ковалентные твердые вещества	Металлические твердые частицы
* Существует множество исключений. Например, графит имеет относительно высокую электропроводность в углеродных плоскостях, а алмаз имеет самую высокую теплопроводность среди всех известных веществ.
плохие проводники тепла и электричества	плохие проводники тепла и электричества	плохие проводники тепла и электричества *	хорошие проводники тепла и электричества
относительно высокая точка плавления	низкая точка плавления	высокая температура плавления	точки плавления сильно зависят от электронной конфигурации
твердый, но хрупкий; разрушиться под воздействием стресса	мягкий	очень твердый и хрупкий	легко деформируется под нагрузкой; пластичный и податливый
относительно плотная	низкая плотность	низкая плотность	обычно высокая плотность
матовая поверхность	матовая поверхность	матовая поверхность	блестящий

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Классифицируют \ (\ ce {Ge} \), \ (\ ce {RbI} \), \ (\ ce {C6 (Ch4) 6} \) и \ (\ ce {Zn} \) как ионные, молекулярные. , ковалентные или металлические твердые вещества и расположите их в порядке увеличения температуры плавления.

Дано : соединения

Запрошено : классификация и порядок температур плавления

Стратегия :

1. Найдите составной элемент (ы) в периодической таблице. Основываясь на их положении, предскажите, является ли каждое твердое вещество ионным, молекулярным, ковалентным или металлическим.
2. Расположите твердые вещества в порядке увеличения температуры плавления в соответствии с вашей классификацией, начиная с молекулярных твердых веществ.

Решение :

А. Германий находится в p-блоке сразу под Si, вдоль диагональной линии полуметаллических элементов, что предполагает, что элементарный Ge, вероятно, имеет ту же структуру, что и Si (структура алмаза). Таким образом, Ge, вероятно, представляет собой ковалентное твердое тело .

RbI содержит металл из группы 1 и неметалл из группы 17, так что это твердое ионное вещество , содержащее ионы Rb ⁺ и I ^—.

Соединение \ (\ ce {C6 (Ch4) 6} \) представляет собой углеводород (гексаметилбензол), который состоит из изолированных молекул, которые образуют молекулярное твердое вещество без ковалентных связей между ними.

Zn представляет собой элемент d-блока, поэтому металлическое твердое тело .

B. Расположить эти вещества в порядке увеличения температуры плавления несложно, за одним исключением. Мы ожидаем, что C ₆ (CH ₃ ) ₆ будет иметь самую низкую температуру плавления, а Ge — самую высокую температуру плавления, а RbI находится где-то посередине. Однако температуры плавления металлов трудно предсказать на основе представленных до сих пор моделей.Поскольку Zn имеет заполненную валентную оболочку, он не должен иметь особенно высокой температуры плавления, поэтому разумное предположение —

.

C ₆ (CH ₃ ) ₆

Фактические температуры плавления: C ₆ (CH ₃ ) ₆ , 166 ° C; Zn, 419 ° С; RbI, 642 ° С; и Ge, 938 ° С. Это согласуется с нашим прогнозом.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Классифицируйте CO ₂ , BaBr ₂ , GaAs и AgZn как ионные, ковалентные, молекулярные или металлические твердые вещества, а затем расположите их в порядке увеличения температуры плавления.

Ответ

CO ₂ (молекулярный) 2 (ионный)

Фактические точки плавления: CO ₂ , около -15,6 ° C; AgZn, около 700 ° C; BaBr ₂ , 856 ° С; и GaAs, 1238 ° C.

Свойства твердых тел

Свойства твердых тел

Свойства твердых тел

Как вы должны помнить из кинетической молекулярной теории, молекулы в твердых телах движутся не так, как в жидкостях или газах.Твердые молекулы просто вибрируют и вращаются на месте, а не перемещаются. Твердые тела обычно удерживаются вместе ионной или прочной ковалентной связью, а силы притяжения между атомами, ионами или молекулами в твердых телах очень сильны. Фактически, эти силы настолько сильны, что частицы в твердом теле удерживаются в фиксированных положениях и имеют очень небольшую свободу движения. Твердые тела имеют определенные формы и объемы и никак не сжимаются.

Есть две основные категории твердых тел — кристаллические твердые тела и аморфные твердые тела. Кристаллические твердые тела — это те, в которых атомы, ионы или молекулы, составляющие твердое тело, существуют в правильном, четко определенном порядке. Наименьший повторяющийся узор кристаллических твердых тел известен как элементарная ячейка , а элементарные ячейки подобны кирпичам в стене — все они идентичны и повторяются. Другой основной тип твердых тел называется аморфными. Аморфные твердые тела не имеют особого порядка в своей структуре. Хотя их молекулы расположены близко друг к другу и имеют небольшую свободу передвижения, они не расположены в правильном порядке, как в кристаллических твердых телах.Распространенными примерами твердого тела этого типа являются стекло и пластмассы.

Есть четыре типа кристаллических твердых тел:

Ионные твердые тела — Состоят из положительных и отрицательных ионов и удерживаются вместе за счет электростатического притяжения. Они характеризуются очень высокими температурами плавления и хрупкостью, а в твердом состоянии являются плохими проводниками. Примером ионного твердого вещества является поваренная соль NaCl.

Молекулярные твердые тела — Состоят из атомов или молекул, удерживаемых вместе лондонскими силами дисперсии, диполь-дипольными силами или водородными связями.Характеризуется низкой температурой плавления и гибкостью, а также плохой проводимостью. Примером твердого молекулярного вещества является сахароза.

Твердые тела с ковалентной сеткой (также называемые атомными) — Состоят из атомов, соединенных ковалентными связями; межмолекулярные силы также являются ковалентными связями. Характеризуется высокой твердостью, очень высокими температурами плавления и плохой проводимостью. Примерами твердого тела этого типа являются алмаз, графит и фуллерены. Как вы можете видеть ниже, графит имеет только двумерную гексагональную структуру и, следовательно, не тверд, как алмаз.Листы графита удерживаются вместе только слабыми лондонскими силами!

Металлические твердые тела — Состоят из атомов металлов, скрепленных металлическими связями. Характеризуется высокой температурой плавления, может варьироваться от мягкого и податливого до очень твердого, и являются хорошими проводниками электричества.

КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ С КУБИЧЕСКИМИ ЕДИНИЧНЫМИ КЛЕТКАМИ (Из https://eee.uci.edu/programs/gchem/RDGcrystalstruct.pdf)

Кристаллические твердые тела представляют собой трехмерную совокупность отдельных атомов, ионов или целых молекул, организованных в повторяющихся узоры.Эти атомы, ионы или молекулы называются точками решетки и обычно визуализируются в виде круглых сфер. Двумерные слои твердого тела создаются путем упаковки точечных «сфер» решетки в квадратные или закрытые упакованные массивы. (См. ниже).

Рисунок 1: Два возможных варианта расположения идентичных атомов в двумерной структуре

При наложении двухмерных слоев друг на друга создается трехмерная структура точек решетки, представленная элементарной ячейкой.Элементарная ячейка — это наименьший набор узлов решетки, которые можно повторить для создания кристаллического твердого тела. Твердое тело можно представить как результат сложения большого количества элементарных ячеек вместе. Элементарная ячейка твердого тела определяется типом слоя (квадратный или плотноупакованный), способом размещения каждого последующего слоя на слое ниже и координационным числом для каждой точки решетки (количеством «сфер», соприкасающихся с « сфера »интереса.)

Примитивная (простая) кубическая структура

Размещение второго слоя квадратного массива непосредственно над первым слоем квадратного массива формирует «простую кубическую» структуру.Простой «кубический» вид полученной элементарной ячейки (рис. 3а) является основой для названия этой трехмерной структуры. Такое расположение упаковки часто обозначается как «AA …», буквы обозначают повторяющийся порядок слоев, начиная с нижнего слоя. Координационное число каждой точки решетки равно шести. Это становится очевидным при осмотре части соседней элементарной ячейки (рис. 3b). Элементарная ячейка на рисунке 3a, кажется, содержит восемь угловых сфер, однако общее количество сфер в элементарной ячейке равно 1 (фактически только 1/8 каждой сферы находится внутри элементарной ячейки).Остальные 7/8 каждой угловой сферы находятся в 7 смежных элементарных ячейках.

Значительное пространство, показанное между сферами на рис. 3b, вводит в заблуждение: точки решетки в твердых телах соприкасаются, как показано на рис. 3c. Например, расстояние между центрами двух соседних атомов металла равно сумме их радиусов. Снова обратитесь к рисунку 3b и представьте, что соседние атомы соприкасаются. Тогда край элементарной ячейки равен 2r (где r = радиус атома или иона), а значение диагонали грани как функция от r можно найти, применив теорему Пифагора (a ² + b ² = c ² ) в прямоугольный треугольник, образованный двумя ребрами и диагональю грани (рисунок 4a).Повторное применение теоремы к другому прямоугольному треугольнику, созданному ребром, диагональю грани и диагональю тела, позволяет определить диагональ тела как функцию от r (рис. 4b).

Немногие металлы принимают простую кубическую структуру из-за неэффективного использования пространства. Плотность кристаллического твердого вещества связана с его «процентной эффективностью упаковки». Эффективность упаковки простой кубической структуры составляет всего около 52%. (48% — пустое место!)

Объемно-центрированная кубическая (ОЦК) структура

Более эффективно упакованная кубическая структура — это «объемно-центрированная кубическая» (ОЦК).Первый слой квадратного массива слегка расширен во всех направлениях. Затем второй слой сдвигается так, чтобы его сферы прижались к пространствам первого слоя (рис. 5а, б). Этот повторяющийся порядок слоев часто обозначается как «ABA …». Как и на рисунке 3b, значительное пространство, показанное между сферами на рисунке 5b, вводит в заблуждение: сферы плотно упакованы в твердые тела с ОЦК и касаются друг друга по диагонали тела. Эффективность упаковки ОЦК-структуры составляет около 68%. Координационное число атома в структуре ОЦК равно восьми.Сколько всего атомов в элементарной ячейке для ОЦК-структуры? Проведите диагональную линию, соединяющую три атома, отмеченные знаком «x» на рисунке 5b. Если предположить, что атомы, помеченные «x», имеют одинаковый размер, плотно упакованы и соприкасаются, каково значение диагонали этого тела как функция радиуса r? Найдите край и объем ячейки как функцию от r.

Cubic Closest Packed (ccp)

Кубическая структура с максимальной плотностью упаковки (ccp) создается путем наслоения плотно упакованных массивов.Сферы второго слоя прижимаются к половине пространств первого слоя. Сферы третьего слоя непосредственно перекрывают другую половину пространств первого слоя, при этом располагаясь в половине пространств второго слоя. Порядок повторения слоев — «ABC …» (Рисунки 6 и 7). Координационное число атома в структуре ccp равно двенадцати (шесть ближайших соседей плюс три атома в слоях выше и ниже), а эффективность упаковки составляет 74%.

Рисунок 6: Наслоение плотно упакованного массива.1-й и 3-й слои представлены светом
сферы; 2-й слой, темные шары. Сферы 2-го уровня прижимаются к пространствам 1-го
.
слой, отмеченный знаком «x». Сферы 3-го слоя прижимаются к пространствам 2-го слоя
.
непосредственно перекрывайте пространства, отмеченные знаком «·» в 1-м слое.

Рис. 7a и 7b: два вида кубической плотно упакованной структуры

Если кубическая плотноупакованная структура повернута на 45 °, можно увидеть элементарную ячейку гранецентрированного куба (ГЦК) (рис. 8).Элементарная ячейка ГЦК содержит 8 угловых атомов и атом на каждой грани. Лицевые атомы являются общими с соседней элементарной ячейкой, поэтому каждая элементарная ячейка содержит ½ лицевого атома. Атомы гранецентрированной кубической (ГЦК) элементарной ячейки соприкасаются по диагонали грани (рис. 9). Каковы край, диагональ грани, диагональ тела и объем кубической элементарной ячейки с центрированной гранью в зависимости от радиуса?

Рисунок 8: Гранецентрированная кубическая элементарная ячейка нарисована путем разрезания диагональной плоскости через
компоновка упаковки ABCA структуры ccp.В элементарной ячейке 4 атома (1/8 от
каждый угловой атом и ½ каждого лицевого атома).

Рис. 9a: Модель заполнения пространства ГЦК. Рис. 9b: грань ГЦК. Диагональ лица = 4р.

Ionic Solids

В ионных соединениях более крупные ионы становятся точечными «сферами» решетки, которые составляют основу элементарной ячейки. Ионы меньшего размера «прижимаются» к углублениям («дырам») между ионами большего размера. Есть три типа отверстий: «кубические», «октаэдрические» и «четырехгранные».Кубические и октаэдрические отверстия встречаются в структурах квадратного массива; тетраэдрические и октаэдрические дырки появляются в плотноупакованных структурах массива (рис. 10). Какой ион обычно больше — катион или анион? Как можно использовать таблицу Менделеева для предсказания размера ионов? Какое координационное число иона в тетраэдрической дырке? восьмигранная дыра? кубическая дыра?

Рис. 10. Отверстия в ионных кристаллах больше похожи на «ямочки» или «впадины» между
.
плотно упакованные ионы.Маленькие ионы могут помещаться в эти отверстия и окружены более крупными ионами
противоположного заряда.

Тип дырки, образующейся в ионном твердом теле, в значительной степени зависит от отношения радиуса меньшего иона к радиусу большего иона (r _меньше / r _больше ). (Таблица 1).

Эмпирическая формула ионного твердого вещества

Эмпирическую формулу ионного твердого вещества можно определить двумя способами: 1) из числа каждого иона, содержащегося в одной элементарной ячейке 2) из ​​отношения координационных чисел катионов и анионы в твердом теле.

Пример: Найдите эмпирическую формулу для ионного соединения, показанного на рисунках 11 и 12.

Первый метод: При использовании первого метода помните, что большинство атомов в элементарной ячейке используются совместно с другими ячейками. В таблице 2 перечислены типы атомов и доли, содержащиеся в элементарной ячейке. Определяется количество каждого иона в элементарной ячейке: 1/8 каждого из 8 угловых ионов X и 1/4 каждого из 12 краевых ионов Y находятся в одной элементарной ячейке.Следовательно, ячейка содержит 1 ион X (8/8 = 1) на каждые 3 иона Y (12/4 = 3), что дает эмпирическую формулу XY3. Что такое катион? анион? Что стоит на первом месте при написании формулы ионных твердых веществ?

Второй метод: Второй метод менее надежен и требует исследования кристаллической структуры для определения количества катионов, окружающих анион, и наоборот. Структура должна быть расширена, чтобы включить больше элементарных ячеек.На рис. 12 показано то же твердое тело на рис. 11, расширенное до четырех соседних элементарных ячеек. Исследование структуры показывает, что есть 2 иона X, координированных с каждым ионом Y, и 6 ионов Y, окружающих каждый ион X. (Чтобы увидеть шестой ион Y, необходимо проецировать дополнительную элементарную ячейку перед страницей). Отношение 2 к 6 дает ту же эмпирическую формулу XY3.

Резюме:

Простой куб: 1 общий атом на ячейку (1/8 каждого угла)	Тело центрированный куб: 2 атома на ячейку (1 в центре и 1/8 для каждого угла)	Кубик с центрированной гранью: 4 атома на ячейку (1/2 на грань и 1/8 на каждый угол)

Новый материал имеет более высокую температуру плавления, чем любое известное вещество

30 июля 2015 г.
Источник: ASM International

Расчеты показывают, что материал, изготовленный только с нужным количеством гафния, азота и углерода, будет иметь точку плавления более 4400 К (7460 ° F).Это примерно две трети температуры на поверхности Солнца и на 200 К выше самой высокой точки плавления, когда-либо зарегистрированной экспериментально.

Экспериментальный рекордсмен представляет собой вещество, состоящее из элементов гафния, тантала и углерода (Hf-Ta-C). Но эти новые расчеты показывают, что оптимальный состав гафния, азота и углерода — HfN0,38C0,51 — является многообещающим кандидатом для установки новой отметки. Следующим шагом, который предпринимают исследователи сейчас, является синтез материала и подтверждение результатов в лаборатории.

«Преимущество использования вычислительного подхода в том, что мы можем очень недорого попробовать множество различных комбинаций и найти те, с которыми, возможно, стоит поэкспериментировать в лаборатории», — говорит Аксель ван де Валле, доцент инженерных наук Университета Брауна. «В противном случае мы бы просто снимали в темноте. Теперь мы знаем, что у нас есть кое-что, что стоит попробовать».

Исследователи использовали вычислительную технику, которая определяет точки плавления путем моделирования физических процессов на атомном уровне в соответствии с законом квантовой механики.Этот метод рассматривает динамику плавления, как она происходит в наномасштабе, в блоках из 100 или около того атомов. Это более эффективно, чем традиционные методы, но по-прежнему требует больших вычислительных ресурсов из-за большого количества потенциальных соединений для тестирования. Работа была выполнена с использованием компьютерной сети XSEDE Национального научного фонда и высокопроизводительного компьютерного кластера Брауна «Оскар».

Команда проанализировала материал Hf-Ta-C, температура плавления которого уже была экспериментально определена.Моделирование позволило выявить некоторые факторы, влияющие на замечательную термостойкость материала.

Работа показывает, что Hf-Ta-C сочетает высокую теплоту плавления (энергия, выделяемая или поглощаемая при переходе из твердого состояния в жидкость) с небольшой разницей между энтропиями (беспорядком) твердой и жидкой фаз. «Что-то заставляет плавиться, так это энтропия, полученная в процессе фазового превращения», — объясняет ван де Валле. «Итак, если энтропия твердого вещества уже очень высока, это имеет тенденцию стабилизировать твердое тело и повысить температуру плавления.»

Затем исследователи использовали эти результаты для поиска соединений, которые могли бы максимизировать эти свойства. Они обнаружили, что соединение с гафнием, азотом и углеродом будет иметь такую ​​же высокую теплоту плавления, но меньшую разницу между энтропиями твердого тела и Когда они вычислили температуру плавления с использованием своего вычислительного подхода, она оказалась на 200 К. выше экспериментального рекорда.

В настоящее время группа сотрудничает с лабораторией Александры Навроцкой в ​​Калифорнийском университете в Дэвисе, чтобы синтезировать соединение и провести эксперимент. эксперименты по температуре плавления.Лаборатория Навроцкого оборудована для таких высокотемпературных экспериментов.

Возможное использование?

Работа может в конечном итоге указать на новые высокоэффективные материалы для множества применений, от металлизации газовых турбин до теплозащитных экранов на высокоскоростных самолетах. Но, по словам ван де Валле, неясно, будет ли само соединение HfN0,38C0,51 полезным материалом.

«Температура плавления — не единственное важное свойство [в применении к материалам]», — говорит он. «Вам нужно будет учитывать такие вещи, как механические свойства, стойкость к окислению и многие другие свойства.Поэтому, принимая во внимание эти вещи, вы можете смешать с этим другие вещи, которые могут снизить температуру плавления. Но поскольку вы уже начали так высоко, у вас есть больше возможностей для настройки других свойств. Так что я думаю, что это дает людям представление о том, что можно сделать ».

Работа также демонстрирует мощь этого относительно нового вычислительного метода, говорит ван де Валле. В последние годы интерес к использованию вычислений для исследования свойств материала увеличилось количество соединений-кандидатов, но большая часть этой работы была сосредоточена на свойствах, которые гораздо проще вычислить, чем температуру плавления.«Точка плавления — это действительно сложная задача для прогнозирования по сравнению с тем, что было сделано ранее», — говорит ван де Валле.