Кристалічні грати хлориду натрію nacl. Формула солі кухонної

Більшість твердих речовин має кристалічнийбудова, що характеризується строго певним розташуванням частинок. Якщо з'єднати частинки умовними лініями, то вийде просторовий каркас кристалічною решіткою. Точки, в яких розміщені частинки кристала, називають вузлами ґрат . У вузлах уявної решітки можуть бути атоми, іони чи молекули.

Залежно від природи частинок, розташованих у вузлах, і характеру зв'язку між ними розрізняють чотири типи кристалічних ґрат: іонну, металеву, атомну та молекулярну.

Іонними називають ґрати, у вузлах яких є іони.

Їх утворюють речовини з іонним зв'язком. У вузлах таких грат розташовуються позитивні і негативні іони, пов'язані між собою електростатичною взаємодією

Іонні кристалічні грати мають солі, луги, оксиди активних металів . Іони можуть бути прості чи складні. Наприклад, у вузлах кристалічної решітки хлориду натрію знаходяться прості іони натрію Na і хлору Cl − , а у вузлах решітки сульфату калію чергуються прості іони калію K та складні сульфат-іони S O 4 2 − .

Зв'язки між іонами у таких кристалах міцні. Тому іонні речовини тверді, тугоплавкі, нелеткі. Такі речовини добре розчиняються у воді.

Кристалічні грати хлориду натрію

Кристал хлориду натрію

Металевими називають грати, які складаються з позитивних іонівта атомів металу та вільних електронів.

Їх утворюють речовини з металевим зв'язком. У вузлах металевих ґратзнаходяться атоми та іони (то атоми, то іони, на які легко перетворюються атоми, віддаючи свої зовнішні електрониу загальне користування).

Такі кристалічні решітки характерні для простих речовин металів та сплавів.

Температури плавлення металів можуть бути різними (від (37) ° С у ртуті до двох-трьох тисяч градусів). Але всі метали мають характерний металевий блиск , ковкість , пластичність , добре проводять електричний струмі тепло.

Металеві кристалічні грати

Металеві вироби

Атомними називають кристалічні ґрати, у вузлах яких знаходяться окремі атоми, з'єднані ковалентними зв'язками.

Такий тип ґрат має алмаз - одне з алотропних видозмін вуглецю. До речовин з атомними кристалічними ґратами відносяться графіт, кремній, бір та германій, а також складні речовини, наприклад, карборунд SiC і кремнезем, кварц, гірський кришталь, пісок, До складу яких входить оксид кремнію(\(IV\)) Si O 2 .

Таким речовинам характерні висока міцністьі твердість. Так, алмаз є найтвердішою природною речовиною. У речовин з атомними кристалічними гратами дуже високі температури плавленняі кипіння.Наприклад, температура плавлення кремнезему - (1728) °С, а у графіту вона вище - (4000) °С. Атомні кристали практично нерозчинні.

Кристалічні грати алмазу

Алмаз

Молекулярними називають грати, у вузлах яких знаходяться молекули, пов'язані слабкою міжмолекулярною взаємодією.

Незважаючи на те, що всередині молекул атоми з'єднані дуже міцними ковалентними зв'язками, між самими молекулами діють слабкі силиміжмолекулярного тяжіння Тому молекулярні кристали мають невелику міцністьі твердість, низькі температуриплавленняі кипіння. багато молекулярні речовинипри кімнатній температурі являють собою рідини та гази. Такі речовини летючі. Наприклад, кристалічні йод і твердий оксид вуглецю ((IV)) («сухий лід») випаровуються, не переходячи в рідкий стан. Деякі молекулярні речовини мають запах.

Такий тип решітки мають прості речовиниу твердому агрегатному стані: благородні гази з одноатомними молекулами (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ), а також неметали з дво- та багатоатомними молекулами (H 2 , O 2 , N 2 , Cl 2 , I 2 , O 3 , P 4 , S 8).

Молекулярні кристалічні грати маютьтакож речовини з ковалентними полярними зв'язками: вода - лід, тверді аміак, кислоти, оксиди неметалів. Більшість органічних сполуктеж є молекулярні кристали (нафталін , цукор , глюкоза ).

В воді

Кристал хлориду натрію

Хлорид натріюабо хлористий натрій(NaCl) - натрієва сіль соляної кислоти. Відомий у побуті під назвою кухонної солі, основним компонентом якої є. Хлорид натрію у значній кількості міститься в морській воді, надаючи їй солоний смак. ]. Зустрічається у природі як мінералу галита (кам'яної солі). Чистий хлорид натрію є безбарвними кристалами, але з різними домішками його колір може приймати блакитний, фіолетовий, рожевий, жовтий або сірий відтінок.

Знаходження в природі та виробництво

У природі хлорид натрію зустрічається у вигляді мінералу галіту, який утворює поклади кам'яної солі серед осадових. гірських порід, прошарки та лінзи на берегах солоних озер та лиманів , соляні кірки у солончаках та на стінках кратерів вулканів та у сольфатарах. Велика кількістьхлориду натрію розчинено у морській воді. Світовий океан містить 4×10 15 тонн NaCl, тобто з кожної тонни морської водиможна отримати в середньому 1,3 кг натрію хлориду. Сліди NaCl постійно містяться в атмосфері внаслідок випаровування бризок морської води. У хмарах на висоті півтора кілометра 30% крапель, більших за 10 мкм за розміром, містять NaCl. Також його знайдено у кристалах снігу.

Найбільш ймовірно, що перше знайомство людини з сіллю сталося в лагунах теплих морів або на соляних озерах, де на мілководді солона вода інтенсивно випаровувалась під дією високої температури та вітру, а в осаді накопичувалася сіль. за образного виразуПіфагора, «сіль була народжена шляхетними батьками: сонцем і морем».

Галіт

У природі хлорид натрію найчастіше зустрічається як мінералу галита. Він має гранецентровані кубічні грати і містить 39,34%, 60,66%. Іншими хімічними елементами, що входять до складу домішок, є: , , , , , , , , , , , , , , , . Щільність 2,1-2, 2 г/см³, а твердість за шкалою Мооса – 2. Безбарвний прозорий мінерал зі скляним блиском. Поширений мінерал солоносних товщ. Утворюється при осадженні в замкнутих водоймах, а також продукт згону на стінках кратерів вулканів. Складає пласти в осадових породахлагунних і морських фацій, штокоподібні тіла в соляних куполах тощо.

Кам'яна сіль

Кам'яною сіллю називають осадову гірську породу з групи евапоритів, що складається більш ніж на 90% галита. Галіт також часто називають кам'яною сіллю. Ця осадова гірська порода може бути безбарвною або сніжно-білою, але частіше вона пофарбована домішками глин, тальку ( сірий колір), оксидами та гідроксидами заліза (жовтий, помаранчевий, рожевий, червоний), бітумами (бура). Кам'яна сіль містить хлориди та сульфати натрію, калію, магнію та кальцію, броміди, іодиди, борати, гіпс, домішки карбонатно-глинистого матеріалу, доломіту, анкериту, магнезиту, бітумів і так далі.

За умовами формування родовищ кам'яну сіль поділяють на такі види:

• розсоли сучасних соляних басейнів
• соляні підземні води
• поклади мінеральних солейсучасних соляних басейнів
• копалини поклади (найважливіші для промисловості).

Морська сіль

Морська сільє сумішшю солей (хлориди, карбонати, сульфати і т. д.), що утворюється при повному випаровуванні морської води. Середній вміст солей у морській воді становить:

Очищена кристалічна морська сіль

При випаровуванні морської води при температурі від +20 до +35 °C в осаді спочатку кристалізуються найменш розчинні солі- карбонати кальцію та магнію та сульфат кальцію. Потім випадають більш розчинні сульфати натрію та магнію, хлориди натрію, калію та магнію, і після них - сульфати калію та магнію. Послідовність кристалізації солей і склад осаду може дещо змінюватись в залежності від температури, швидкості випаровування та інших умов. У промисловості морську сіль одержують із морської води, в основному методом звичайного випарювання. Вона відрізняється від кам'яної солі значно великим змістомінших хімічних солей, мінералів та різних мікроелементів, в першу чергу йоду, калію, магнію та марганцю. Відповідно, вона відрізняється від хлориду натрію і до смаку - гірко-солоний присмак їй надають солі магнію. Вона використовується в медицині: при лікуванні шкірних захворювань, таких як псоріаз. Як лікувальна речовина в аптечній та звичайній торгової мережіНайпоширенішим продуктом є сіль з Мертвого моря. В очищеному вигляді цей вид солі також пропонується в продуктовій торговій мережі - як натуральна і багата на йод харчова.

Поклади

Поклади кам'яної солі знайдено переважають у всіх геологічних системах. Найважливіші з них зосереджені в кембрійських, девонських, пермських та третинних відкладах. Кам'яна сіль складає потужні пластові поклади та ядра склепінчастих структур (соляних куполів і штоків), утворює прошарки, лінзи, гнізда та вкраплення в інших породах. Серед озерних родовищ Росії найбільші - Ельтонське, Баскунчак у Прикаспії, Кучукське озеро, Кулундинське озеро, Ебейти та інші озера в Західному Сибіру.

Виробництво

У давнину технологія видобутку солі полягала в тому, що соляну рапу (розчин) витягували кінським приводом із шахт, які називалися «колодцями» або «вікнами», і були досить глибокими – 60-90 м. сольовий розчинвиливали в особливий резервуар - творило, Звідки вона через отвори стікала в нижній резервуар, і системою жолобів подавалася в дерев'яні башти. Там її розливали у великі чани, де сіль виварювали.

На Русі помори виварювали сіль узбережжя Білого моря і називали її морянка. У 1137 році новгородський князьСвятослав визначив податок на соляні варниці

Біломорської сіллю, яка називається «морянкою», торгували по всій Російській імперії до початку XX століття, поки її не витіснила дешевша поволзька сіль.

Сучасний видобуток хлориду натрію механізований та автоматизований. Сіль масово видобувається випарюванням морської води (тоді її називають морською сіллю) або розсолу з інших ресурсів, таких як соляні джерела та соляні озера, а також розробкою соляних шахт та видобутком кам'яної солі.
Для видобутку хлориду натрію з морської води необхідні умови спекотного клімату з низькою вологістю повітря, наявність значних низовинних територій, що лежать нижче рівня моря, або затоплюваних припливом, слабка водопроникність грунту випарних басейнів, мала кількість опадів протягом сезону активного випаровування, відсутність впливу пресних та наявність розвиненої транспортної інфраструктури.

Світове виробництво солі у 2009 році оцінюється у 260 мільйонів тонн. Найбільшими світовими виробниками є Китай (60,0 млн. тонн), США (46,0 млн. тонн), Німеччина (16,5 млн. тонн), Індія (15,8 млн. тонн) і Канада (14 млн. тонн).

Застосування

У харчовій промисловості та кулінарії

Сіль кухонна

У харчової промисловостіі кулінарії використовують хлорид натрію, чистота якого має бути не менше 97%. Його застосовують як смакову добавку та для консервування. харчових продуктів. Такий хлорид натрію має товарну назву кухонна сіль, Іноді також вживаються назви харчова, їдальня, а також уточнення назви залежно від її походження - кам'яна, морська, і за складом добавок - йодована, фторована і т. д. Така сіль є кристалічним сипучим продуктом з солоним смакомбез присмаку, без запаху (крім йодованої солі), у якому допускаються сторонні домішки, які пов'язані з методом добування солі. Крім хлориду натрію, кухонна сіль містить невелику кількість солей кальцію, магнію, калію, які надають їй гігроскопічності та жорсткості. Чим менше цих домішок у солі, тим вища її якість.

Виділяють сорти: екстра, вищий, перший та другий. Масова часткахлористого натрію у сортах, %:

• екстра - щонайменше 99,5;
• вищий – 98,2;
• перший – 97,5;
• другий – 97,0.

Масова частка вологи в виварювальної солісорти "екстра" 0,1%, у вищому сорті - 0,7%. Допускають добавки йодиду калію (йодистого калію), йодату калію, фторидів калію та натрію. Масова частка йоду повинна становити (40,0 ± 15,0) × 10 -4 %, фтору (25,0 ± 5,0) × 10 -3 %. Колір екстра та вищого сортів – білий, проте для першого та другого допускається сірий, жовтуватий, рожевий та блакитний відтінки залежно від походження солі. Харчову кухонну сіль виробляють меленою та сіяною. За розміром зерен мелену сіль поділяють на номери: 0, 1, 2, 3. Чим більший номер, тим більше зерна солі.

У кулінарії хлорид натрію споживають як найважливішу приправу. Сіль має характерний смак, без якого їжа здається людині прісною. Така особливість солі зумовлена ​​фізіологією людини. Однак часто люди споживають солі більше, ніж потрібно для фізіологічних процесів.

У комунальному господарстві. Технічна сіль

Взимку хлорид натрію, змішаний з іншими солями, піском або глиною – так звана технічна сіль – застосовується як антифриз проти ожеледиці. Нею посипають тротуари, хоча це негативно впливає на шкіряне взуття та технічний стан автотранспорту через корозійні процеси.

Регенерація Nа-катіонітових фільтрів

N-катіонітові фільтри широко застосовуються в установках пом'якшення води всіх потужностей при водопідготовці. Катіонітним матеріалом на сучасних водопідготовчих установках служать в основному глауконіт, полімерні іонообмінні смоли та сульфовані вугілля. Найбільш поширені сульфокатіонітні іонообмінні смоли.

Регенерацію Nа-катіонітових фільтрів здійснюють 6-10%-м розчином кухонної солі, в результаті катіоніт переводиться в Na-форму, що регенерується. Реакції йдуть за рівняннями:

Хімічна промисловість

Сіль, поряд з кам'яним вугіллям, вапняками та сіркою, утворює «велику четвірку» продуктів мінеральної сировини, які є найважливішими для хімічної промисловості. З неї одержують соду, хлор, соляну кислоту, гідроксид натрію, сульфат натрію та металевий натрій. Крім цього сіль використовується також для промислового отриманнялегкорозчинного у воді натрію хлорату, який є засобом для знищення бур'янів . Сумарне рівняння реакції електролізу гарячого розчину хлориду натрію:

Одержання хлору та гідроксиду натрію

• на катоді як побічний продукт виділяється водень внаслідок відновлення іонів H + , утворених у результаті електролітичної дисоціаціїводи:

• оскільки (внаслідок практично повної електролітичної дисоціації NaCl), хлор у розчині знаходиться у вигляді хлорид-іонів, вони окислюються на аноді до вільного хлору у вигляді газу:

• сумарна реакція:

Як видно із рівняння сумарної реакції, ще одним продуктом є гідроксид натрію. Витрата електроенергії на 1 т хлору становить приблизно 2700 кВт × год. Отриманий хлор при підвищеному тиску зріджується в жовту рідину вже за нормальної температури.

Якщо між анодом і катодом немає діафрагми, розчинений у воді хлор починає реагувати з гідроксидом натрію, утворюючи хлорид і гіпохлорит натрію NaClO :

Амальгаму пізніше розкладають гарячою водоюз утворенням гідроксиду натрію та водню, а ртуть перекачують насосом назад в електролізер:

Сумарна реакція процесу така сама, як і у випадку діафрагмового методу.

Одержання металевого натрію

Металевий натрій одержують електролізом розплаву хлориду натрію. Відбуваються такі процеси:

• на катоді виділяється натрій:

• на аноді виділяється хлор (як побічний продукт):

• сумарна реакція:

Ванна електролізера складається із сталевого кожуха з футеровкою, графітового анода та кільцевого залізного катода. Між катодом та анодом розташовується сітчаста діафрагма. Для зниження температури плавлення NaCl (+800 °C), електролітом є не чистий хлорид натрію, а його суміш із хлоридом кальцію CaCl 2 (40:60) з температурою плавлення +580 °C. Металевий натрій, який збирається у верхній частині катодного простору, містить до 5 % домішок кальцію, але останній згодом майже повністю відокремлюється, оскільки його розчинність у рідкому натрії при температурі його плавлення (+371 K = 98 °C) становить лише 0,01 %. З витрачанням NaCl його постійно додають у ванну. Витрати електроенергії становлять приблизно 15 кВт × год на 1 кг натрію.

Одержання соляної кислоти та сульфату натрію

Серед багатьох промислових методів отримання соляної кислоти, тобто водного розчину хлороводню (HCl), застосовується реакція обміну між хлоридом натрію та сірчаною кислотою:

Перша реакція відбувається значною мірою вже при звичайних умоваха при слабкому нагріванні йде майже до кінця. Друга відбувається лише за високих температур. Процес здійснюється у спеціальних механізованих печах великої потужності. Хлороводень, який виділяється, знепилюють, охолоджують та поглинають водою з утворенням соляної кислоти. Як побічний продукт утворюється сульфат натрію Na 2 SO 4 .

Цей метод застосовується також для одержання хлороводню в лабораторних умовах.

Фізичні та фізико-хімічні властивості

Температура плавлення 800,8 °С, кипіння 1465 °С.

Помірно розчиняється у воді, розчинність мало залежить від температури: коефіцієнт розчинності NaCl (у грамах на 100 г води) дорівнює 35,9 за +21 °C і 38,1 за +80 °C. Розчинність хлориду натрію суттєво знижується у присутності хлороводню, гідроксиду натрію, солей – хлоридів металів. Розчиняється в рідкому аміаку, вступає у реакції обміну. У чистому виглядіхлорид натрію не гігроскопічний. Однак сіль часто буває забруднена домішками (переважно іонами Ca 2+ , Mg 2+ та SO2−
4), і така сіль на повітрі сиріє. Кристаллогідрат NaCl · 2H 2 O можна виділити при температурі нижче +0,15 °C.

Суміш подрібненого льоду з дрібним порошком натрію хлориду є ефективним охолоджувачем. Так, суміш 30 г NaCl на 100 г льоду охолоджується до температури −20 °C. Це тому, що водний розчин солі замерзає при температурі нижче 0 °C. Лід, що має температуру близько 0 °C, плавиться в такому розчині, поглинаючи тепло навколишнього середовища.

Діелектрична проникність NaCl - 6,3

Щільність та концентрація водних розчинів NaCl

Лабораторне отримання та хімічні властивості

При дії сірчаної кислоти виділяє хлороводень.

З розчином нітрату срібла утворює білий осад хлориду срібла ( якісна реакціяна хлорид-іон).

У кристалічній решітці між атомами переважає іонний хімічний зв'язок, що є наслідком дії електростатичної взаємодії протилежних заряду іонів.

Див. також

• Поварена сіль - спеція та харчова добавка
• Галіт – мінерал

Примітки

1. Натрію хлорид на сайті англ. National Institute of Standards and Technology) (англ.)
2. Некрасов Б. В.Основи загальної хімії. Т. 2. Вид. 3-тє, испр. і доп., М.: Хімія, 1973. - 688 с.; 270 табл.; 426 рис.; Список літератури, посилань. С. 218
3. Піфагор. Золоті сережки. Фігури езотерики. - М.: Вид-во Ексмо, 2003. - 448 с. (Антологія мудрості).
4. Мала гірська енциклопедія. У 3 т. = Мала гірнича енциклопедія / (На укр. яз.).За ред. В. С. Білецького. - Донецьк: Донбас, 2004. - ISBN 966-7804-14-3.
5. УНІАН: Морська сіль для краси та здоров'я шкіри
6. Російське законодавство Х-XX століть. Законодавство Стародавньої Русі. Т. 1. М., 1984. С. 224-225.
7. У перекладі з поморської «говори» слово черен означає чотирикутний ящик, кований з листового заліза, а салга - котел, в якому варили сіль. Пузом у біломорських солеварнях називали мішок солі у два четверики, тобто об'ємом близько 52 літрів.
8. Сіль (PDF), Геологічний огляд США на сайті Програми мінеральних ресурсів (англ.)

Фазові переходи бувають двох типів - першого та другого роду. До фазових переходів першого роду відноситься зміна агрегатного стану речовини: процеси плавлення та кристалізації, випаровування та конденсації, сублімації або сублімації, при цьому стрибком змінюються щільність, внутрішня енергіяентропія.

Слід зазначити, що жорстким вважається кристалічний стан, тобто. стан, в якому атоми розташовуються у вузлах кристалічних ґрат. На рис. 2-5.1 зображено кристалічні грати кам'яної солі NaCl. Як видно з малюнка, кристал, завдяки просторовій періодичності структури, складається як би з частин, що повторюються.

У кристалі розміром 1 мм повторюване розташування атомів зустрічається сотні тисяч разів. Тому до такого розташування атомів застосовується термін “ далекий порядок”. Більшість твердих тіл є кристалічними тілами. У звичайних умовах вони складаються з зерен, що зрослися, розміром близько 0,001 мм. У такому зернятку чітко виражений далекий лад.

Однак у природі зустрічаються тверді речовини зі складним молекулярною будовоюнаприклад, скла, смоли, пластики, які не мають періодичної структури. Це тверді аморфні тіла, які насправді є рідинами з аномально великою в'язкістю. Такі тіла набувають властивість плинності не стрибком, а шляхом поступового зменшення в'язкості, що викликається підвищенням температури. Аморфні тверді тіла протиставляються кристалам, які мають форму правильного багатогранника. Слід підкреслити, що кристалічність не обов'язково проявляється в особливостях їх зовнішньої форми, це структура решітки (шматок металу не має правильної формиале не є аморфним).

Яка основна ознака кристалів? Цією ознакою є різко вираженої температури плавлення. Якщо підводити тепло до кристалічного тіла, то температура його підвищуватиметься доти, доки не почне плавитися. Після чого підйом температури припиниться, і весь процес плавлення відбуватиметься за певної постійної температури, званої температурою плавлення Т пл.

На рис. 2-5.2 зображені схеми будови кварцу та кварцового скла. Одне й те саме в хімічному відношенніречовина, але одна в кристалічному, інша в аморфному вигляді. Характер оточення найближчими сусідами обох випадках однаковий, але у аморфному тілі відсутня далекий порядок; аморфне тіло - це "зіпсований кристал". Відсутність далекого порядку, характерної ознакикристалічних тіл є безпосередньою причиною відсутності вираженої точки плавлення. У точці плавлення відбувається перехід, у якому дальній порядок зникає і грати розпадається на легкорухливі субмікроскопічні області, мають те саме розташування атомів, як і вихідний кристал, але статично безладно орієнтовані друг щодо друга, залишається лише ближній порядок розташування атомів.

Схема будови кварцу

а) кристалічний; б) аморфний

(Малюнок відповідає спрощеній плоскій моделі)

В аморфних тілах при підвищенні температури характер розташування атомів не змінюється, збільшується їхня рухливість, атоми зі збільшенням температури “вислизають” зі свого оточення, змінюючи сусідів. Нарешті кількість таких змін на секунду стає такою ж великою, як для рідини.

Вище ми говорили, що за всіх агрегатних перетвореннях поглинається чи виділяється енергія. Наприклад, перетворення кілограма води на пару необхідно витратити енергію 2,3×10 6 Дж. Ця енергія необхідна подолання сил тяжіння, діючих між молекулами води.

Метали починають плавитися тільки тоді, коли починає руйнуватися їхня кристалічна решітка, на що також необхідно витрачати енергію. Ця енергія називається прихованою теплотою плавлення. Теплота плавлення, віднесена до маси речовини, називається питомою прихованою теплотою плавлення. Наприклад, для цинку вона становить 1.11×105 Дж/кг, тобто. потрібна кількість теплоти 111 кДж/кг, щоб при Т пл= 419.5°С перевести 1 кг цинку з твердого стануу рідке. На рис. 2-5.3 представлена ​​крива фазового переходутвердого тіла у рідину (1). Зворотне перетворення - кристалізація (2) відбувається при тій же температурі і супроводжується поглинанням тієї ж кількості енергії, що і при плавленні прихованої теплоти кристалізації. Прихованою теплота переходу називається тому, що підведення (поглинання) та відведення (виділення) цієї теплоти не супроводжується таким ефектом, як підвищення та зниження температури. Незважаючи на те, що продовжуємо нагрівати тіло (крива правління 1), під час плавлення температура не підвищується, так само під час кристалізації (крива кристалізації 2) температура не знижується, хоча ми продовжуємо охолоджувати рідину. Перехід рідини - тверде тіло супроводжується виділенням енергії. Енергія взаємодії мікроскопічних кристалів стає значно вищою за енергію теплових коливань, рідина кристалізується. Однак нова фаза при такому переході утворюється не відразу в усьому обсязі, спочатку утворюються зародки її, які потім зростають, поширюючись на весь об'єм.

До фазових перетворень першого роду відносяться і деякі переходи твердого тіла з однієї кристалічної модифікації в іншу. Ці перетворення називаються поліморфними. Кристали різної модифікаціїскладаються з однієї й тієї ж речовини і відрізняються одна від одної лише будовою кристалічної решітки. Наприклад, графіт та алмаз складаються з одного і того ж елемента – вуглецю. Різні структуриозначають різні фізичні властивості. Діамант за фізичними властивостями дуже не схожий на графіт. Графіт має чорний колір, він зовсім непрозорий, алмаз прозорий і безбарвний; графіт не горить навіть за дуже високих температур (він плавиться при 385 °С), алмаз ж у струмені кисню згоряє при 720 °С. Інший приклад – біле та сіре олово. Біле олово - блискучий, легкий і дуже пластичний метал, сіре олово - тендітне і легко перетворюється на порошок.

Координаційні структури. Координаційними називаються грати, Б яких кожен атом (нон) оточений певною кількістюсусідів, що знаходяться на рівних відстаняхта утримуваних однаковим типом хімічного зв'язку (іонного, ковалентного, металевого). До координаційних належать раніше розглянуті грати хлориду натрію та хлориду цезію (див. рис. 58), алмазу (див. рис. 64) та металів (див. рис. 65).

Кристалічні грати, У вузлах яких знаходяться відокремлені атоми, називають атомними. Атоми у таких ґратах з'єднані між собою міцними ковалентними зв'язками. Прикладом може бути алмаз - одне з модифікацій вуглецю. Алмаз складається з атомів вуглецю, кожен із яких пов'язані з чотирма сусідніми атомами. Координаційне число вуглецю в алмазі дорівнює 4. Структура алмазу наведена с. 127. У ґратах алмазу, як і у ґратах хлориду натрію, молекули відсутні. Весь кристал слід розглядати як величезну макромолекулу. Число речовин з атомними кристалічними гратами в неорганічної хіміївелике. Вони мають високі температури плавлення (біля алмазу понад 3500 °С), міцні і тверді, практично нерозчинні в рідинах.

Спрощена модель іонної решітки натрію хлориду.

Для оцінки точності формули (11.6) цікавить зіставити АСкаС зі зміною ентальпії в ході руйнування кристалічної решітки хлориду натрію АВ аа- Величину A/fsaa можна визначити за допомогою наступного термодинамічного циклу

Чим відрізняються іони, що містяться в кристалічній решітці хлориду натрію та гідроксиду натрію, від іонів, що містяться в розчинах цих речовин

Розглянемо структуру типових неорганічних речовин. На рис. 1 наведено кристалічні грати хлориду натрію. Прийняти-

Дефекти цього спостерігаються, наприклад, у ґратах хлориду натрію - деякі вузли, відповідальні катіонам і аніонам, залишаються порожніми. Аніони взагалі рідко зміщуються в міжвузля, так як вони, як правило, більші за катіони. Для катіонів можливі обидва типи дефектів.

В іншому циклі, запропонованому Майєром (1930), використовуються енергії сублімації галогенідів шовкових металів, енергії дисоціації їх газоподібних молекул та деякі інші термохімічні величини, що вже фігурували у циклі Габера – Борна. Для Na l цей цикл дає AG = 75(5 кДж-моль. Таким чином, можна вважати, що енергія решітки хлориду натрію повинна лежати в межах від 760 до 790 кДж-моль, куди потрапляють значення, підраховані за рівняннями. (1.23) і (1.25) величину 762 кДж-моль можна вважати найбільш ймовірним значенням енергії решітки Na l.

Кристалічні грати, у вузлах яких є окремі атоми, називають атомними. Атоми у таких ґратах з'єднані між собою міцними ковалентними зв'язками. Прикладом може бути алмаз - одне з модифікацій вуглецю. Алмаз складається з атомів вуглецю, кожен із яких пов'язані з чотирма сусідніми атомами. Координаційне число вуглецю в алмазі дорівнює 4. Структура алмазу наведено на рис. 84. У ґратах алмазу, як і у ґратах хлориду натрію, молекули відсутні. Весь кристал слід розглядати як величезну макромолекулу.

Тепловий ефект тут характеризує енергію кристалічної решітки хлориду натрію.

Спосіб утворення іонних решіток призводить до того, що вони мають компактну структуру. Кристалічна решітка хлориду натрію побудована як би взаємопроникненням гранецентрованих кубічних систем, одна з яких містить лише катіони N3+, а інша – аніони С1 рис. 19).

6. Отже, в кристалі хлориду натрію не можна виділити окремі молекулисолі. Їх немає. Весь кристал слід розглядати як гігантську макромолекулу, що складається з рівної кількостііонів Ка+ і С1, На С1, де/г - велике число(Див. рис. 3.15). Зв'язки між іонами у такому кристалі дуже міцні. Тому речовини з іонними гратами мають порівняно високу твердість. Вони тугоплавкі та малолеткі.

Деякі електроліти вже до розчинення складаються з іонів. Так, наприклад, кристалічна решітка хлориду натрію побудована з іонів натрію і хлорид-іонів, грати нітрату калію -. іонів калію та нітрат-іонів тощо. При розчиненні таких речовин іони сольватуються і переходять у рідку фазу. У розчині немає молекул розчиненої речовини, є лише іони. Такі електроліти називають сильними електролітами.

Використовуємо наведені рівняння для оцінки енергії решітки хлориду натрію. Формула Борна (1.23) після підстановки чисельних значень всіх вхідних до неї величин дає для енергії решітки

Енергії і теплоти сольватації електролітів були вперше розраховані Борном і Габером (1919) фі допомоги циклів, заснованих на термохімічному законі Гесса. Так, наприклад, при обчисленні теплоти гідратації хлориду натрію 1 моль твердої кристалічної солі подумки переводять у нескінченно більший обсяг води при зтом виділяється теплота розчинення -AHl, = Qь Той же розчин хлориду натрію можна отримати, якщо спочатку зруйнувати кристалічну решітку з утворенням іонів натрію хлору в газовій фазі на це витрачається еергія, що дорівнює енергії решітки хлориду натрію -Д(5р = - V Потім ці іони переводять у нескінченно великий об'єм води, при цьому звільняється сумарна теплота гідратації іонів натрію та хлору - Д/У, +

Ентропія метанолу, СН3ОН, при розчиненні зростає лише незначно, оскільки моль молекул метанолу, диспергованих між молекулами води, виявляється ненашого більше невпорядкованим, ніж моль чистого рідкого метанолу. Розчинення мурашиної кислоти, НСООН, призводить до більшого зростання ентропії, оскільки її молекули частково дисоціюють на протони та форміат-іони, НСОО в результаті чого з однієї частки утворюються дві. Кристалічні грати хлориду натрію при розчиненні повністю руйнується, і при цьому утворюються гідратовані іони Na ​​і С1, що обумовлює значне зростання невпорядкованості, хоча частина молекул води виявляється пов'язаною внаслідок гідратування іонів. Зауважимо, що ентропія розчину Na l отримана з дань додатка 3 шляхом сум шрування ентропій водних розчинів двох іонів.

Отже, енергія кулононського взаємодії одною іона з усіма іншими іонами в решітці хлориду натрію в раз перевищує енергію взаємодії двох однозарядних іоків, що знаходяться на відстані р. Таким чином, коефіцієнт Маделунга для Na l дорівнює 1,7475. Аналогічним методом можна обчислити ці величини й інших кристалічних решіток. Значення коефіцієнтів Маделунга для деяких типів кристалічних структурнаведено у табл. 24.

Крім типів зв'язку, кристали відрізняються своєю геометрією. Кубічні грати хлориду натрію є найпростішим прикладом. Кристал СзС1 утворює так звану об'ємно-центровану кубічну решітку. У вершинах куба, що утворює елементарну комірку, знаходяться однойменно заряджені іони, скажімо, іони С1, а в центрі куба - іон Сз+. У той самий час цей центр може розглядатися, як вершина іншого куба, у вершинах якого є іони цезію, а центрі-аніон С1 . У цьому варіанті кожен іон оточений вісьмома (а не шістьма, як у випадку ЫаС1) протиіонами, тобто координаційне число дорівнює восьми (рис. 55).

Для галидів лужних та лужноземельних металівхарактерних, що утворюють молекулярні грати. Ступінь ковалентована решітка хлориду натрію. Хлорид, бромід та іодид цезію кристалізуються у ґратах типу об'ємно центрованого куба. Тип решітки іонного кристала визначається правилом, заснованим на простих геометричних міркуваннях відношення радіусів катіону і аніону 0,2 відповідає гратам типу сульфіду цинку якщо це відношення лежить в межах від 0,22 до 0,41, мож-

Число найближчих сусідніх частинок, що примикають до цієї частки в кристалі або в окремій молекулі, називається координаційним числом. 6. Отже, в кристалі хлориду натрію не можна виділити окремі іонні молекулисолі. Їх немає. Весь кристал слід розглядати як гігантську макромолекулу, що складається з рівного числа іонів і С1, наприклад Ыа,Х, де п-велике число (див. рис. 1.21). Зв'язки між іонами у такому кристалі дуже міцні. Тому речовини з іонною решіткою мають порівняно високо11 твердість. Вони тугоплавкі та малолеткі.

Істотно те, що у структурі кухонної солі не можна окреслити окремі молекули ЫаС1, оскільки їх немає. Атоми натрію та хлору у ґратах хлориду натрію не пов'язані попарно між собою. Тим часом в умовах підвищеної температури у парах хлориду натрію існують молекули ІаС1. При цьому рівноважна відстань між натрієм і хлором у кристалі на 15% більше, ніж у газоподібної молекули Na l, тобто остання менш іонна.

Таким чином, у всіх розглянутих структурах не можна виділити відокремлені молекули в кристалічній решітці. Такі кристалічні ґрати, у яких відсутні дискретні молекули, називаються координаційними ґратами. Більшість неорганічних речовин (понад 95%) характерні саме координаційні решітки. До них відносяться умовно іонні, металеві та ковалентні грати. До умовно іонним ґратамналежить решітка хлориду натрію, металевим – решітка натрію та ковалентним – решітки кремнію та сульфіду цинку. Цей поділ, заснований на переважному типі хімічного зв'язку, є умовним. У реальних кристалах співіснують різні типихімічного зв'язку, і можна розглядати грати іонно-ковалентні, ковалентно-металеві і т. п. На рис. 5 для порівняння наведено елементарні осередки м.о. 1екулярних грат йоду (а) та діоксиду вуглецю (б). Їх найважливішою особливістюна відміну попередніх типів кристалів і те, що у вузлах кристалічної решітки перебувають не атоми, а молекули. При цьому відстані між атомами в молекулі менші, ніж міжмолекулярні відстані в кристалі, тоді як у координаційних решітках всі відстані однакові. Однак молекулярні ґрати не характерні для твердих неорганічних речовин. У неорганічній хімії молекули є типовою формоюіснування хімічної сполукиу наро- та газоподібному стані.

Звідси ще, = -772,4 кДж/моль. Велика негативна величина енергії кристалічної решітки хлориду натрію вказує на екзотермічність процесу утворення та значну стабільність кристалічного Nal. Розрахунки за наведеною схемою, яка називається циклом Борна - Габера, вкрай важливі в неорганічній хімії, оскільки дозволяють оцінити енергію зв'язку в поєднанні та інші важливі енергетичні характеристики твердих тіл.

Звідси і = -772, А кДж/моль. Велика негативна величина енергії кристалічної решітки хлориду натрію вказує на екзотермічність процесу утворення та значну стабільність кристалічного Nal.

Термохімічний цикл для розрахунку еіергаї кристалічної решітки хлориду натрію складається з наступних реакцій

Дивитися сторінки, де згадується термін Решітка хлориду натрію:                   Загальна хімія (1968) -- [

«Кришталеві грати» - Завдання: Визначте тип хімічного зв'язку в цих сполуках: Класифікація твердих речовин. Характеристика основних типів кристалічних ґрат. тема уроку Кристалічні грати. HCl, Cl2, H2O, NaBr, BaCl2, CaS, O2, NH3, CO2, C.

«Кристалічні ґрати хімія» - Типи кристалічних ґрат. Речовини з АКР мають високі температури плавлення, мають підвищену твердість. Точки розміщення частинок називають вузлами кристалічних ґрат. Вище показані кристалічні грати алмазу. Оцінка свого просування. Закон сталості складу. Атомні. Іонними називають кристалічні грати, у вузлах яких є іони.

«Кристалічні та аморфні речовини» - Сірка S8. Йод I2. Тверде. Приклади: прості речовини (H2, N2, O2, F2, P4, S8, Ne, He), складні речовини (СО2, H2O, цукор С12H22O11 та ін.). Агрегатний станречовини (з прикладу кисню О2). Немає строгого розташування частинок, немає кристалічних ґрат. Властивості речовин: 1) металевий блиск, 2) тепло- та електропровідність, 3) ковкість та пластичність, 4) непрозорість.

Полікристал аметиста (різновид кварцу). Аморфні тіла. Льодяник. Властивості твердих тіл. Бурштин. Друза кристалів гірського кришталю. Кристали. Полікристал металу. Монокристал Кам'яної солі. Друза маріону. Монокристал шпату. Аморфне тіло. Монокристал гірського кришталю. Фізичні властивостіаморфних тіл: 1. Безформні 2. Відсутність точки плавлення 3. Ізотропія.

«Кристалічні та аморфні тіла» - Мета: виявити відмінності у властивостях кристалів та аморфних тіл. Кристали мають температуру плавлення, аморфні тіла- Інтервал температур (плинність). Обладнання: лупа, колекція мінералів та гірських порід, колекція металів. Полікристали ізотропні. Кристали анізотропні, аморфні тіла ізотропні. Наявність постійної температуриплавлення.

"Сіль 4life" - Marbelle 750г. Зимушка-краса 750г. 4life 125г. Причини. Droga 1000г. Морська сіль 4Life має унікальні смакові властивості. Асортименти. У чому переваги солі 4Life? Позиціювання. Marsel (пакет 1000г). Карта позиціонування (туби-сільнички). Цільова аудиторія. Ціна, руб. Екстра 1000г.