Условие задачи

Что такое атомная кристаллическая решётка? Чем она отличается от ионной и молекулярной кристаллической решёток? Приведите примеры веществ с молекулярной кристаллической решёткой.

Решение

Ниже представлено подробное решение с использованием понятий из кристаллографии и химии твердого состояния.

1. Определение атомной кристаллической решётки

Атомная кристаллическая решётка – это тип кристаллической структуры, в которой строительными единицами являются отдельные атомы. В такой решётке атомы расположены в определённом, повторяющемся в пространстве порядке. Связи между атомами могут быть разными:
• Металлические связи (как в металлах),
• Ковалентные связи при сложном типе кристаллической решётки (например, алмаз, где каждый атом углерода связан с четырьмя другими посредством ковалентных связей),
• Иногда – ван-дер-ваальсовы силы (при слабых межатомных взаимодействиях).

2. Отличие от ионной и молекулярной кристаллических решёток

а) Ионная кристаллическая решётка
• Строительными единицами являются ионы (как положительные, так и отрицательные).
• В кристалле взаимодействуют электростатические силы притяжения между противоположно заряженными частицами.
• Такая решётка характеризуется высокой температурой плавления и относительной хрупкостью (напр., натрий хлорид – NaCl).

б) Молекулярная кристаллическая решётка
• Строительными единицами являются отдельные молекулы.
• Молекулы удерживаются в кристалле слабее, чем отдельные атомы или ионы, за счёт межмолекулярных сил:
– ван-дер-ваальсовых сил,
– водородных связей (если имеются полярные участки).
• Из-за слабости межмолекулярных взаимодействий данные кристаллы, как правило, имеют низкие температуры плавления и кипения.
Примеры – твердые вещества, где молекула остаётся «целой», не распадаясь на ионы или атомы.

3. Примеры веществ с молекулярной кристаллической решёткой

Ниже приведены некоторые примеры веществ, в кристаллической структуре которых действуют молекулярные связи:

• Диоксид углерода (CO₂) – в обычных условиях существует в виде газа, но при низких температурах превращается в сухой лед, где молекулы CO₂ формируют молекулярную решётку, удерживаемую ван-дер-ваальсовыми силами.
• Иод (I₂) – молекулы I₂ при кристаллизации располагаются в виде молекулярной решётки.
• Сера (S₈) – молекулы S₈ в виде кольцевых соединений кристаллизуются, образуя молекулярные решётки.
• Бензол (C₆H₆) – в твёрдом состоянии молекулы бензола также организованы в молекулярную кристаллическую решётку.

Таким образом, основное отличие атомной кристаллической решётки от ионной и молекулярной заключается в природе основных строительных единиц (атомы, ионы или молекулы) и характере сил, которые удерживают эти единицы в порядке, а также в физических свойствах кристаллов (например, температура плавления, механическая прочность).