KRISTALNE KRUTE TVARI: STRUKTURA, SVOJSTVA, VRSTE, PRIMJERI - KEMIJA - 2026

Su kristalne krutine su oni čije strukture mikroskopski se rasporede i čuvaju karakterističan uzorak za određenu rešetke; na primjer: kubični, šesterokutni, triklinički, romboedarski, između ostalih.

Kaže se da ove krute tvari postoje kao kristali i prikazuju fasete i geometrijske dizajne koji odražavaju koliko su unutra uredni. Ostali primjeri kristalnih krutih tvari su dijamant, kvarc, antracen, suhi led, kalijev klorid ili magnezijev oksid.

Kristalno čista šipka smeđeg šećera. Izvor: Pixabay.

Poznati par kristalnih krutih tvari je šećer i sol (NaCl). Na prvi pogled, oba pokazuju bijele kristale; ali njihova se svojstva neizmjerno razlikuju. Šećer je molekularna kristalna krutina, dok je sol jonska kristalna krutina. Prvi se sastoji od molekula saharoze; i drugi, Na ⁺ i Cl ^- ioni.

Slika iznad daje dojam kako svijetli kristali šećera mogu biti. Međutim, kristali soli nisu daleko iza. Iako se šećer i sol čine kao braća, njihove su strukture različite: šećer, koji je saharoza, ima monokliničku strukturu; dok sol, kubična struktura.

Kristalna struktura natrijevog klorida, NaCl

Šećer u prahu i sol (glazura) ostaju kristalno čisti; njegovi su kristali postali samo toliko manji za naše oči. Kristalnost krute tvari stoga je definirana više unutarnjom strukturom, nego vanjskim izgledom ili svjetlošću.

Struktura kristalnih krutih tvari

Uredne strukture kristalnih krutih tvari. Izvor: Gabriel Bolívar.

Kristalne čvrste tvari imaju naručene strukture. Njihove će geometrijske karakteristike ovisiti o vrsti kristalne rešetke kojoj pripadaju, a koja se zauzvrat projicira u obliku kristala (kristalni sustav). Gornja slika ilustrira dva važna koncepta takvih struktura: periodičnost i kristalna zrna.

Prostorni redoslijed čestica kristalne krute tvari je periodičan; to jest, ponavlja se iznova i iznova u svim smjerovima. To stvara svoj strukturni uzorak za svaku čvrstu i kristalnu rešetku; na primjer, ovdje se sol i šećer počinju razlikovati izvan njihove kemijske prirode.

U A rombovi su raspoređeni tako da rađaju veći romb. Svaki ljubičasti romb predstavlja česticu ili skup čestica (atoma, iona ili molekula). Stoga bi se moglo očekivati ​​da makroskopski kristal A ima romboedarski izgled.

U međuvremenu, u B rombovi su raspoređeni tako da potječu od kristalnih zrnaca; to su vrlo mali kristali (kristaliti). B je tada rečeno da je polikristalna krutina; to jest, nastaje aglomeracijom višestrukih kristalita.

Zaključno, krutina može biti jednostavno kristalna (A) ili polikristalna (B); A tvori kristale, a B polikristale.

Svojstva

Svojstva kristalnih krutih tvari ovise o njihovoj vrsti kristala. Već je poznato da su njihove strukture uredne, kao i da imaju tendenciju da predstavljaju svijetla obilježja u koja se zaljubljuju minerali. Međutim, spomenuto je da se praškasta kruta tvar, čak i "isključena", također može klasificirati kao kristalna.

Način na koji su njihove čestice prostorno orijentirane omogućuje im da imaju neka važna svojstva za svoju karakterizaciju. Na primjer, kristalne krute tvari mogu difrakcije X-zraka, stvarajući difrakcijske spektre iz kojih se može odrediti mikroskopska struktura kristala.

Također, budući da je struktura periodična, toplina difundira na isti način u cijeloj krutini; sve dok ne postoje nečistoće. Stoga su točke tališta kristalne krute tvari konstantne i ne mijenjaju se bez obzira na način mjerenja.

Vrste kristalnih krutih tvari

Vrste kristalnih krutih tvari temelje se na vrsti čestica koje čine i na osnovi njihovih interakcija ili veza. Postoje u biti četiri vrste: ionska, metalna, molekularna i kovalentna mreža.

Čak i kada predstavljaju određeni stupanj nečistoće, oni su i dalje kristalni, iako su utjecala njihova svojstva i ne pokazuju iste vrijednosti očekivane za čistu krutinu.

Ionics

Sol je primjer ionske kristalne krute tvari jer je sastavljena od Na ⁺ i Cl ^- iona. Stoga u ovoj vrsti krutih tvari vlada ionska veza: elektrostatičke sile upravljaju strukturalnim redoslijedom.

Metalik

Svi metalni atomi tvore metalne kristale. To znači da je, na primjer, srebrna vilica konglomerat stopljenih kristala srebra. Unutarnja ili mikroskopska struktura ista je u svakom inču predmeta i ostaje nepromijenjena od ručke vilice do vrha zuba.

molekularna

Šećer je primjer molekularne kristalne krute tvari jer se sastoji od molekula saharoze. Stoga su ovu vrstu krutine sačinjene od molekula koje svojim međusobnim molekularnim interakcijama (a ne kovalentnim vezama) uspijevaju uspostaviti uređenu strukturu.

Kovalentne mreže

Konačno, imamo kristalne krute tvari kovalentnih mreža. U njima prevladavaju kovalentne veze jer su one odgovorne za uspostavljanje reda i održavanje atoma snažno fiksiranih u svojim prostornim položajima. Ne govorimo o ionima, atomima ili molekulama, već o trodimenzionalnim mrežama.

Primjeri

Dalje, i na kraju, navode se neki primjeri za svaku od vrsta kristalnih krutih tvari.

Ionics

Sve soli su ionske krute tvari. Isto tako, postoje sulfidi, hidroksidi, oksidi, halogenidi i drugi spojevi koji se također sastoje od iona ili su njihove interakcije u osnovi ionske. Dakle, imamo:

-KCl

-Case ₄

-Ba (OH) ₂

-CASE ₄

-FeCl ₃

-Na ₂ S

-MgO

-CaF ₂

-NaHCO ₃

- (NH ₄) ₂ CrO ₄

Uz ove primjere, ogromna većina minerala smatra se ionskom kristalnom krutinom.

Metalik

Bilo koji metalni element javlja se prirodno kao metalni kristali. Neki od njih su:

-Bakar

-Željezo

-Aluminum

-Krom

-Metalni vodik (pod nezamislivim pritiscima)

-Volfram

-Zirconium

-titan

-Magnezij

-Natrij

molekularna

Postoji velika raznolikost molekularnih kristalnih krutina. Gotovo svaki organski spoj koji se očvrsne uspostavit će kristale ako je njegova čistoća ili ako njegova struktura nije previše zamršena. Dakle, imamo:

-Ice (H ₂ O)

-Sušeni led (CO ₂)

-I ₂

-P ₄

-S ₈ (i njegovi polimorfi)

-Antracen

-Cvrsti kisik

-Kolik amonijak

-Phenolphthalein

-Benzojeva kiselina

Kovalentne mreže

I na kraju, među nekim kristalnim krutinama kovalentnih mreža imamo:

-Dijamant

-Grafit

-Na cijevi od ugljika

-Fullerenos

-Kvarcni

-Silicon

-Germanium

-Borov nitrid

S ovog popisa, ugljikove nanocjevčice i fulereni mogu se također smatrati molekularnim kristalnim krutinama. To se događa zato što se, iako se sastoje od kovalentno povezanih atoma ugljika, definiraju jedinice koje se mogu vizualizirati kao makromolekule (nogometne lopte i cijevi).

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Kristal. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
4. Kemija LibreTexts. (16. lipnja 2019.). Kristalne i amorfne krute tvari. Oporavak od: chem.libretexts.org
5. Rachel Bernstein i Anthony Carpi. (2020). Svojstva krutih tvari. Oporavilo od: visionlearning.com