Referat Notiuni Despre Cristale Ionice

Mai jos puteti citi fragmente din Referat Notiuni Despre Cristale Ionice si de asemenea puteti face Download Referat Notiuni despre cristale ionice

Citeste fragmente din Referat Notiuni Despre Cristale Ionice

Referat la chimie Notiuni despre cristale ionice si alte tipuri de cristale Se numeste cristal corpul solid omogen care are in exterior o forma geometrica regulata, determinata de modul de asezare in spatiu ( in mod regulat si uniform ) al particulelor constituitive : ioni, atomi, molecule, in care se afla diferitele particule precum si de dimensiunea lor relativa. Cristalul, aceasta forma a starii solide a materiei, poate sa ia nastere cand o substanta lichida sau gazoasa trece in stare solida. Procesul prin care o substanta trece din stare gazoasa sau din solutie in stare solida cu structura cristalina, se numeste cristalizare. Aranjamentul dupa care sunt dispuse particulele constitu- itive ale cristalului in punctele de intersectie a trei familii de drepte para- lele si echidistante poarta denumirea de retea cristalina. Particulele consti- tuitive ocupa nodurile retelei cristaline si se gasesc intr-o miscare vibratorie in jurul unei pozitii medii . Distanta dintre planele care trec prin nodurile retelei cristaline este de ordinul 10 la minus 8 cm ( a suta milioana parte dintr-un cm ) si corespunde ordinului de marime al particulelor constituitive. Pentru a desemna o retea cristalina este necesar sa cunoastem cum este alcatuita o mica portiune a rete- lei, care prin multiplificare in cele trei directii ale spatiului, cladeste intregul cristal, tot asa cum un zid rezulta prin suprapunerea unor caramizi identice . Aceasta portiune limitata din reteaua cristalina, prin a carei multi- plicare in cele trei directii ale spatiului rezulta intregul cristal, poarta numele de celula elementara sau paralelipiped elementar . Celula elementara a unei retele cristaline este determinata de urmatoa- rele elemente : 1) cele trei muchii: a, b, c; 2) unghiurile dintre aceste muchii; 3) felul particulelor ( ioni, atomi, molecule ) ; 4) numarul particulelor ; 5) pozitia particulelor . In figura 1) este reprezentata o retea cristalina, in care se arata celula ei elementara cu muchiile a, b, c . Cercetarea retelelor cristaline cu ajutorul razelor Rontgen ( raze X ), a condus la concluzia ca exista 14 tipuri de celule elementare (retele Bravais). Unele dintre acestea au particulele constituitive asezate numai in colturi ( re- tele primitive ), altele mai contin particule si in interiorul lor ( retele cu volum centrat ) sau in mijlocul unora dintre fete ( retele cu fete centrate ) . Exista, in total 230 de posibilitati de aranjare a particulelor intr-o retea cristalina. Aceastea pot fi grupate in 32 de clase de simetrie, care la randul lor pot fi clasificate in functie de formele geometrice de baza in 7 sisteme cristalografice si anume : cubic, patratic (tetragonal), rombic (ortorombic), monociclic (clinorombic), triclinic, trigonal (romboedric) si hexagonal . Sisteme cristalografice Sistemul cubic ( trei axe egale, perpendiculare intre ele ), cu cele mai simple forme: cubul si octaedrul. In acest sistem cristalizeaza urmatoa- rele substante : C (diamantul) , Cu, Ag, Au, Pb, Fe, NaCl, FeS (pirita), PbS (galena), ZnS (blenda), etc. Sistemul patratic sau tetragonal ( trei axe din care doua egale, toate perpendiculare intre ele ), cu formele cele mai simple: prisma patratica si bipiramida ditetragonala . Exemple de substante care cristalizeaza in acest sis- tem : B, SnO ( casiterita ), TiO2 ( rutilul ), CuFeS ( calcopirita ), ZrSiO ( zirconul ). Sistemul rombic sau ortorombic ( trei axe neegale si perpendiculare in- tre ele ), cu formele cele mai simple: prisma ortorombica si bipiramida orto- rombica. In acest sistem cristalizeaza : S, KNO , K SO , BaSO , etc . Sistemul monoclinic sau clinorombic ( trei axe neegale , una dintre ele fiind perpendiculara fata de celelalte doua, care sunt oblic inclinate intre ele ), cu forma cea mai simpla prisma monoclinica. In acest sistem cristalizea- za: S, Na SO * 10 H O, CaSO * 2 H O ( gipsul ), FeSO * 7 H O ( calai- canul ), Na [Al F ] ( criolita ) . Sistemul triclinic ( trei axe neegale, care se intretaie sub unghiuri diferite ) cu formele cele ami simple prisma triclinica si bipiramida triclini- ca. In acest sistem cristalizeaza : CuSO * 5 H O ( piatra vanata ), K Cr O ( bicromatul de potasiu ), Na[ Al Si O ] ( albitul ), Ca[ Al Si O ] sau CaO * Al O * 2 SiO ( anortitul ). Sistemul trigonal sau romboedric ( trei axe egale, inclinate in mod egal, dar nu perpendiculare ) . Forma generala este un romboedru, solid cu sase fete, niste romburi egale. Cristalizeaza in acest sistem : As, Sb, Bi, CaMg(CO ) , carbonatul dublu de calciu si magneziu ( dolomita ), FeTio ( il- menita ). Sistemul hexagonal ( trei axe egale, coplanare, la 60 grade intre ele si o a patra axa de marime diferita , perpendiculara pe planul celor trei axe ), cu formele cele mai simple : prisma si bipiramida dihexagonala ( solid , cu 24 fete triunghiuri scalene ). In acest sistem cristalizeaza: C ( grafitul ), Mg, Zn, CuS ( covelina ), Be Al (Si O ) sau beril. Valoarea diferitelor tipuri de proprietati fizice ale cristalelor ( e- lectrice, optice, termice, magnetice, etc. ) difera cu directia dupa care se masoara . Aceasta proprietate a cristalelor se numeste anizotropie . O proprietate specifica solidului cristalin o constituie punctul de to- pire respectiv de cristalizare ( temperatura de trecere de la starea solida la starea lichida si invers ) acesta fiind precis si bine determinat . Tipuri de retele cristaline Din punct de vedere al naturii legaturilor dintre particulele constitu- tive, respectiv al structurii, retelele cristaline se clasifica in urmatoarele patru grupe principale: retele ionice; retele atomice; retele moleculare si retele metalice. Retele ionice ( cristale ionice sau polare ).Sunt formate din ioni, care ocupa nodurile retelei. Coeziunea cristalelor ionice este asigurata de fortele de atractie electrostatica dintre ioni. Intr-o asemenea retea retea un ion poate fi inconjurat de mai multi ioni de semn contrar. De exemplu, in cris- talul ionic de clorura de sodiu Na+Cl-, anionii Cl-, mai voluminosi, se aseaza intr-o retea cubica cu fete centrale, iar in golurile dintre anioni se aseaza cationi, Na+,mai mici .Fiecare ion Na+ fiind inconjurat de sase ioni Cl- , la randul sau fiecare ion Cl- fiind inconjurat de sase ioni Na+ . Numarul ionilor vecini, de semn contrar, este numarul de coordinatie al ionului, care depinde de raportul dintre ionilor r+/ r- .In alti compusi unii ioni pot avea numere de coordinatie :2,3,4,5,7,8 sau 12; numerele de coordinatie 5 si 7 apar mai rar . Cu cat creste raportul razelor r+/r- , cu atat devine mai mare numarul de coordinatie si incap mai multi anioni in jurul unui cotion. Datorita echivalentei perfectei a acestor atractii interionice, diferitii ioni din reteaua cristalina nu pot fi grupati in molecule distincte, astfel ca intregul cristal poate fi considerat ca o molecula uriasa (combinatie ionica ). In general , retelele ionice (cristalele ionice ) sunt caracteristice sarurilor ( ex.CaF , KCl, KBr, NaI etc. ) si oxizilor(ex.CaO, MgO, BaO etc.), adica combinatiilor elementelor cu caracter electrochimic opus . Substantele care formeaza cristale ionice sunt dure ,casante , au puncte de topire si fierbere inalte ( ex. NaCl are p.t. 801 grade, p.f. 1440 grade ), conductibilitate electrica ridicata si solubilitate mai usoara in solventi po- lari ( ex. apa ) decat in solventi nepolari ( ex. benzenul ). Retele atomice ( cristale cu legatura covalenta ). Sunt formate din atomi neutri asezati in nodurile retelei, iar legatura dintre particulele com- ponente ale retelei se realizeaza prin covalenta, legatura foarte puternica. Un exemplu tipic de retea atomica il constituie reteaua diamantului, in care fie- care atom de carbon este legat de alti patru atomi de carbon asezati la distanta egala de el. Cei patru atomi de carbon se afla in varfurile unui tetraedru regu- lat. Nemetalele ( ex. B, Si, Ge, P negru etc. ) si o parte din combinatiile lor ( ex. carbura de bor, B C, carbura de siliciu, CSi, azotura de aluminiu, AlN, sulfura de zinc, ZnS, ionul orto-silicat, SiO etc. ) prezinta retea ato- mica. Taria legaturii covalente explica duritatea mare a retelelor atomice, punctele de topire sau de sublimare ridicate, slaba conductibilitate electrica precum si insoliubilitatea in majoritatea solventilor. Retele moleculare ( cristale moleculare ). Sunt alcatuite din molecule neutre nepolare sau polare, asezate in nodurile retelei, fortele de retea ( fortele de coeziune intermoleculare ) fiind cela van der Waals, foarte slabe. Exemple de cristale cu retea moleculara se intalnesc la gazele rare monoatomice ( Ne, Ar, Kr, Xe ), la combinatiile nepolare ( O , N , S , Cl , I ), la cele polare cum sunt HCl, NH , PCl , H O ec., precum si la unele substante organice volatile, ca de exemplu naftalina, camforul etc. Fortele de retea fiind slabe, retelele moleculare se destrama la temperaturi scazute; substantele cu astfel de retele au puncte de topire, de sublimare si de fierbere foarte joase, con- ductibilitatea electrica foarte redusa si se dizolva in solventi nepolari. Retele metalice ( cristale metalice ). Reteaua cristalina a unui metal oarecare este alcatuita din ioni pozitivi, care ocupa nodurile retelei, incon- jurati de un gaz electronic, format din electronii de valenta care se pot depla- sa liber intre ionii metalului respectiv. Forta de retea din cristalele metali- ce este cunoscuta sub denumirea de legatura metalica. In legatura metalica, ato- mii de metale isi cedeaza electronii de valenta, electronii cedati formand un "nor electronic" ce se misca liber, repartizandu-se statistic intre toti atomii din retea. Prezenta acestui "nor electronic" determina atat legatura particule- lor constituitive din retea ( ioni, atomi ) cat si conductibilitatea electrica si termica a metalelor. De asemenea legatura metalica confera in general meta- lelor duritate mare, puncte de topire si de fierbere ridicate etc. efe