предыдущий параграф

следующий параграф

Если в узлах кристаллической решетки находятся неполярные молекулы какого-то вещества (вроде иода I₂, кислорода О₂ или азота N₂), то они не испытывают друг к другу никаких электрических "симпатий". Другими словами, их молекулы не должны притягиваться за счет электростатических сил. И все-таки что-то их удерживает рядом. Что именно?

Оказывается, в твердом состоянии эти молекулы подходят настолько близко друг к другу, что в их электронных облаках начинаются мгновенные (правда, очень слабые) смещения - сгущения и разрежения электронных облаков. Вместо неполярных частиц возникают "мгновенные диполи", которые уже смогут притягиваться друг к другу электростатически. Однако это притяжение очень слабое. Поэтому кристаллические решетки неполярных веществ непрочные и существуют только при очень низкой температуре, при "космическом" холоде.

Астрономы действительно обнаружили небесные тела - кометы, астероиды, даже целые планеты, состоящие из замерзшего азота, кислорода и других веществ, которые в обычных земных условиях существуют в виде газов и становятся твердыми в межпланетном пространства.

	Многие простые и сложные вещества с молекулярной кристаллической решеткой хорошо всем известны. Это, например, кристаллический иод I2:
Вот как построена кристаллическая решетка иода: она состоит из молекул иода (в каждой из них - два атома иода).
	И эти молекулы довольно слабо связаны между собой. Вот почему кристаллический иод такой летучий и уже при самом легком нагревании испаряется, превращаясь в газообразный иод - пар красивого фиолетового цвета.

У каких широко распространенных веществ молекулярная кристаллическая решетка?

• Кристаллическая вода (лед) состоит из полярных молекул воды H₂O.
• Кристаллы "сухого льда", которым охлаждают мороженое, - это тоже молекулярные кристаллы углекислого газа CO₂.
• Еще один пример - сахар, который образует кристаллы из молекул сахарозы.

Когда в узлах кристаллической решетки находятся молекулы вещества, связи между ними не очень-то крепкие, даже если эти молекулы - полярные.
Поэтому для того, чтобы расплавить такие кристаллы или испарить вещества с молекулярной кристаллической структурой, не требуется нагревать их до красного каления.
Уже при 0 °С кристаллическая структура льда разрушается, и получается вода. А "сухой лед" при обычном давлении не плавится, а сразу переходит в газообразный диоксид углерода - возгоняется.

Так что вещества с молекулярными кристаллическими решетками имеют низкие температуры плавления и кипения, они летучие, их кристаллы нетвердые и механически непрочные: Их толочь не надо в ступке - Так кристаллы эти хрупки. Чуть-чуть нагреваются, И тотчас испаряются.

Другое дело - вещества с атомной кристаллической решеткой, где каждый атом связан со своими соседями очень прочными ковалентными связями, а весь кристалл в целом при желании можно считать огромной молекулой.

Для примера можно рассмотреть кристалл алмаза, который состоит из атомов углерода.

	Атом углерода С, который содержит два неспаренных р-электрона, превращается в атом углерода С*, где все четыре электрона внешнего валентного уровня расположены на орбиталях поодиночке и способны образовывать химические связи. Химики называют такой атом "возбужденным".
В этом случае химических связей оказывается целых четыре, и все очень прочные. Недаром алмаз - самое твердое вещество в природе и с незапамятных времен считается царем всех самоцветов и драгоценных камней. Да и само его название означает по-гречески "несокрушимый".
	Из ограненных кристаллов алмаза получаются бриллианты, которыми украшают дорогие ювелирные изделия

Самые красивые из найденных людьми алмазов имеют свою, порой трагическую, историю. Читайте подробности >>>

Но алмаз идет не только на украшения. Его кристаллы используются в инструменте для обработки самых твердых материалов, бурения горных пород, резки и огранки стекла и хрусталя.

Кристаллическая решетка алмаза (слева) и графита (справа)

Графит по составу тот же углерод, но структура кристаллической решетки у него не такая, как у алмаза. В графите атомы углерода расположены слоями, внутри которых соединение атомов углерода похоже на пчелиные соты. Эти слои связаны между собой гораздо слабее, чем атомы углерода в каждом слое. Поэтому графит легко расслаивается на чешуйки, и им можно писать. Применяется он для изготовления карандашей, а также в качестве сухой смазки, пригодной для деталей машин, работающих при высокой температуре. Кроме того, графит хорошо проводит электрический ток, и из него делают электроды.

Можно ли недорогой графит превратить в драгоценный алмаз? Можно, но для этого потребуется немыслимо большое давление (несколько тысяч атмосфер) и высокая температура (полторы тысячи градусов).
Гораздо проще "испортить" алмаз: надо просто нагреть его без доступа воздуха до 1500 °С, и кристаллическая структура алмаза превратится в менее упорядоченную структуру графита.

Есть еще одна форма существования элемента углерод в виде кристаллов - карбин, бесцветные кристаллы.
Углерод - это еще и сажа от свечи или из дымохода печки, древесный уголь и таблетки активированного угля из аптеки...

Алмаз, графит и карбин - это аллотропные модификации одного и того же элемента в виде простого вещества.

Алмаз, графит, карбин... А элемент - один! Все это - углерод, Вот!

Задание 27. Кристаллы молекулярные и атомные

предыдущий параграф

Читайте КОНСПЕКТ

следующий параграф