Vypracovala: Mgr. Zuzana Szocsová
 
 
Atómové kryštály


Základná bunka v atómových kryštáloch je tvorená atómami toho istého prvku alebo rozličných atómov, ktoré sú v štruktúre viazané kovalentnými väzbami.
Atómové kryštály vytvára napríklad diamant, alebo kryštál kremeňa.


Diamant


Štruktúra diamantu je tvorená atómami uhlíka. Každý atóm uhlíka sa viaže so štyrmi atómami iného uhlíka a celý kryštál tvorí jednu obrovskú molekulu.


Zdroj: http://www.ped.muni.cz/wphy/FyzVla/FMkomplet4_soubory/image010.jpg
 
  • model kryštálovej štruktúry diamantu
Zdroj: http://images.google.sk/imgres?imgurl=http://kekule.science.upjs.sk/chemia/ucebtext/KUCH4/images/ionove2.jpg&imgrefurl=http://kekule.science.upjs.sk/chemia/ucebtext/KUCH4/ionove%2520zluceniny.htm&usg=__rbkzrhiXC1178WQy42bD0o84HLs=&h=279&w=359&sz=13&hl=cs&start=1&um=1&itbs=1&tbnid=PYKq2FjZbXij-M:&tbnh=94&tbnw=121&prev=/images%3Fq%3Datomov%25C3%25A9%2Bkrystaly%26um%3D1%26hl%3Dcs%26lr%3Dlang_sk%26sa%3DN%26tbs%3Disch:1 Zdroj: http://images.google.sk/imgres?imgurl=http://kekule.science.upjs.sk/chemia/ucebtext/KUCH4/images/ionove2.jpg&imgrefurl=http://kekule.science.upjs.sk/chemia/ucebtext/KUCH4/ionove%2520zluceniny.htm&usg=__rbkzrhiXC1178WQy42bD0o84HLs=&h=279&w=359&sz=13&hl=cs&start=1&um=1&itbs=1&tbnid=PYKq2FjZbXij-M:&tbnh=94&tbnw=121&prev=/images%3Fq%3Datomov%25C3%25A9%2Bkrystaly%26um%3D1%26hl%3Dcs%26lr%3Dlang_sk%26sa%3DN%26tbs%3Disch:1
 

Kremeň

Atóm kremíka sa viaže so štyrmi atómami kyslíka a každý atóm kyslíka s dvoma atómami kremíka.

Zdroj: http://chemi.muni.cz/~lobl/Projekt/Projekt.html#18

Zdroj: http://www.enigmatic-consulting.com/semiconductor_processing/CVD_Fundamentals/films/SiO2_properties.html


Vlastnosti atómových kryštálov

  • medzi atómami sú rovnako pevné kovalentné väzby
  • atómy sú v priestore pravidelne usporiadané
  • vysoké teploty topenia ( nad 1000°C)
  • vysoké teploty varu
  • vysoký stupeň tvrdosti (diamant – najtvrdší nerast)
  • nerozpustné v bežných rozpúšťadlách (nerozpustné vo vode a polárnych rozpúšťadlách)
  • nevedú elektrický prúd

Ďalšie príklady látok s atómovou štruktúrou


Medzi látky s atómovou kryštálovou štruktúrou patrí napríklad: nitrid bóru BN, karbid kremíka SiC, ZnS, CuCl a podobne.


  • štruktúra ZnS

Zdroj: http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/def_en/kap_2/basics/b2_1_6.html


Ak dva atómy, ktoré sa viažu chemickou väzbou majú veľký rozdiel elektronegativít, dochádza k tomu, že spoločný elektrónový pár takmer úplne patrí do elektrónového obalu elektronegatívnejšieho prvku. (Rozdiel elektronegativít dvoch prvkov, ktoré sa podieľajú na väzbe sa rovná alebo je väčší ako 1.7)


Za takýchto okolností z atómov podieľajúcich sa na chemickej väzbe vznikajú ióny, ktoré sa navzájom priťahujú. Vzniká kladne nabitý katión a záporne nabitý anión. Anióny a katióny sa priťahujú elektrostatickými silami. Uvedený druh chemickej väzby nazývame iónová chemická väzba – vyskytuje sa v iónových zlúčeninách.
Príkladom iónovej zlúčeniny je NaCl – chlorid sodný.
Ďalšie iónové zlúčeniny: LiF, Na2O, BeCl2, CsF, KCl, CaF2, CaO a podobne.


Prvky s malou ionizačnou energiou ľahko tvoria katióny, do tejto skupiny prvkov patria napríklad alkalické kovy. Prvky s veľkou elektrónovou afinitou ľahko vytvárajú anióny, napríklad halogény – F, Cl atď.


Štruktúra NaCl


Na uvedenom obrázku je zachytený model kryštálovej štruktúry NaCl – chloridu sodného.

Zdroj: http://www.k-plus-s.cz/esco/img/fakta_2.jpg
Zdroj: http://www.k-plus-s.cz/esco/img/fakta_2.jpg

    • pri vysokých teplotách má chlorid sodný plynné skupenstvo (tvorí dvojatómové molekuly, kde medzi katiónom Na+ a aniónom Cl- vzniká elektrostatické priťahovanie)
    • v pevnom stave sú katióny priťahované všetkými okolitými aniónmi a samozrejme naopak, anióny sú priťahované všetkými okolitými katiónmi. (katión sodíka je obklopený šiestimi aniónmi chlóru a anión chlóru je obklopený šiestimi katiónmi sodíka)
    • štruktúra, v ktorej sa pravidelne striedajú kladné a záporné ióny je z energetického hľadiska najvýhodnejšia
    • kryštál kuchynskej soli NaCl je navonok elektricky neutrálny
    • NaCl – je stechiometrický vzorec, ktorý vyjadruje pomer zastúpenia prvkov v zlúčenine


Štruktúra a vlastnosti iónových zlúčenín - iónové kryštály


Kryštalický stav iónových zlúčenín je prejavom ich pravidelnej štruktúry. Základnú bunku iónových kryštálov tvoria ióny viazané iónovými väzbami. Usporiadanie iónov v bunke závisí od veľkosti katiónov a aniónov. Ión v takejto štruktúre je obklopený čo najväčším počtom opačne nabitých iónov.


Napríklad:
NaCl – v štruktúre chloridu sodného je každý katión sodíka obklopený šiestimi aniónmi chlóru a naopak.

CsCl
CaF2 - v štruktúre chloridu vápenatého je v okolí katiónu viac miesta pre anióny, teda katión Ca2+ je obklopený ôsmimi floridovými aniónmi. Každý anión F- obklopujú 4 katióny Ca2+.

a podobne.


  • kryštály sa vyznačujú pravidelným tvarom
  • povrch je tvorený rovinnými kryštálovými plochami
  • v štruktúre určitej látky zvierajú navzájom zodpovedajúce dvojice plôch rovnaké uhly
  • napríklad v štruktúre NaCl zvierajú dve susedné plochy uhol 90°
  • kryštály sa vyznačujú súmernosťou
  • kryštály sa delia do siedmych kryštálových sústav

Vlastnosti iónových kryštálov


  • tuhé skupenstvo
  • vysoká teplota varu
  • vysoká teplota topenia
  • rozpustné v polárnych rozpúšťadlách (voda a iné)
  • ak je rozpúšťadlom voda – ide o hydratáciu
  • pri rozpúšťaní nastáva porušenie kryštálovej štruktúry
  • ióny sú v iónových kryštáloch viazané iónovou väzbou
  • v tuhom skupenstve sú elektricky nevodivé
  • taveniny a roztoky iónových zlúčenín vedú elektrický prúd
  • so zvyšovaním teploty sa elektrická vodivosť tavenín a roztokov zvyšuje
  • vyznačujú sa krehkosťou
  • pri mechanickom namáhaní sa štiepia


Príklady štruktúr iónových zlúčenín

Štruktúra CsCl

Zdroj: http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/def_en/kap_2/basics/b2_1_6.html
 
Zdroj: http://www.chm.bris.ac.uk/pt/harvey/gcse/pics/cscl.jpeg
 

 
Štruktúra CaF2


Zdroj: http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/def_en/kap_2/basics/b2_1_6.html
Zdroj: http://www.chm.bris.ac.uk/pt/harvey/gcse/ionic.html



Použitá literatúra:

http://www.ped.muni.cz/wphy/FyzVla/FMkomplet4_soubory/image010.jpg
Chémia pre 1. ročník gymnázií

http://www.k-plus-s.cz/esco/img/fakta_2.jpg
http://sk.wikipedia.org/wiki/Iónová_väzba
http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/def_en/kap_2/basics/b2_1_6.html
http://www.chm.bris.ac.uk/pt/harvey/gcse/pics/cscl.jpeg
http://www.chm.bris.ac.uk/pt/harvey/gcse/ionic.html
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/Cubic_crystal_shape.png
http://images.google.sk/imgres?imgurl=http://kekule.science.upjs.sk/chemia/ucebtext/KUCH4/images/ionove2.jpg&imgrefurl=http://kekule.science.upjs.sk/chemia/ucebtext/KUCH4/ionove%2520zluceniny.htm&usg=__rbkzrhiXC1178WQy42bD0o84HLs=&h=279&w=359&sz=13&hl=cs&start=1&um=1&itbs=1&tbnid=PYKq2FjZbXij-M:&tbnh=94&tbnw=121&prev=/images%3Fq%3Datomov%25C3%25A9%2Bkrystaly%26um%3D1%26hl%3D
cs%26lr%3Dlang_sk%26sa%3DN%26tbs%3Disch:1

Prehľad chémie 1

http://chemi.muni.cz/~lobl/Projekt/Projekt.html#18
http://www.enigmatic-consulting.com/semiconductor_processing/CVD_Fundamentals/films/SiO2_properties.html
http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/def_en/kap_2/basics/b2_1_6.html
http://vseochemii.blogspot.com/2006/11/2.html
http://images.google.sk/imgres?imgurl=http://kekule.science.upjs.sk/chemia/ucebtext/KUCH4/images/ionove2.jpg&imgrefurl=http://kekule.science.upjs.sk/chemia/ucebtext/KUCH4/ionove%2520zluceniny.htm&usg=__rbkzrhiXC1178WQy42bD0o84HLs=&h=279&w=359&sz=13&hl=cs&start=1&um=1&itbs=1&tbnid=PYKq2FjZbXij-M:&tbnh=94&tbnw=121&prev=/images%3Fq%3Datomov%25C3%25A9%2Bkrystaly%26um%3D1%26hl%
3Dcs%26lr%3Dlang_sk%26sa%3DN%26tbs%3Disch:1

http://images.google.sk/imgres?imgurl=http://kekule.science.upjs.sk/chemia/ucebtext/KUCH4/images/ionove2.jpg&imgrefurl=http://kekule.science.upjs.sk/chemia/ucebtext/KUCH4/ionove%2520zluceniny.htm&usg=__rbkzrhiXC1178WQy42bD0o84HLs=&h=279&w=359&sz=13&hl=cs&start=1&um=1&itbs=1&tbnid=PYKq2FjZbXij-M:&tbnh=94&tbnw=121&prev=/images%3Fq%3Datomov%25C3%25A9%2Bkrystaly%26um%3D1%26hl%3
Dcs%26lr%3Dlang_sk%26sa%3DN%26tbs%3Disch:1