Rieth József: Világom - Háttérismeret

Kristályrácsok

Tartalomjegyzékhez Világképem <  (Kvark-..., Hadron-..., Anyag-időszak)     

A kristályos anyagokban a részecskék a tér minden irányában szabályos rendben helyezkednek el, térrácsot alkotnak. Ezek az anyagok jellemző hőmérsékleti ponton, az olvadásponton olvadnak meg. A kristály rácspontjaiban található anyagi részecskék és a közöttük működő erők típusa szerint négyféle rácstípust különböztetünk meg: atom-, fém-, molekula-, ionrács.

Atomrács

Rácspontjaiban atomok helyezkednek el, melyeket meghatározott számú, irányított kovalens kötés kapcsol össze. Az erős kovalens kötés következtében az atomrácsos kristályok kemények, a hőt és az elektromosságot nem, egyes esetekben igen gyengén vezetik. (pl.: szilícium: félvezető). Olvadáspontjuk magas, sem vízben, sem szerves oldószerekben nem oldódnak. Ilyen elemek, pl.: gyémánt, szilícium, germánium, bór. Vegyületek: kvarc, cink-szulfid, szilícium-karbid.

Fémrács

Rácspontjaiban pozitív töltésű fématomtörzsek vannak, amelyeket a hozzájuk közösen tartozó delokalizált elektronok kötnek össze. A fémes kötés nem irányított, a közös elektronok a rácspontok között viszonylag szabadon mozognak. Ez a szerkezet magyarázza a fémek tulajdonságát: jól vezetik az áramot és a hőt. Az elektromos vezetést a fémes rácsban szabadon elmozduló „elektrongáz” teszi lehetővé. A fémrács delokalizált elektronjai bármilyen hullámhosszú sugárzással gerjeszthetők, ezért a fémek átlátszatlanok, és általában szürke színűek (kivétel: arany, réz). Az erős fémes kötés miatt halmazállapotuk szobahőmérsékleten szilárd, kivéve a higany, amely folyékony halmazállapotú. A fémek többi tulajdonsága a rácsban lévő tömegpontok méretétől és a közöttük működő erők nagyságától függ. Ütésre, nyomásra, húzásra a rácspontok bármely síkban elcsúszhatnak, egy másik tömegpont helyét foglalják el, végül ugyanolyan kristályrács alakul ki, mint az eredeti. A fémek olvadáspontja és keménysége a fémes kötés erősségétől függ, minél nagyobb a kötés erőssége, annál keményebb a fém, és annál magasabb az olvadáspontja. Oldódásuk eltér a nemfémek oldódásától: kémiai átalakulás nélkül csak egymás olvadékaiban oldódnak. A fémelegyek olvadékának megszilárdulásával keletkező anyag az ötvözet.

Molekularács

Ezeknek az anyagoknak egy részük szobahőn gáz halmazállapotú, megfelelő hőmérsékleten azonban szilárd molekularácsba rendeződnek. A kristályok rácspontjaiban molekulák helyezkednek el, ezeket a molekulákat gyenge másodlagos kötőerők tartják össze. A másodlagos kötések miatt keménységük kicsi, olvadás- és forráspontjuk alacsony, egyesek szublimálnak (kámfor). A rácsban a részecskék illeszkedése laza, térkitöltésük csekély. Az elektromos áramot sem kristályos, sem olvadt formában nem vezetik. A molekulák közti kötőerő attól függ, hogy a rácsban apoláris vagy poláris molekulák kapcsolódnak össze. Az apoláris molekulák között lényegesen gyengébb kötőerők működnek, mint a poláris molekulák között, így az apoláris molekulák csak igen alacsony hőmérsékleten képesek kristályossá válni, pl.: H2, O2, N2.

Ionrács

Az ionrács rácspontjaiban elhelyezkedő pozitív és negatív töltésű ionokat elektromos kölcsönhatás, az ionkötés tartja össze. Az ionok pozitív és negatív töltésének mennyisége megegyezik, ezért az ionkristályok sem mutatnak kifelé töltést. Az ionvegyületek a kötés erőssége miatt általában kemények, olvadáspontjuk magas. Az ionok helyhez kötöttek, az elektromos áramot nem vezetik, olvadékuk és oldatuk azonban vezeti azt. Az ionkristályos anyagok ridegek, törékenyek, ez a részecskeszerkezetük következménye. Ha külső hatásra a rácscsík eltolódik, azonos töltésű ionok kerülnek egymás mellé, amelyek taszítják egymást.

Tartalomjegyzékhez Világképem <  Kvark-időszak     

--------------

http://hu.wikipedia.org/wiki/Krist%C3%A1lyr%C3%A1cs