Krystalick ltky a jejich vlastnosti Co jsou to

Krystalické látky a jejich vlastnosti

Co jsou to krystalické látky: KRYSTALICKÉ LÁTKY jsou pevné látky s pravidelnou vnitřní strukturou. Příklad minerálu s krystalickou strukturou: SŮL KAMENNÁ – HALIT Chemicky : Na. Cl Čím se krystaly vyznačují? • pravidelný tvar • povrch tvoří rovinné krystalové plochy • plochy se protínají v krystalových hranách KRYSTALUJE V KRYCHLÍCH PLOCHY SVÍRAJÍ ŮHEL 900 • hrany se protínají ve vrcholech Dvojice ploch krystalů určité látky svírají vždy STEJNÉ ÚHLY. Krystaly se vyznačují pravidelným tvarem, což je důsledek jejich vnitřního uspořádání.

Souměrnost: SOUMĚRNOST je vlastnost mnoha objektů živé i neživé přírody. ? Kudy povedou osy, podle kterých jsou souměrné objekty na obrázcích? ŘEŠENÍ bude procházet rovina, podle které je souměrný ? Kudy květ na třetím obrázku? Plocha prochází osou souměrnosti ŘEŠENÍ a je ke květu kolmá. ? Který z těchto objektů má střed souměrnosti? ŘEŠENÍ

Souměrnost: SOUMĚRNOST je význačnou vlastností KRYSTALŮ. tvary krystalů SŮL KAMENNÁ – HALIT Krystaly mohou být souměrné podle ROVIN, OS a STŘEDU SOUMĚRNOSTI. Podle souměrnosti se rozdělují do SEDMI KRYSTALOVÝCH SOUSTAV: • trojklonná • čtverečná • klencová • jednoklonná • šesterečná • krychlová • kosočtverečná

Základní buňka: ●V každé krystalové struktuře lze najít seskupení částic, které se v celém krystalu opakuje. ●Tato základní stavební jednotka krystalu se nazývá ZÁKLADNÍ BUŇKA. ●Celý model krystalu je možné sestavit přikládáním základních buněk k sobě. je důsledek SOUMĚRNOSTI ZÁKLADNÍ BUŇKY, která se v něm stále opakuje. SOUMĚRNOST KRYSTALU Stavební částice: Stavební částice krystalů jsou atomy, ionty či molekuly. Podle stavebních částic se rozlišují krystaly: IONTOVÉ ATOMOVÉ MOLEKULOVÉ KOVOVÉ

Iontové krystaly: Základní buňka je složena z PRAVIDELNĚ USPOŘÁDANÝCH IONTŮ. Uspořádání: • Každý ion v krystalu se snaží obklopit co největším počtem iontů opačných. • Vliv na krystalovou strukturu má velikost stavebních částic. Příklad: Základní buňky chloridu cesného a chloridu sodného. Cl- Cs+ Na+ 6 8 5 4 5 2 Cl- 7 6 3 Cs+ 4 1 1 Na. Cl Každý ion obklopuje 3 2 Cs. Cl 6 opačně nabitých iontů. 8 Krystalová struktura chloridu cesného a chloridu sodného.

Molekulový ion: • Ionty nemusí být pouze jednoduché, jako u chloridu sodného. • Mohou být složeny z několika atomů. Příklad: Manganistan draselný je iontová sloučenina s kationtem K+ a aniontem Mn. O 4 - MANGANISTAN DRASELNÝ Struktura: K KMn. O 4 Detail krystalků manganistanu - Mezi draselným kationtem a manganistanovým aniontem působí elektrostatické síly. + MANGANISTANOVÝ ANION Mn. O 4 -

Iontové krystaly: Vlastnosti: Co můžete říci o soli kamenné? Odpovědi: Otázky: §Rozpustnost: Rozpouští se ve vodě? §Barva: Jakou Má bílou mábarvu? §Tvrdost: Jsou krystaly Krystaly soli jsou soli křehké? HALIT – SŮL KAMENNÁ (Na. Cl) • Barva iontových krystalů nemusí být vždy bílá. • BAREVNOST některých je dána KATIONTY KOVŮ. • V tomto případě Cu 2+ (kationty měďnaté). MODRÁ SKALICE (Cu. SO 4. 5 H 2 O) Elektrostatické SÍLY poutající ionty v krystalech jsou VELKÉ. §Co z toho můžete usoudit o teplotách tání iontových krystalů? Odpověď: Teploty tání iontových sloučenin jsou vysoké.

Iontové krystaly: Vodivost: Krystalická Roztok modré modrá skalice Cu. SO ve vodě 4. 5 H 2 O K A T O D A A N O DA m. A Pohyb. Usměrněný iontů je neuspořádaný. pohyb iontů KATIONTY ANIONTY Obvodem prochází elektrický proud. V pevném Roztok stavu je vodivý. je nevodivá. • Síran měďnatý se v roztoku štěpí vlivem rozpouštědla (vody) na volně pohyblivé, kladně a záporně nabité ionty. • Pokud do roztoku vložíme elektrody, vznikne elektrické pole. Kationty poputují ke katodě a anionty k anodě.

Atomové (kovalentní) krystaly: Krystalové struktury jsou tvořeny PRAVIDELNĚ USPOŘÁDANÝMI ATOMY. Příklad: DIAMANT KŘEMEN - RŮŽENÍN Tvořen atomy jednoho prvku, Tvořen atomy více prvků, UHLÍKU KŘEMÍKU A KYSLÍKU Model struktury Základní buňka křemene: struktury diamantu: Opakování tetraedru v mřížce: jeden atom uhlíku je kovalentní vazbou spojen se čtyřmi atomy uhlíku ve vrcholech tetraedru

Atomové (kovalentní) krystaly: Vlastnosti: DIAMANT KŘEMEN - RŮŽENÍN Jsou Tyto látky tyto látky jsou tvrdé? v pevném skupenství velmi tvrdé. Co V obvykle soudítepoužívaných o rozpustnosti rozpouštědlech atomových krystalů? jsou nerozpustné. Tyto látky nevedou elektrický proud. Změna skupenství těchto látek je doprovázena štěpením kovalentních vazeb. Proto mají vysoké teploty tání.

Vlastnosti: Barevnost je velmi rozmanitá. Barevné odrůdy křemene: KŘIŠŤÁL RŮŽENÍN AMETYST CITRÍN ZÁHNĚDA MORION

Molekulové krystaly: Molekulové krystaly jsou složeny z MOLEKUL POUTANÝCH VAN DER WAALSOVÝMI SILAMI nebo VODÍKOVÝMI MŮSTKY. Příklad: prvky (N 2, H 2, O 2, Cl 2, F 2, P 4, S 8) jednoduché oxidy, hydridy, mnohé organické molekuly, Molekulové plynné látky lze za určitých podmínek (teplota a tlak) makromolekuly (bílkoviny, polysacharidy) zkapalnit a kapalinu převést v pevnou látku. Pak můžeme uvažovat i o jejich krystalové struktuře. SÍRA Modely: S FOSFOR

Molekulové krystaly: Vlastnosti: Jsou ovlivňovány vlastnostmi molekul, z kterých jsou složeny: • velké či malé molekuly • polární či nepolární molekuly Teplota tání a varu: Teplota tání a varu závisí na velikosti sil působících mezi molekulami. Jsou Van. Waalsovy der Waalsovy síly a vodíkové můstky síly slabé nebo silné? Van der síly a vodíkové můstky jsou slabé. Jsou proto teploty molekulových krystalů vysoké nebo nízké? Teploty tání jsou tání nízké. Látky se vyznačují těkavostí. (Pokud neobsahují makromolekuly. ) Díky slabým mezimolekulovým silám budou tyto krystaly měkké. U látek s podobnými molekulami roste teplota tání a varu se stoupající molekulovou hmotností: Příklad: Prvek He Ne Ar Kr Xe Rn Teplota tání (0 C) -271 -249 -189 -157 -112 -71 Teplota varu (0 C) -269 -249 -186 -153 -108 -62

Molekulové krystaly: Úloha: Řešení: Rozdělte na polární a nepolární látky: NH 3 Br 2 S 8 Vyberte polární rozpouštědlo: benzín, vápenec, voda Vlastnosti: Rozpustnost a vodivost: Nepolární látky: • jsou nevodivé • rozpouští se v nepolárních rozpouštědlech • vzniklé roztoky jsou opět nevodivé Polární látky: • jsou nevodivé • rozpouští se v polárních rozpouštědlech • rozpouštěním vznikají vlivem disociace vodivé roztoky Příklad: HCl + H 2 O H 3 O+ + Cl- Barvy molekulových krystalů jsou velmi rozmanité. HCl Ar

Vrstevnaté krystaly: Přechod mezi atomovými a molekulovými krystaly tvoří VRSTEVNATÉ KRYSTALY. Příklad: GRAFIT (TUHA) Krystalová struktura: Atomy v jednotlivých vrstvách jsou spojeny kovalentními vazbami. Mezi vrstvami působí van der Waalsovy síly.

Kovové krystaly: Struktura krystalů většiny kovů lze ztvárnit jednoduchým modelem TĚSNĚ USPOŘÁDANÝCH KOULÍ. • Atomy kovu jsou představovány tuhými stejně velkými koulemi. • Jak lze tyto koule uspořádat tak, aby došlo k co nejlepšímu využití prostoru? Krychlová plošně centrovaná buňka Šesterečná buňka Každý ion má 12 nejbližších sousedů. Příklad:

Kovové krystaly: Základní buňkou alkalických kovů je krychlová tělesně centrovaná buňka. Každý ion má 8 nejbližších sousedů. Menším využitím prostoru lze vysvětlit malou hustotu alkalických kovů. Příklad:

Kovové krystaly: Každý atom v krystalu kovu je obklopen tolika sousedy, že s nimi nemůže tvořit lokalizované vazby. Každý atom sodíku má 8 sousedů a 1 valenční elektron. slupka K L M Na sodík Model kovové vazby: (existují i složitější modely kovové vazby) • Krystal kovu se skládá z kationtů rozmístěných v pravidelné prostorové mřížce. • Valenční elektrony jsou volně pohyblivé. • Chovají se podobně, jako částice plynu. Proto jsou někdy nazývány elektronový plyn.

Kovové krystaly: Typické chemické i fyzikální vlastnosti kovů souvisí s vazbou jejich atomů. Kovová vazba: Vlastnosti: kationty v kovové mřížce + volně pohyblivý elektronový plyn • Lesk • Vysoká elektrická a tepelná vodivost • Kujnost • Tažnost Barevnost: I u kovových krystalů nalezneme nejrůznější barvy. MĚĎ ZLATO STŘÍBRO

Amorfní látky: Některé pevné látky nemají krystalickou strukturu, jsou AMORFNÍ neboli BEZTVARÉ. • Uspořádání částic v těchto látkách je nepravidelné, nebo obsahuje malé oblasti s pravidelnou strukturou. • Podobají se ztuhlým kapalinám. Příklad: Sklo, limonit, opál LIMONIT OPÁL Fe 2 O 3. x. H 2 O Si. O 2. n. H 2 O

Některé látky mohou existovat v různých krystalových MODIFIKACÍCH (formách). Tyto formy se liší strukturou. Polymorfie (mnohotvarost): Polymorfní nerosty mají stejné chemické složení, ale rozdílnou strukturu. Příčinou je vznik za různých podmínek (např. teplota a tlak). Příklady: Ca. CO 3: kalcit - aragonit KALCIT ARAGONIT Alotropie: U prvků tento jev nazýváme ALOTROPIE. Příklad: C: diamant - grafit GRAFIT (TUHA) DIAMANT

Izomorfie: Izomorfní minerály mají různé složení, ale stejné (nebo velmi podobné) vlastnosti: • krystalují v téže soustavě • mají tvarově i rozměrově velmi podobné základní buňky • v základních buňkách jsou stavební jednotky uspořádány týmž způsobem • mají podobný vnější tvar krystalů Příklad: uhličitany kalcitové řady MAGNEZIT Mg. CO 3 KALCIT SIDERIT Ca. CO 3 Fe. CO 3