KRYSTALLINSKE FASTE STOFFER: STRUKTUR, EGENSKAPER, TYPER, EKSEMPLER - KJEMI - 2026

De krystallinske faste stoffer er de hvis mikroskopiske strukturer er sortert og adlyder et særegent mønster for et bestemt gitter; for eksempel: kubisk, sekskantet, triklinisk, romboederisk, blant andre.

Disse faste stoffene sies å eksistere som krystaller, og viser fasetter og geometriske design som gjenspeiler hvor ordnede de er inni. Andre eksempler på krystallinske faste stoffer er diamant, kvarts, antracen, tørris, kaliumklorid eller magnesiumoksyd.

En krystallklar stang med brunt sukker. Kilde: Pixabay.

Et velkjent par krystallinske faste stoffer er det med sukker og salt (NaCl). Ved første øyekast viser begge hvite krystaller; men deres egenskaper skiller seg enormt ut. Sukker er et molekylært krystallinsk fast stoff, mens salt er et ionisk krystallinsk fast stoff. Den første består av sukrosemolekyler; og den andre av Na ⁺ og Cl ^- ioner .

Bildet over gir et glimt av hvor lyse sukkerkrystaller kan være. Saltkrystaller er imidlertid ikke langt etter. Selv om sukker og salt virker som brødre, er strukturene deres forskjellige: sukker, som er sukrose, har en monoklinisk struktur; mens salt, en kubisk struktur.

Krystallstruktur av natriumklorid, NaCl

Pulverisert sukker og salt (melis) forblir krystallklart; Krystallene har bare blitt så mye mindre for øynene våre. Krystalliniteten til et fast stoff defineres derfor mer av dets indre struktur, enn av det ytre utseendet eller dets lysstyrke.

Struktur av krystallinske faste stoffer

Ordnede strukturer av krystallinske faste stoffer. Kilde: Gabriel Bolívar.

Krystallinske faste stoffer har bestilt strukturer. Deres geometriske egenskaper vil avhenge av hvilken type krystallinsk gitter de tilhører, som igjen projiseres eksternt i form av krystallen (krystallinsk system). Det øverste bildet illustrerer to viktige konsepter av slike strukturer: periodisitet og krystallkorn.

Den romlige rekkefølgen av partiklene i et krystallinsk fast stoff er periodisk; det vil si at den gjentar seg om og om igjen i alle retninger. Dette skaper sitt eget strukturelle mønster for hver fast og krystallgitter; for eksempel er det her salt og sukker begynner å differensiere utover deres kjemiske natur.

I A er rombene arrangert for å gi opphav til et større romb. Hver lilla rhombus representerer en partikkel eller et sett med partikler (atomer, ioner eller molekyler). Dermed kan en makroskopisk krystall av A forventes å ha et romhøytalt utseende.

I mellomtiden er rhombusene ordnet på en slik måte at de kommer fra krystallkorn; dette er veldig små krystaller (krystallitter). B sies da å være et polykrystallinsk fast stoff; det vil si at den dannes ved agglomerering av flere krystallitter.

Avslutningsvis kan et fast stoff være ganske enkelt krystallinsk (A) eller polykrystallinsk (B); A danner krystaller, mens B polykrystaller.

Egenskaper

Egenskapene til krystallinske faste stoffer avhenger av deres krystalltype. Det er allerede kjent at strukturene deres er ordnede, og at de også har en tendens til å presentere lyse funksjoner som elskere av mineraler blir forelsket i. Imidlertid ble det nevnt at et pulverformig fast stoff, til og med "av", også kan klassifiseres som krystallinsk.

Måten deres partikler er geografisk orientert gjør at de kan ha noen viktige egenskaper for karakteriseringen. For eksempel er krystallinske faste stoffer i stand til diffraksjon av røntgenstråler, og skaper diffraksjonsspektre hvorfra den mikroskopiske strukturen til en krystall kan bestemmes.

Fordi strukturen er periodisk, diffunderer varmen på samme måte gjennom det faste stoffet; så lenge det ikke er noen urenheter involvert. Dermed er smeltepunktene for et krystallinsk fast stoff konstante og varierer ikke uansett hvordan de måles.

Typer av krystallinske faste stoffer

Typene krystallinske faste stoffer er basert på hvilken type partikler de er laget av og hva deres interaksjon eller bindinger er. Det er i hovedsak fire typer: ioniske, metalliske, molekylære og kovalente nettverk.

Selv når de presenterer en viss grad av urenheter, fortsetter de å være krystallinske, selv om deres egenskaper er påvirket, og de viser ikke de samme verdiene som forventes for et rent faststoff.

Ionics

Salt er et eksempel på et ionisk krystallinsk fast stoff, da det er sammensatt av Na ⁺ og Cl ^- ioner . Derfor styrer den ioniske bindingen i denne typen faste stoffer: det er de elektrostatiske kreftene som styrer den strukturelle ordenen.

metallic

Alle metalliske atomer danner metalliske krystaller. Dette betyr at for eksempel en sølvgaffel er et konglomerat av smeltede sølvkrystaller. Den indre eller mikroskopiske strukturen er den samme i hver tomme av objektet, og forblir uendret fra gaffelhåndtaket til spissen av tennene.

Molecular

Sukker er et eksempel på et molekylært krystallinsk fast stoff, da det består av sukrosemolekyler. Derfor består denne typen faste stoffer av molekyler, som gjennom deres intermolekylære interaksjoner (og ikke kovalente bindinger) klarer å etablere en ordnet struktur.

Kovalente nettverk

Endelig har vi de krystallinske faste stoffer fra kovalente nettverk. Kovalente bindinger dominerer i dem, da de er ansvarlige for å etablere en orden og holde atomene sterkt fast i sine respektive romlige posisjoner. Vi snakker ikke om ioner, atomer eller molekyler, men om tredimensjonale nettverk.

eksempler

Deretter og til slutt vil noen eksempler bli sitert for hver av typene krystallinske faste stoffer.

Ionics

Alle salter er ioniske faste stoffer. På samme måte er det sulfider, hydroksider, oksider, halogenider og andre forbindelser som også er sammensatt av ioner, eller deres interaksjoner er i det vesentlige ioniske. Så vi har:

-KCl

-Sak ₄

-Ba (OH) ₂

-SAK ₄

-FeCl ₃

-Na ₂ S

MgO

-CaF ₂

-NaHCO ₃

- (NH ₄ ) ₂ CrO ₄

I tillegg til disse eksemplene regnes det store flertallet av mineraler som ioniske krystallinske faste stoffer.

metallic

Ethvert metallisk element forekommer naturlig som metalliske krystaller. Noen av dem er:

-Kobber

-Jern

-Aluminium

Krom

-Metallhydrogen (under utenkelig trykk)

-Tungsten

-Zirconium

titan

-Magnesium

-Natrium

Molecular

Det finnes et stort utvalg av molekylære krystallinske faste stoffer. Praktisk talt enhver organisk forbindelse som stivner vil etablere krystaller hvis dens renhet er høy, eller hvis strukturen ikke er for intrikat. Så vi har:

-Ice (H ₂ O)

-Tørk is (CO ₂ )

-Jeg ₂

-P ₄

-S ₈ (og dens polymorfer)

-anthracene

-Fast oksygen

-Solid ammoniakk

-Phenolphthalein

-Bensoesyre

Kovalente nettverk

Og til slutt, blant noen krystallinske faste stoffer i kovalente nettverk har vi:

-Diamant

grafitt

-Karbon nanorør

-Fullerenos

-Quartz

-Silicon

-Germanium

-Boronnitrid

Fra denne listen kan karbon nanorør og fullerener også betraktes som molekylære krystallinske faste stoffer. Dette skyldes at selv om de består av kovalent bundne karbonatomer, definerer de enheter som kan visualiseres som makromolekyler (fotballkuler og rør).

referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
2. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2020). Krystall. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
4. Kjemi LibreTexts. (16. juni 2019). Krystallinske og amorfe faste stoffer. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
5. Rachel Bernstein & Anthony Carpi. (2020). Egenskaper til faste stoffer. Gjenopprettet fra: visionlearning.com