#Hemija

Lekcija: Atomske, molekulske i jonske kristalne rešetke

Pri normalnim uslovima (sobnoj temperaturi i atmosferskom pritisku), supstance mogu postojati u nekom od tri agregatna stanja: gasovitom, tečnom i čvrstom.

Agregatno stanje supstance zavisi od jačine sile privlačenja između čestica koje tu supstancu čine.

Poznata su nam još dva agregatna stanja.

Najzastupljenije stanje u svemiru je stanje plazme. Najjednostavnije rečeno, ovo stanje predstavlja jonizovani gas. Mnoge supstance mogu da budu u ovom stanju, ali pod specifičnim uslovima i dodatkom ogromne količine energije. U Suncu i drugim zvezdama, vodonik je u stanju plazme. Na Zemlji, u olujnim noćima možemo da vidimo azot u stanju plazme i to je munja. Plemeniti gasovi, poput neona, takođe mogu da budu u stanju plazme i to smo iskoristili za svetleće reklame, a tako funkcioniše i Teslina kugla (na slici).

Još jedno stanje je Boze-Ajnštajnov kondenzat. Ono postoji na izuzetno niskim temperaturama, blizu apsolutne nule (-273^oC) i tada supstanca postaje supertečna, sa maksimalnom toplotnom provodljivošću.

Gasovito agregatno stanje

Iako će nam izgledati kao da su posude u sledećim ogledima prazne, ispostaviće se da su pune i to zapaljivog gasa.

Nisu svi gasovi bezbojni. Neki su i obojeni i ima ih raznih boja.

saren_gas

Ali, kakve god da su boje, zajedničko za sve njih je da su sile između čestica, koje ih čine, veoma slabe. Čestice koje čine gasove su molekuli, a u slučaju plemenitih gasova to su slobodni atomi.

Gasovi nemaju stalnu zapreminu i oblik.

Tečno agregatno stanje

Privlačne sile između čestica, koje čine tečnosti, jače su nego one kod gasova. Međumolekulska rastojanja su zato kraća. Molekuli tečnosti vezuju se u manje grupe, koje se kreću različito. Zato tečnosti nemaju stalan oblik, ali imaju stalnu zapreminu.

tri_tecnosti

Čvrsto agregatno stanje

Između čestica supstanci koje izgrađuju čvrsta tela (a to mogu biti atomi, molekuli ili joni), privlačne sile su dovoljno jake da te čestice ne mogu da se kreću. One samo osciluju oko ravnotežnih položaja. Čvrsta tela imaju stalan oblik i zapreminu.

puzici

Plastelin je mekan i od njega možemo da pravimo razne kreativne skulpture, ali i dalje je u čvrstom agregatnom stanju i njegove čestice ne mogu da se kreću.

Da ponovimo:

V i O

Još jednom. Sledeći gif prikazuje privlačne sile između čestica i kretanje tih čestica.

Čvrste supstance imaju različito uređene čestice.

Amorfne supstance su one u kojima čestice nemaju uređen položaj.

Kristalne supstance su one u kojima su čestice pravilno raspoređene.

Quartz vs Glass

Amorfne i kristalne supstance imaju različita svojstva. Recimo, staklo je prilično krto i njegova tvrdoća po Mosovoj skali (skala za tvrdoću materijala) iznosi 5,5. Kvarc ima veću specifičnu težinu i prema Mosovoj skali, njegova tvrdoća iznosi 7.

Raspored čestica u pravilna geometrijska tela, naziva se kristalna rešetka. Kristalne rešetke mogu da grade atomi, molekuli i joni.

Atomske kristalne rešetke

Atomi pojedinih elemenata grade kristalne rešetke. Primer među nemetalima je ugljenik. On gradi lepe kristale, koje znamo kao dijamante.

Diamonds

Metali grade poseban tip kristalne rešetke, koji se zove metalna rešetka. Ona je sačinjena iz atoma i jona, između kojih se kreću elektroni. To je razlog zašto su metali dobri provodnici električne struje i toplote.

Al-bs

Metalna rešetka aluminijuma.

Molekulske kristalne rešetke

Na niskim temperaturama voda se smrzava, da bi na O^oC prešla u čvrsto agregatno stanje. Tada se molekuli vode pravilno raspoređuju...

anim-freezing

...gradeći kristalnu rešetku i prelepe kristale.

pahulje

Molekulske kristalne rešetke gradi i šećer, koji možemo pronaći u kuhinji.

Jonske kristalne rešetke

Ove kristalne rešetke grade jonska jedinjenja. Razmeštaj jona u prostoru može biti različit, a zavisi od vrste jona. Na slici je predstavljena kristalna rešetka kalcijum-fluorida, CaF₂.

CaF2 fluorite

Zelene kuglice predstavljaju jone fluora, a plave jone kalcijuma.

U prirodi se mogu naći prelepi kristali. Prvi u ovoj galeriji je bizmut, koji ima metalnu rešetku. Bizmut se na vazduhu prevlači zaštitnim slojem, koji na neobičan način odbija svetlost i zato izgleda tako šaren.

Bismuth+crystals