KRISTALLINE FESTSTOFFE: STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, TYPEN, BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Die kristallinen Feststoffe sind solche, deren mikroskopische Strukturen sortiert sind und einem bestimmten Muster für ein bestimmtes Gitter folgen; Zum Beispiel: kubisch, hexagonal, triklin, rhomboedrisch, unter anderem.

Diese Feststoffe sollen als Kristalle existieren und Facetten und geometrische Muster aufweisen, die widerspiegeln, wie ordentlich sie sich im Inneren befinden. Andere Beispiele für kristalline Feststoffe sind Diamant, Quarz, Anthracen, Trockeneis, Kaliumchlorid oder Magnesiumoxid.

Eine kristallklare Tafel braunen Zuckers. Quelle: Pixabay.

Ein bekanntes Paar kristalliner Feststoffe ist das von Zucker und Salz (NaCl). Beide zeigen auf den ersten Blick weiße Kristalle; aber ihre Eigenschaften unterscheiden sich enorm. Zucker ist ein molekularer kristalliner Feststoff, während Salz ein ionischer kristalliner Feststoff ist. Die erste besteht aus Saccharosemolekülen; und die zweite von Na ^{+ -} und Cl ^- -Ionen .

Das Bild oben gibt einen Einblick, wie hell Zuckerkristalle sein können. Salzkristalle sind jedoch nicht weit dahinter. Obwohl Zucker und Salz wie Brüder erscheinen, sind ihre Strukturen unterschiedlich: Zucker, der Saccharose ist, hat eine monokline Struktur; während Salz eine kubische Struktur.

Kristallstruktur von Natriumchlorid, NaCl

Puderzucker und Salz (Zuckerguss) bleiben kristallklar; Seine Kristalle sind für unsere Augen nur so viel kleiner geworden. Die Kristallinität eines Feststoffs wird daher mehr durch seine innere Struktur als durch sein äußeres Erscheinungsbild oder seine Helligkeit definiert.

Struktur kristalliner Feststoffe

Ordentliche Strukturen kristalliner Feststoffe. Quelle: Gabriel Bolívar.

Kristalline Feststoffe haben geordnete Strukturen. Ihre geometrischen Eigenschaften hängen von der Art des Kristallgitters ab, zu dem sie gehören, das wiederum in Form des Kristalls (kristallines System) nach außen projiziert wird. Das obere Bild zeigt zwei wichtige Konzepte solcher Strukturen: Periodizität und kristalline Körner.

Die räumliche Ordnung der Teilchen eines kristallinen Feststoffs ist periodisch; das heißt, es wiederholt sich immer und immer wieder in alle Richtungen. Dies erzeugt ein eigenes Strukturmuster für jedes Festkörper- und Kristallgitter; Hier beginnen sich beispielsweise Salz und Zucker über ihre chemische Natur hinaus zu unterscheiden.

In A sind die Rauten so angeordnet, dass eine größere Raute entsteht. Jede lila Raute repräsentiert ein Teilchen oder eine Reihe von Teilchen (Atome, Ionen oder Moleküle). Daher kann erwartet werden, dass ein makroskopischer Kristall von A ein rhomboedrisches Aussehen hat.

Währenddessen sind in B die Rauten so angeordnet, dass sie kristalline Körner bilden; Dies sind sehr kleine Kristalle (Kristallite). B soll dann ein polykristalliner Feststoff sein; das heißt, es wird durch Agglomeration mehrerer Kristallite gebildet.

Zusammenfassend kann ein Feststoff einfach kristallin (A) oder polykristallin (B) sein; A bildet Kristalle, während B Polykristalle.

Eigenschaften

Die Eigenschaften kristalliner Feststoffe hängen von ihrer Kristallart ab. Es ist bereits bekannt, dass ihre Strukturen ordentlich sind und dass sie auch helle Merkmale aufweisen, in die sich Liebhaber von Mineralien verlieben. Es wurde jedoch erwähnt, dass ein pulverförmiger Feststoff, auch "aus", auch als kristallin klassifiziert werden kann.

Die Art und Weise, wie ihre Partikel räumlich ausgerichtet sind, ermöglicht es ihnen, einige wichtige Eigenschaften für ihre Charakterisierung zu haben. Beispielsweise können kristalline Feststoffe Röntgenstrahlen beugen, wodurch Beugungsspektren erzeugt werden, aus denen die mikroskopische Struktur eines Kristalls bestimmt werden kann.

Da die Struktur periodisch ist, diffundiert die Wärme auf die gleiche Weise durch den Feststoff. solange keine Verunreinigungen vorhanden sind. Somit sind die Schmelzpunkte für einen kristallinen Feststoff konstant und variieren nicht, egal wie sie gemessen werden.

Arten von kristallinen Feststoffen

Die Arten der kristallinen Feststoffe basieren darauf, aus welcher Art von Partikeln sie bestehen und welche Wechselwirkungen oder Bindungen sie haben. Es gibt im Wesentlichen vier Typen: ionische, metallische, molekulare und kovalente Netzwerke.

Selbst wenn sie einen bestimmten Grad an Verunreinigungen aufweisen, bleiben sie kristallin, obwohl ihre Eigenschaften beeinträchtigt sind und sie nicht die gleichen Werte zeigen, die für einen reinen Feststoff erwartet werden.

Ionics

Salz ist ein Beispiel für einen ionischen kristallinen Feststoff, da es aus Na ^{+ -} und Cl ^- -Ionen besteht . Daher regiert bei dieser Art von Festkörpern die Ionenbindung: Es sind die elektrostatischen Kräfte, die die strukturelle Ordnung bestimmen.

Metallisch

Alle Metallatome bilden Metallkristalle. Dies bedeutet, dass beispielsweise eine Silbergabel ein Konglomerat aus geschmolzenen Silberkristallen ist. Die innere oder mikroskopische Struktur ist in jedem Zentimeter des Objekts gleich und bleibt vom Gabelgriff bis zur Zahnspitze unverändert.

Molekular

Zucker ist ein Beispiel für einen molekularen kristallinen Feststoff, da er aus Saccharosemolekülen besteht. Daher besteht diese Art von Feststoff aus Molekülen, die durch ihre intermolekularen Wechselwirkungen (und nicht durch kovalente Bindungen) eine geordnete Struktur herstellen können.

Kovalente Netzwerke

Schließlich haben wir die kristallinen Feststoffe kovalenter Netzwerke. In ihnen überwiegen kovalente Bindungen, da sie dafür verantwortlich sind, eine Ordnung herzustellen und die Atome in ihren jeweiligen räumlichen Positionen fest zu halten. Wir sprechen nicht von Ionen, Atomen oder Molekülen, sondern von dreidimensionalen Netzwerken.

Beispiele

Als nächstes und schließlich werden einige Beispiele für jede der Arten von kristallinen Feststoffen angeführt.

Ionics

Alle Salze sind ionische Feststoffe. Ebenso gibt es Sulfide, Hydroxide, Oxide, Halogenide und andere Verbindungen, die ebenfalls aus Ionen bestehen, oder deren Wechselwirkungen sind im wesentlichen ionisch. Also haben wir:

-KCl

-Fall ₄

-Ba (OH) ₂

-FALL ₄

-FeCl ₃

-Na ₂ S.

-MgO

-CaF ₂

-NaHCO ₃

- (NH ₄ ) ₂ CrO ₄

Zusätzlich zu diesen Beispielen wird die überwiegende Mehrheit der Mineralien als ionische kristalline Feststoffe betrachtet.

Metallisch

Jedes metallische Element kommt auf natürliche Weise als metallische Kristalle vor. Einige von ihnen sind:

-Kupfer

-Eisen

-Aluminium

-Chrom

-Metallwasserstoff (unter unvorstellbaren Drücken)

-Wolfram

-Zirkonium

-Titan

-Magnesium

-Natrium

Molekular

Es gibt eine Vielzahl molekularer kristalliner Feststoffe. Praktisch jede organische Verbindung, die sich verfestigt, kann Kristalle bilden, wenn ihre Reinheit hoch ist oder wenn ihre Struktur nicht zu kompliziert ist. Also haben wir:

-Eis (H ₂ O)

-Trockeneis (CO ₂ )

-I ₂

-P ₄

-S ₈ (und seine Polymorphe)

-Anthracen

-Solid Sauerstoff

- Festes Ammoniak

-Phenolphthalein

-Benzoesäure

Kovalente Netzwerke

Und schließlich haben wir unter einigen kristallinen Festkörpern kovalenter Netzwerke:

-Diamant

-Graphit

-Kohlenstoff-Nanoröhren

-Fullerenos

-Quarz

-Silizium

-Germanium

-Bornitrid

Aus dieser Liste könnten Kohlenstoffnanoröhren und Fullerene auch als molekulare kristalline Feststoffe betrachtet werden. Dies liegt daran, dass sie, obwohl sie aus kovalent gebundenen Kohlenstoffatomen bestehen, Einheiten definieren, die als Makromoleküle (Fußbälle und Röhren) sichtbar gemacht werden können.

Verweise

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