Твердые вещества

Твердые вещества образуют тела, которые имеют объем (в отличие от газов) и форму (в отличие от газов и жидкостей). Объем и форма тела возникают в следствие того, что частицы не могут свободно перемещаться относительно друг друга.

Твердые тела отличаются между собой по плотности, цвету, пластичности, электропроводности и другим свойствам. Подавляющее большинство твердых веществ при нагревании плавятся, переходя в жидкость, однако некоторые сразу переходят в газ, т. е. возгоняются (иод), или разлагаются на другие вещества (малахит).

Твердые вещества делят на аморфные и кристаллические. В аморфных веществах отдельные частицы расположены хаотично, т. е. в них нет определенной структуры. При нагревании аморфные вещества плавятся в промежутке температур, а не строго при определенной. К аморфным веществам относятся стекло, смола и др.

Большинство твердых веществ являются кристаллическими. В них частицы расположены строго определенно, в узлах кристаллической решетки. Геометрия кристаллической решетки может быть разная для разных веществ. Это могут быть кубы (поваренная соль), шестигранники (лед) и т. д.

Кристаллические решетки бывают четырех типов: атомные, ионные, металлические и молекулярные. В их узлах соответственно находятся атомы, ионы, положительно заряженные ионы атомов металла или молекулы. Для каждого типа характерны свои свойства.

Атомы в атомной кристаллической решетке связаны ковалентной связью. Такая связь очень прочная, и, следовательно, вещества имеют высокие температуры плавления и кипения. Примерами веществ с атомной кристаллической решеткой являются алмаз, кварц.

В узлах ионной кристаллической решетки чередуются положительно и отрицательно заряженные ионы, которые удерживаются друг с другом электростатическим притяжением. Такие решетки образуются в твердых веществах с ионной связью (солях, щелочах, основных оксидах). Примером вещества с ионной кристаллической решеткой является поваренная соль (NaCl). Многие вещества с ионной решеткой хорошо растворяются в воде. Однако связь в них достаточно прочная, поэтому они тугоплавки и нелетучи (как следствие, не имеют запаха). Ток не проводят, так как нет свободных электронов. Ионная кристаллическая решетка обуславливает хрупкость веществ, так как любой сдвиг в решетки приводит к возникновению сил отталкивания.

В металлической кристаллической решетке в узлах расположены только положительно заряженные ионы металлов, между которыми движутся свободные электроны. Именно поэтому металлы хорошо проводят электричество и тепло.

В молекулярной кристаллической решетке связь между молекулами в узлах слабая. Такие вещества легко плавятся (например, сахар, лед) и кипят. Обычно имеют запах, т. к. летучи.