Виды решеток: Типы кристаллических решёток — урок. Химия, 8 класс.

Кристаллическая решетка — что это? Типы и свойства

Поможем понять и полюбить химию

Начать учиться

У каждого вещества есть набор физических свойств. Например, соли легко растворяются в воде и проводят электрический ток, а металлы имеют характерный блеск и ковкость. Такие характеристики зависят от строения вещества — от его кристаллической решетки. В этом материале мы расскажем о видах кристаллических решеток и о том, какие свойства придает веществу каждая из них.

Что такое кристаллическая решетка

Как известно, все вещества состоят из частиц — атомов, которые могут располагаться хаотично или в определенном порядке. У аморфных веществ частицы расположены беспорядочно, а у кристаллических они образуют определенную структуру. Эта структура называется кристаллической решеткой. Она определяет такие характеристики вещества, как твердость, хрупкость, температура кипения и/или плавления, пластичность, растворимость, электропроводность и т. д.

Кристаллическая решетка — это внутренняя структура кристалла, порядок взаимного расположения атомов, ионов или молекул. Точки, в которых находятся эти частицы, называются узлами решетки.

Частицы удерживаются на своих местах благодаря химическим связям между ними. В зависимости от того, какой вид связи удерживает атомы или ионы данного вещества, в химии выделяют основные типы кристаллических решеток:

• атомная (ковалентные связи),

• молекулярная (ковалентные связи и притяжение между молекулами),

• металлическая (металлические связи),

• ионная (ионные связи).

Важно!

Не путайте эти два понятия — кристаллическая решетка и химическая связь. Тип решетки говорит о том, как расположены атомы/ионы в молекуле вещества, а тип связи — по какому принципу они между собой взаимодействуют.

Практикующий детский психолог Екатерина Мурашова

Бесплатный курс для современных мам и пап от Екатерины Мурашовой. Запишитесь и участвуйте в розыгрыше 8 уроков

Атомная кристаллическая решетка

Согласно своему названию, атомная кристаллическая решетка

— это структура, в узлах которой расположены атомы. Они взаимодействуют с помощью ковалентных связей, то есть один атом отдает другому свободный электрон или же электроны из разных атомов образуют общую пару. В кристаллах с атомной решеткой частицы прочно связаны, что обуславливает ряд физических характеристик.

Свойства веществ с атомной решеткой:

• прочность,

• твердость,

• неспособность к растворению в воде,

• высокая температура кипения и плавления.

К примеру, атомную кристаллическую решетку имеет алмаз — самый твердый минерал в мире.

Другие примеры: германий Ge, кремний Si, нитрид бора BN, карборунд SiC.

Лайфхак

Если нужно рассказать о свойствах веществ с атомной кристаллической решеткой, достаточно вспомнить песок и перечислить его характеристики.

Молекулярная кристаллическая решетка

Как и в предыдущей группе, в этой находятся вещества с ковалентными связями между атомами. Но физические характеристики этих веществ совершенно иные — они легко плавятся, превращаются в жидкость, растворяются в воде. Почему так происходит? Все дело в том, что здесь кристаллы строятся не из атомов, а из молекул.

Молекулярная кристаллическая решетка — это структура, в узлах которой находятся не атомы, а молекулы.

Внутри молекул атомы имеют прочные ковалентные связи, но сами молекулы связаны между собой слабо.

Поэтому кристаллы таких веществ непрочные и легко распадаются.

Молекулярная кристаллическая решетка характерна для воды. При комнатной температуре это жидкость, но стоит нагреть ее до температуры кипения (которая сравнительно низка), как она тут же начинает превращаться в пар, т. е. переходит в газообразное состояние.

Некоторые молекулярные вещества — например, сухой лед CO₂, способны преобразоваться в газ сразу из твердого состояния, минуя жидкое (данный процесс называется возгонкой).

Свойства молекулярных веществ:

• небольшая твердость;

• низкая прочность;

• легкоплавкость;

• летучесть;

• у некоторых — наличие запаха.

Помимо воды к веществам с молекулярной кристаллической решеткой относятся аммиак NH₃, гелий He, радон Rn, йод I, азот N₂ и другие. Все благородные газы — молекулярные вещества. Также к этой группе принадлежит и большинство органических соединений (например, сахар).

Ионная кристаллическая решетка

Как известно, при ионной химической связи один атом отдает другому ионы и приобретает положительный заряд, в то время как принимающий атом заряжается отрицательно. В итоге появляются разноименно заряженные ионы, из которых и состоит структура кристалла.

Ионная решетка — это кристаллическая структура, в узловых точках которой находятся ионы, связанные взаимным притяжением.

Ионную кристаллическую решетку имеют практически все соли, типичным представителем можно считать поваренную соль NaCl. О ней стоит вспомнить, если нужно перечислить физические характеристики этой группы. Также ионную решетку имеют щелочи и оксиды активных металлов.

Свойства веществ с ионной структурой:

Примеры веществ с ионной кристаллической решеткой: оксид кальция CaO, оксид магния MgO, хлорид аммония NH₄Cl, хлорид магния MgCl₂, оксид лития Li₂O и другие.

Металлическая кристаллическая решетка

Для начала вспомним, как проходит металлическая химическая связь. В молекуле металла свободные отрицательно заряженные электроны перемещаются от одного иона к другому и соединяются с некоторыми из них, а после отрываются и мигрируют дальше. В результате получается кристалл, в котором ионы превращаются в атомы и наоборот.

Металлическая кристаллическая решетка — это структура, которая состоит из ионов и атомов металла, а между ними свободно передвигаются электроны. Как несложно догадаться, она характерна лишь для металлов и сплавов.

Свободные электроны, мигрирующие между узлами решетки, образуют электронное облако, которое под воздействием электротока приходит в направленное движение. Это объясняет такое свойство металлов, как электрическая проводимость.

В химии типичным примером вещества, которое имеет металлическую кристаллическую решетку, считается медь. Она очень ковкая, пластичная, имеет высокую тепло- и электропроводность. Впрочем, все металлы ярко демонстрируют эти характеристики, поэтому назвать физические свойства данной группы несложно.

Свойства веществ с металлической кристаллической решеткой:

При этом температура плавления веществ может существенно различаться. Например, у ртути это −38,9°С, а у бериллия целых +1287°С.

Подведем итог: о характеристиках разных типов кристаллических решеток расскажет таблица.

Тип решетки	Частицы в узлах решетки	Тип связи между частицами	Примеры веществ	Физические свойства веществ
Атомная	Атомы	Ковалентная связь	Твердые неметаллы: графит, кремний, бор, германий и другие.	При обычных условиях прочные и твердые, тугоплавкие, нерастворимые в воде, нелетучие.
Молекулярная	Молекулы	Силы притяжения между молекулами	Вещества, образующие маленькие молекулы (CO2, Cl2, H2O), благородные газы, органические вещества.	При обычные условиях — газы или жидкости. Легкоплавкие, летучие, некоторые способны к возгонке.
Ионная	Ионы	Ионная связь	Соли, большая часть органических соединений, оксиды, щелочи.	Твердые, тугоплавкие, хрупкие, нелетучие, растворимы в воде, способны проводить электроток.
Металлическая	Атомы и ионы	Металлическая связь	Все металлы и сплавы.	Твердые (кроме ртути), ковкие, имеют блеск, отличаются теплопроводностью, электропроводностью.

Строение и агрегатное состояние веществ

Выделяют три агрегатных состояния: твердое тело, жидкость и газ. Каждое из них предполагает определенное расположение частиц. Ниже мы расскажем подробнее, как связаны в химии кристаллическая решетка и агрегатное состояние вещества, а пока осветим общие закономерности.

• Если частицы хаотично движутся, а расстояние между ними многократно превышает их собственные размеры — это газ. За счет большой удаленности друг от друга молекулы и атомы в таком веществе слабо взаимодействуют между собой.

• Если частицы расположены все так же беспорядочно, но на небольшом расстоянии друг от друга — это жидкость. В жидком состоянии вещества его молекулы и атомы имеют более прочные связи, которые сложнее разорвать.

• Если частицы собраны близко друг к другу и в определенном порядке — это твердое тело. В таком состоянии связи между ними наиболее прочны. Частицы могут двигаться только в пределах своего расположения и почти не перемещаются в пространстве.

Большинство веществ могут находиться и в твердом, и в жидком, и газообразном состоянии, а в зависимости от давления и температуры легко переходить из одного в другое. Типичный пример — вода, которая при нагревании превращается в пар, а при остывании становится твердым льдом.

Как определить кристаллическую решетку

Как понятно из предыдущего материала, строение вещества, его состав и физические характеристики тесно связаны. Поэтому для определения вида кристаллической решетки можно руководствоваться теми данными, которые у нас есть. Как правило, известен состав вещества, а значит, мы можем сделать вывод о химических связях внутри его молекулы, что позволит в свою очередь предположить тип решетки.

Также можно провести быстрый анализ:

• если это неметалл, который при комнатной температуре представляет собой твердое тело — скорее всего он имеет атомную решетку;

• если в обычных условиях это жидкость или газ либо речь об органическом веществе — предполагаем молекулярную решетку;

• если это соль либо щелочь — кристаллы имеют ионную решетку;

• если это металл или сплав — решетка точно будет металлической.

Вопросы для самопроверки:

1. Назовите виды кристаллических решеток.

2. Чем отличается кристаллическая решетка от химической связи?

3. Назовите примеры веществ с металлической кристаллической решеткой, с ионной, атомной и молекулярной.

4. Выберите лишнее вещество: молекулярную кристаллическую решетку имеет вода, поваренная соль, аргон, криптон.

5. Какое строение вещества придает ему высокую электропроводность?

6. Какое строение кристалла может придать веществу способность к возгонке?

Яна Кононенко

К предыдущей статье

208.1K

Химическая связь

К следующей статье

Массовая доля

Получите план обучения, который поможет понять и полюбить химию

На вводном уроке с методистом

1. Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению

2. Расскажем, как проходят занятия

3. Подберём курс

Типы и виды решеток на окна

Виды решеток: По способу открывания По форме По месту установки По способу монтажа По способу изготовления  По назначению

Решётки на окна очень востребованы, и производители научились изготавливать решётки разных типов, чтобы они идеально подходили к разным окнам, разным зданиям и разным условиям эксплуатации.

Конструкцию любого типа можно заказать на заводе «Двери Про». Мастера завода посоветуют оптимальный тип модели и способ монтажа.

По способу открывания

Глухие	наглухо монтируются в стену и не допускают открывания. Они считаются наиболее надёжными, но мешают покинуть здание через оконный проём в случае пожара
Открывающиеся	допускают открывание створок в случае необходимости. Они считаются менее надёжными, чем глухие, но облегчают эвакуацию в случае чрезвычайной ситуации
Складные	также допускают открывание, но не распахиваются, а складываются гармошкой. Конструкция требует регулярной смазки клёпочных соединений. Плюсом можно назвать возможность сделать решётку почти незаметной в открытом состоянии
Раздвижные	открываются раздвиганием створок в стороны. Это очень удобно, когда места для распахивания створок в помещении нет. Обычно раздвижные модели устанавливаются внутри здания
Запирающиеся	конструкции, запирающиеся на замки и открывающиеся изнутри. Любые модели, допускающие открывание створок, можно назвать запирающимися. Устанавливают такие решетки на балкон и на окна

  

Наша компания производит следующие типы решеток: 

• глухие решетки (сварные и кованые).
• решетки с французским изгибом (сварные и кованые).
• открывающиеся решетки (сварные и кованые).
• распашные решетки с двумя створками (сварные и кованые). 

Опционально для открывающихся решеток мы можем установить замок замок «САМ» 731.
В нашем каталоге представлены эскизы рисунков, цены, дополнительные услуги. Переходите в Каталог решеток на окна».

По форме 

• Простые плоские решётки устанавливаются параллельно окну на небольшом расстоянии от него. 
• Выпуклые решётки могут иметь форму бочонка или другую выпуклую форму. Удобны на округлых зданиях и зданиях с башнями. Допускают установку кормушек, объёмных градусников или других предметов между окном и изделием. 
• Дутые решётки для цветов имеют французский изгиб в нижней части, который может служить опорой для горшков с цветами. Это становится дополнительным украшением экстерьера и удобно в быту.
• Решётки для подоконника имеют выпуклость для подоконника в нижней части и монтируются под подоконником. Это позволяет использовать полезное место на подоконнике.

  

По месту установки

• Внутренние решетки монтируются на окна с внутренней стороны здания. Их удобнее открывать в экстренной ситуации. 
• Наружные решетки устанавливаются снаружи перед окном. Являются элементом декора здания и защитой от злоумышленников.

По способу монтажа

• Накладные модели устанавливаются наложением на оконный проём, слегка перекрывая его. Решётки на пластиковые окна обычно устанавливаются таким способом для того, чтобы не повредить пластик сваркой. Накладные решётки для дачи хороши для деревянных домов. 
• Съёмные крепятся болтами, возможно откручивание болтов и снятие металлоконструкций. Легкосъёмные изделия рекомендованы правилами пожарной безопасности. 
• Решётки, приваренные к анкерам в торцах оконного проёма, считаются самыми взломостойкими.
   

По способу изготовления

• Сварные решетки на окна – металлоконструкции, в которых все элементы соединены между собой сваркой. Это недорогой и удобный вариант. 
• Кованые решетки изготавливаются методом ковки металла. Считаются наиболее прочными и красивыми. Ковка позволяет создать эксклюзивный дизайн.

По назначению

• Декоративные решётки украшают здание снаружи, но слабо защищают его от взлома. 
• Антивандальные решётки призваны защищать здание от проникновения злоумышленников через оконные проёмы.
   

Дифракционные решетки для спектрометрии | Rainbow Symphony

Дифракция — это изгиб волны, когда она проходит за угол или через отверстие. Это явление лучше всего наблюдать с помощью призменного эксперимента или двухщелевого эксперимента Юнга. В эксперименте с призмой белый свет проходит через призму и просматривается на белом экране, когда он выходит из призмы.

На белом экране вы увидите набор цветов, поскольку каждая длина волны в видимом спектре изгибается в разной степени, эффективно разделяя белый свет на составляющие его цвета. Эксперимент Янга с двойной щелью демонстрирует тот же принцип, пропуская свет через маленькую щель и наблюдая свет на экране, когда он выходит с другой стороны.

Открытие дифракции света имело монументальное значение для оптической физики, поскольку оно доказало корпускулярно-волновой дуализм света. То есть было доказано, что свет проявляет свойства как волн, так и частиц. В этом блоге мы рассказываем о применении дифракционных решеток для инструментов спектрометрии в современных технологиях.

Что такое дифракционная решетка?

Разработанные на основе эксперимента Юнга с двумя щелями, дифракционные решетки являются предпочтительным методом рассеяния света во многих спектрометрах. Дифракционная решетка — это устройство, которое расщепляет электромагнитное излучение на составляющие его длины волн. В двух словах, дифракционная решетка состоит из щелей различной ширины, соответствующих длинам волн различных цветов видимого спектра. Когда белый свет падает на решетку, составляющие его цвета разделяются, поскольку они преломляются через щель, которая соответствует их соответствующим длинам волн.

Несмотря на то, что дифракционные решетки для приборов спектрометрии представляют собой довольно простые устройства, они прочно вошли в современную спектрометрию и сформировали технологию нашей жизни.

Спектрометрия

Открытие дифракции положило начало научной области спектроскопии, изучению взаимодействия материи и электромагнитного излучения. С тех пор дифракционные решетки внесли значительный вклад в современную науку и включены во многие распространенные инструменты спектрометрии, включая спектрофотометры и монохроматоры. Обычно они предпочтительнее призм, потому что они не поглощают ультрафиолетовое или инфракрасное излучение.

Типы дифракционных решеток и связанные с ними спектрометрические инструменты

В целом существует четыре типа дифракционных решеток: линейчатые решетки, голографические решетки, решетки пропускания и решетки отражения.

Линейчатые решетки

Линейчатые решетки создаются путем физического травления нескольких параллельных канавок на отражающей поверхности. Приложения, требующие узкой длины волны, такие как спектрометры и монохроматоры, часто выигрывают от линейчатой ​​решетки, сверкающей на этой конкретной длине волны. Общие приложения для линейчатых решеток:

• Возбуждение флуоресценции
• Телекоммуникации
• Аналитическая химия
• Науки о жизни
• Физика
• Космические науки
• Образование

Примечание. Длина волны электромагнитного излучения, обеспечивающая наибольшую абсолютную эффективность линейчатой ​​дифракционной решетки, обозначается как длина волны пламени.

Голографические решетки

Голографические решетки создаются с использованием фотолитографического процесса для создания интерференционной картины между двумя УФ-лучами, создавая синусоидальное изменение показателя преломления в куске оптического стекла. Как правило, линейчатые дифракционные решетки легче и дешевле голографических решеток, но они дают больше рассеянного света. С другой стороны, голографические дифракционные решетки лучше справляются с рассеянным светом, но, как правило, имеют более низкую эффективность.

Передающие решетки

Одним из популярных видов решеток является пропускающая решетка. Этот тип решетки создается путем царапания или травления прозрачной подложки с повторяющейся параллельной структурой. В пропускающей дифракционной решетке свет проходит через материал, на котором решетка выгравирована.

Пропускающие решетки особенно полезны в приложениях с фиксированными решетками, таких как спектрографы.

Пропускающие решетки имеют относительно низкую поляризационную чувствительность по сравнению с отражающими решетками, поскольку падающий свет не отражается зеркальным покрытием. Пропускающие решетки особенно эффективны в компактных линейных конфигурациях, поскольку свет проходит через решетки. Пропускающие решетки отлично подходят для монохроматоров и спектрометров.

Решетка отражения

Решетка отражения традиционно изготавливается путем нанесения металлического покрытия на оптику и нанесения параллельных канавок на поверхность. Отражающие решетки также обычно изготавливаются путем воспроизведения версии эталонной дифракционной решетки с использованием эпоксидной смолы и / или пластика. Во всех случаях свет отражается от линейчатой ​​поверхности под разными углами, соответствующими разным порядкам и длинам волн.

Как видно из их описания, четыре перечисленных типа дифракционных решеток не обязательно являются взаимоисключающими, и дифракционные решетки могут включать в себя компоненты нескольких различных типов.

Дифракционные решетки для спектрометрии

Дифракционные решетки обычно используются в монохроматорах, спектрометрах, лазерах, устройствах мультиплексирования с разделением по длине волны, устройствах сжатия оптических импульсов и многих других оптических приборах. Компакт-диски и DVD-диски являются хорошими, легко наблюдаемыми примерами дифракционных решеток. Отражение солнечного света от компакт-диска или DVD-диска на белую стену даст свет разных цветов, т. е. с разными длинами волн видимого спектра.

Спектрометры

Пожалуй, самое элементарное применение дифракционных решеток для приборов спектрометрии. Спектрометры используются для разделения белого света на составляющие его длины волн.

Монохроматоры

В каком-то смысле монохроматоры являются противоположностью спектрометров. В то время как спектрометры разделяют белый свет на все составляющие его цвета, монохроматоры — это устройства, используемые для фильтрации всего, кроме узкой полосы электромагнитной энергии. Это конкретное применение дифракционных решеток для инструментов спектрометрии очень полезно, когда необходим настраиваемый монохроматический свет.

Лазеры

Дифракционные решетки часто используются в лазерах для настройки длины волны. То есть калибровка лазера для излучения определенной длины волны электромагнитного излучения.

Оптическая связь

Голографические дифракционные решетки широко используются в оптической связи и промышленных измерениях в ближней инфракрасной области спектра, где необходимы высокая производительность и устойчивость к окружающей среде.

Сжатие импульсов

Дифракционные решетки также нашли применение в технологии сжатия импульсов. Решетки, используемые для этих приложений, обычно изготавливаются из монолитного плавленого кварца высокой чистоты, который идеально подходит для определенных длин волн лазера. Это применение дифракционных решеток для инструментов спектрометрии обычно встречается в лазерной обработке материалов, полупроводниковой промышленности и в медицинской промышленности для коррекции рефракции роговицы.

Закажите дифракционные решетки прямо сейчас!

Rainbow Symphony с гордостью предоставляет образовательные инструменты, необходимые для оптимизации вашего оптического опыта, включая дифракционные решетки для спектрометрии. Для получения дополнительной информации о наших продуктах и ​​инструментах для спектрометрии посетите весь наш интернет-магазин. Наша преданная команда профессионалов готова предоставить экспертные знания и выдающийся опыт покупок, поэтому не стесняйтесь обращаться к нам сегодня!

Типы дифракционных решеток — Spectrum Scientific, Inc.

Дифракционные решетки

Дифракционная решетка — это оптический элемент, который преломляет энергию на составляющие ее длины волн.

Плотность штрихов, глубина и профиль дифракционной решетки определяют спектральный диапазон, эффективность, разрешение и характеристики дифракционной решетки.

Обычно существует два различных типа дифракционных решеток – линейчатая решетка и голографическая решетка.

Линейчатая дифракционная решетка изготавливается с помощью линейчатого механизма, который прорезает канавки в покрытии на подложке решетки (обычно стекло, покрытое тонким отражающим слоем) с помощью инструмента с алмазным наконечником.

Голографическая дифракционная решетка изготавливается с использованием интерференционной литографии, которая обеспечивает гладкую поверхность канавок и устраняет периодические ошибки, характерные для линейчатых решеток.

Дифракционная решетка может быть отражающей или пропускающей решеткой. Наиболее распространенным типом дифракционных решеток являются плоские решетки и вогнутые решетки, хотя они также могут иметь другие профили, такие как выпуклые или тороидальные, в зависимости от применения.

Отражающие решетки обычно покрывают отражающим покрытием, обычно алюминием с защитным покрытием для использования в УФ-видимом-ближнем ИК-диапазоне или золотом для использования в ИК-диапазоне. Передающие решетки обычно снабжаются просветляющим покрытием.

Дифракционная решетка может иметь синусоидальный или выпуклый профиль. Синусоидальная решетка обычно имеет меньшую эффективность, чем решетка с полыханием, но часто дает более широкий спектральный охват. Полая решетка имеет профиль «пила» и обычно обеспечивает более высокую эффективность.

Коммерческая дифракционная решетка, как правило, представляет собой реплику решетки, изготовленную из вспомогательного эталона, который может быть на несколько поколений старше эталонной дифракционной решетки.

Как правило, стоимость изготовления эталона дифракционной решетки высока, и, поставляя реплики решеток (с почти неотличимыми характеристиками), один мастер может производить тысячи копий, снижая удельную стоимость дифракционной решетки.

Страна * Выберите страну…Аландские островаАфганистанАлбанияАлжирАмериканское СамоаАндорраАнголаАнгильяАнтарктидаАнтигуа и БарбудаАргентинаАрменияАрубаАвстралияАвстрияАзербайджанБагамыБахрейнБангладешБарбадосБеларусьБелауБельгияБелизБенинБермудыБутанБоливияБонер, Сент-Эстатиус и СабаБосния и ГерцеговинаБотсванаB остров увеБразилияБританская территория в Индийском океанеБританские Виргинские островаБрунейБолгарияБуркина-ФасоБурундиКамерунКанадаКанадаКабо-ВердеКаймановы островаЦентральноафриканская РеспубликаЧадЧилиКитайОстров РождестваКокосовые острова (Килинг)КолумбияКоморские островаКонго (Браззавиль)Конго (Киншаса)Острова КукаКоста-РикаХорватияКубаКюрасаоКипрЧехия ДанияДжибутиДоминикаДоминиканская РеспубликаЭквадорЕгипетСальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские островаФарерские островаФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузский Южные территорииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГватемалаГернсиГвинеяГвинея-БисауГайанаГаитиОстров Херд и острова МакдональдГондурасГонконгВенгрияИсландияИндияИндонезияИранИракИрландияОстров МэнИзраильИталияКот-д’ИвуарЯмайкаЯпонияДжерсиJ ОрданКазахстанКенияКирибатиКувейтКыргызстанЛаосЛатвияЛиванЛесотоЛиберияЛивияЛихтенштейнЛитваЛюксембургМакао С.