KRYSTALY

Pod pojmem krystal si většina z nás nejspíše představí pravidelné geometrické útvary vznikající srážením rozpuštěných látek při odpařování rozpouštědla. Toto jsou skutečně krystaly, ale v mineralogické terminologii.

V chemii se pod pojmem krystaly rozumí jak tyto nerostné útvary, tak shluky molekul s pravidelným uspořádáním do krystalické mřížky.

Klasifikace krystalů

• atomové

• molekulové

• iontové

• vrstevnaté

• kovové

Atomové krystaly

• jsou pevné látky, atomy nebo molekuly jsou propojeny kovalentními vazbami

• látky složené z atomových krystalů jsou obecně těžko tavitelné a většinou nerozpustné v běžných rozpouštědlech

• charakteristickým příkladem atomového krystalu je diamant – atomy uhlíku v něm jsou pospojovány kovalentními vazbami v sp³ hybridizaci (nevede tedy elektrický proud), je to nejtvrdší nerost

• dalšími látkami s atomovým krystalem je např. karbid křemičitý SiC, známý také jako karborundum, využívá se jako brusivo; dále nitrid boritý BN

Molekulové krystaly

• molekulové krystaly jsou plynné nebo kapalné látky s nízkou teplotou tání a varu

• patří sem jednoduché plynné oxidy jako např. oxidy síry a dusíku, kapalný brom atd.

• mezi částicemi působí slabé vazebné interakce, a to vodíkové můstky a van der Waalsovy síly

• vodíkové můstky – vyskytují se hlavně v molekulách obsahujících vazby vodíku a fluoru, vodíku a kyslíku a vodíku a dusíku; principem je skutečnost, že vazebné páry v těchto molekulách přiléhají z větší části k elektronegativnějšímu atomu, vodík tak má prostor vytvořit tuto vazebnou interakci se sousedním atomem; vodíkové můstky se také vyskytují ve vodě, bílkovinách, kde způsobují jejich terciální strukturu a také v DNA, kde „přidržují“ obě vlákna u sebe

• van der Waalsovy síly – jejich podstatou je vzájemné působení molekulových dipólů, nalezneme je v molekulách známých plynů, jako je H₂, N₂, Cl₂, existence dipólů je závislá na rozložení elektronů v molekule

• dalšími příklady látek s molekulovými krystaly jsou např. uhlovodíky, kyslík, fosfor P₄, síra S₈

Iontové krystaly

• jsou krystaly iontových látek, hlavně halogenidů kovů I.A a II.A

• pevné látky s vysokou teplotou tání a varu, jsou rozpustné v polárních rozpouštědlech

• příklady – NaCl (chlorid sodný) – běžně známý jako kuchyňská sůl, je dobře rozpustný ve vodě, má plošně centrovanou krychlovou soustavu, Na⁺ má koordinační číslo 6 (obklopuje se 6 anionty); CsCl (chlorid cesný) – má tělěsně centrovanou soustavu s Cs⁺ s koordinačním číslem 8

• při rozpouštění iontových krystalů ve vodě se uplatňuje tzv. hydratace iontů – znamená to, že ionty molekul vody se k iontům v mřížce obracejí opačnými náboji a vytrhávají je

Vrstevnaté krystaly

• jsou přechodem mezi molekulovými a atomovými krystaly

• atomy jsou uspořádány ve vrstvách – sousední atomy jsou poutány kovalentními vazbami, atomy uložené nad sebou jsou přidržovány van der Waalsovými silami – to způsobuje, že po sobě vrstvy snadno klouzají a odlupují se

• typickým příkladem je grafit – atomy uhlíku vedle sebe jsou poutány kovalentní vazbou s sp² hybridizací, jeden elektron v obale je volný a umožňuje tak vedení elektrického proudu

Kovové krystaly

• jsou tak uspořádány atomy všech kovů, hlavně pak ty se šesterečnou a krychlovou soustavou

• mezi atomy je přítomen tzv. elektronový mrak (někdy též elektronový plyn) – jsou to volné elektrony z atomových orbitalů a umožňují vedení elektrického proudu

Zdroj:

kolektiv autorů: Chemie I /Obecná a anorganická/. SPN, Praha, 1995, 248 s.