11.19
Kowalencyjne ciała stałe w sieci to krystaliczne ciała stałe, które składają się z rozległej trójwymiarowej sieci pojedynczych atomów połączonych silnymi wiązaniami kowalencyjnymi.
Przykładami sieciowych kowalencyjnych ciał stałych są diament, który ma ciągłą sieć atomów węgla, oraz kwarc, który ma ciągłą sieć atomów krzemu i tlenu.
Niezwykle silne siły kowalencyjne między atomami sprawiają, że te ciała stałe są twarde o bardzo wysokich temperaturach topnienia.
Na przykład w diamencie każdy atom węgla jest sp 3 hybrydyzowany i połączony czworościennie z czterema sąsiednimi atomami węgla za pomocą pojedynczych wiązań kowalencyjnych.
Ta silnie powiązana sieć odpowiada za niezwykłą twardość diamentu i jego bardzo wysoką temperaturę topnienia. Diament jest słabym przewodnikiem elektrycznym, ponieważ nie ma zdelokalizowanych elektronów.
W kwarcu każdy atom krzemu jest związany z czterema atomami tlenu, a każdy atom tlenu jest dzielony między parę atomów krzemu. Silne wiązanie kowalencyjne krzemowo-tlenowe skutkuje twardością i wysoką temperaturą topnienia kwarcu.
Grafit jest niezwykłym kowalencyjnym ciałem stałym, ponieważ jest miękki i przewodzi prąd. Podobnie jak diament, grafit jest alotropem węgla, co oznacza, że te dwa materiały składają się z atomów węgla w różnych układach trójwymiarowych.
W graficie atomy węgla są ułożone w warstwy połączonych ze sobą sześciokątnych pierścieni. W każdej warstwie każdy atom węgla jest hybrydyzowany sp2 i jest kowalencyjnie związany z trzema sąsiednimi atomami węgla.
Niewiążące elektrony są zdelokalizowane w całej warstwie, dzięki czemu grafit jest dobrym przewodnikiem elektrycznym. Jednak warstwy te są utrzymywane razem tylko przez słabe siły dyspersyjne.
W związku z tym warstwy mogą przesuwać się obok siebie, co sprawia, że grafit jest miękki i łuszczy się.
Właśnie dlatego grafit jest używany w ołówkach: warstwy węgla są łatwo przenoszone na papier.
Sieciowe ciała stałe kowalencyjne zawierają trójwymiarową sieć kowalencyjnie związanych atomów, jaką można znaleźć w strukturach krystalicznych niemet…
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.