Кристаллы — твердые тела, атомы, ионы или молекулы которых образуют упорядоченную структуру — кристаллическую решетку

Кристаллическая решетка — это схема взаимного располо­жения частиц в кристалле. Ее изображают в виде пространст­венного каркаса, образуемого пересекающимися друг с другом прямыми линиями. Точки пересечения этих прямых называют узлами решетки. В зависимости от типа связи между частица­ми, образующими кристаллическую решетку, различают ион­ные, ковалентные, металлические кристаллы. Для объяснения структур любых кристаллических решеток привлекаются пред­ставления о плотнейших упаковках шаров: кубической гранецентрированной и гексагональной.

На рис. (нарисовать рисунок) вверху для каждой упаковки показан один ряд шаров, а внизу — располо­жение ядер атомов в кристаллической решетке. В этих упаков­ках каждый из шаров окружен двенадцатью другими. Степень заполнения пространства в этих двух упаковках максимальна и составляет 74,05%. Сво­бодный объем пространст­ва между шарами пред­ставлен тетраэдрическими и октаэдрическими полостями, в которых мо­гут размещаться другие шары с меньшими разме­рами. В каждой тетраэдрической полости может располагаться шар с ради­усом, равным 0,225 ради­уса шаров, образующих плотнейшую упаковку. Октаэдрические полости крупнее: в них могут раз­мещаться шары с ради­усом 0,414 радиуса шаров плотнейшей упаковки.

Число ближайших к данному атому или иону соседних атомов или ионов называется его координационным числом,

Атомы, образующие кристаллы с кубической гранецентрированной и гексагональной структурами, имеют координационные числа 12.

Для аморфных веществ характерно отсутствие упорядочен­ной структуры. Некоторые вещества вообще не удается полу­чить в виде кристаллов, другие наряду с кристаллическим мо­гут существовать в аморфном стеклообразном состоянии. Физи­ческие и химические свойства кристаллической и аморфной модификаций одного и того же вещества могут существенно различаться.

Ионные кристаллы. В узлах ионной кристаллической ре­шетки чередуются катионы и анионы (рис. показать рисунок). Расстояния между противоположно заряженными ионами в кристаллах меньше, чем расстояния между одноименными ионами, поэто­му электростатические силы межионного притяжения преобла­дают над силами отталкивания. Так как электростатические силы не обладают ни насыщаемостью, ни направленностью, каждый ион взаимодействует не только с ионами своего непо­средственного окружения, но и со всеми другими ионами крис­талла. Рассмотренная картина электростатического межионно­го взаимодействия не учитывает того, что валентные электроны атомов частично обобществляются и связь не является чисто ионной. Эффективные заряды однозарядных катио­нов в кристаллах довольно близки к 1+, а у двух- и трехзарядных катионов гораздо меньше, чем 2+ и 3+. При этом, однако, эффективные заряды в ионных кристаллах всегда остаются большими. Их кулоновское взаимодействие остается сильным и создает строго упорядоченное чередование катионов и анио­нов в пространстве, т. е. ионную решетку.