Ключевая разница – ионные и молекулярные твердые тела
Твердые вещества – это соединения, существующие в твердом состоянии при данной температуре и давлении. Твердое состояние означает, что атомы, молекулы или ионы в этом веществе плотно упакованы, избегая движения этих химических веществ (в отличие от жидкостей или газов). Есть два основных типа твердых веществ; ионные твердые тела и молекулярные твердые тела. Ионные соединения содержат ионы, которые удерживаются вместе посредством ионных химических связей. Ионные связи представляют собой силы электростатического притяжения между противоположно заряженными ионами. Молекулярные твердые тела - это твердые вещества, содержащие отдельные молекулы, удерживаемые вместе силами Ван-дер-Ваальса. Ключевое различие между ионными твердыми телами и молекулярными твердыми телами заключается в том, что ионные твердые тела содержат ионные химические связи, тогда как молекулярные твердые тела содержат силы Ван-дер-Ваальса.
Что такое ионные твердые тела?
Ионные твердые тела представляют собой твердые соединения, состоящие из противоположно заряженных ионов, удерживаемых вместе электростатическим притяжением. Ионы - это положительно заряженные ионы, которые являются катионами, и отрицательно заряженные ионы, которые называются анионами. Химическая связь между этими ионами известна как ионная связь. общий заряд ионного твердого вещества нейтрален. Это потому, что катионы окружены анионами и наоборот.
Ионные твердые вещества могут содержать либо простые ионы, такие как Na+ и Cl–, либо комплексные ионы, такие как ион аммония (NH 4+). Ионные твердые вещества, содержащие ионы H+, называются кислотными соединениями, потому что эти твердые вещества выделяют ионы H+ при растворении в воде (снижают pH водной среды). средний). Ионные твердые вещества, содержащие ионы OH–, называются основными соединениями, потому что они выделяют ионы OH– (увеличивают pH).
Ионные твердые вещества обычно имеют высокие температуры плавления и кипения. Эти твердые тела твердые и хрупкие. Когда ионные твердые вещества расплавляются, они становятся очень проводящими, потому что расплавленная форма ионных соединений содержит ионы, которые могут проводить электричество. Ионные твердые вещества могут образовываться в результате различных процессов, таких как испарение, осаждение, замораживание и т. д.
Рисунок 01: Формирование ионной связи
Как правило, ионные твердые тела имеют правильную кристаллическую структуру. Там ионы плотно упакованы таким образом, что энергия решетки минимальна. Энергия решетки - это количество энергии, необходимое для образования решетки из полностью разделенных ионов.
Что такое молекулярные тела?
Молекулярное твердое тело - это тип твердого тела, в котором молекулы удерживаются вместе силами Ван-дер-Ваальса, а не ионными или ковалентными связями. Молекулярное твердое тело содержит дискретные молекулы. Силы Ван-дер-Ваальса, связывающие эти молекулы друг с другом, слабее, чем ковалентные или ионные связи. Молекулы, присутствующие в этих молекулярных твердых телах, могут быть одноатомными, двухатомными или даже многоатомными.
Поскольку межмолекулярные силы в молекулярных твердых телах очень слабы, эти твердые соединения имеют более низкие температуры плавления (часто она меньше 300 ◦C). а также эти молекулярные твердые тела относительно мягкие и имеют более низкую плотность. Однако могут быть и водородные связи, диполь-дипольные взаимодействия, лондонские силы и т. д. (вместо сил Ван-дер-Ваальса).
Силы Ван-дер-Ваальса можно наблюдать между неполярными молекулами. диполь-дипольные взаимодействия можно наблюдать в полярных молекулах. водородные связи присутствуют между молекулами, содержащими функциональные группы, такие как OH, NH и F-H.
Рисунок 02: Диаграмма, показывающая молекулы углекислого газа в твердой форме
Слабые силы Ван-дер-Ваальса между молекулами в молекулярных твердых телах определяют свойства твердого тела. Некоторые из этих свойств включают низкие температуры плавления и кипения, низкую механическую прочность, низкую электропроводность, низкую теплопроводность и т. д.
В чем разница между ионными и молекулярными твердыми телами?
Ионные против молекулярных твердых тел |
|
| Ионные твердые вещества представляют собой твердые соединения, состоящие из противоположно заряженных ионов, удерживаемых вместе электростатическим притяжением. | Молекулярное твердое тело - это тип твердого тела, в котором молекулы удерживаются вместе силами Ван-дер-Ваальса, а не ионными или ковалентными связями. |
| Химические связи | |
| Ионные твердые тела имеют ионные связи. | Молекулярные твердые тела имеют в основном силы Ван-дер-Ваальса, а также могут быть водородные связи, диполь-дипольные взаимодействия, лондонские силы и т. д. |
| Сила связи | |
| Ионные твердые вещества имеют прочные связи. | Молекулярные твердые тела имеют слабые связи. |
| Компоненты | |
| Ионные твердые тела имеют катионы и анионы. | Молекулярные твердые тела имеют полярные или неполярные молекулы. |
| Температуры плавления и кипения | |
| Ионные твердые вещества имеют высокие температуры плавления и кипения. | Молекулярные твердые вещества имеют низкие температуры плавления и кипения. |
| Плотность | |
| Плотность ионных твердых тел очень высока. | Плотность молекулярных твердых тел очень мала. |
| Природа | |
| Ионные твердые тела твердые и хрупкие. | Молекулярные твердые вещества относительно мягкие. |
Резюме – Ионные и молекулярные твердые тела
Ионные твердые вещества представляют собой твердые соединения, состоящие из катионов и анионов. Между этими противоположно заряженными ионами существуют силы электростатического притяжения. Молекулярные твердые тела имеют молекулы, между которыми действуют межмолекулярные силы. Это слабые химические взаимодействия. Разница между ионными твердыми телами и молекулярными твердыми телами заключается в том, что ионные твердые тела содержат ионные химические связи, тогда как молекулярные твердые тела содержат силы Ван-дер-Ваальса.
