المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19


Covalent Network Solids  
  
2010   03:58 مساءً   date: 17-4-2019
Author : ........
Book or Source : LibreTexts Project
Page and Part : ............


Read More
Date: 21-2-2019 1458
Date: 13-4-2019 1704
Date: 26-1-2017 1298

Covalent Network Solids

Covalent solids are formed by networks or chains of atoms or molecules held together by covalent bonds. A perfect single crystal of a covalent solid is therefore a single giant molecule. For example, the structure of diamond, shown in part (a) in Figure 1.1 , consists of sp3 hybridized carbon atoms, each bonded to four other carbon atoms in a tetrahedral array to create a giant network. The carbon atoms form six-membered rings.

Figure 1.1

: The Structures of Diamond and Graphite. (a) Diamond consists of sp3 hybridized carbon atoms, each bonded to four other carbon atoms. The tetrahedral array forms a giant network in which carbon atoms form six-membered rings. (b) These side (left) and top (right) views of the graphite structure show the layers of fused six-membered rings and the arrangement of atoms in alternate layers of graphite. The rings in alternate layers are staggered, such that every other carbon atom in one layer lies directly under (and above) the center of a six-membered ring in an adjacent layer.

The unit cell of diamond can be described as an fcc array of carbon atoms with four additional carbon atoms inserted into four of the tetrahedral holes. It thus has the zinc blende structure described in Section 12.3, except that in zinc blende the atoms that compose the fcc array are sulfur and the atoms in the tetrahedral holes are zinc. Elemental silicon has the same structure, as does silicon carbide (SiC), which has alternating C and Si atoms. The structure of crystalline quartz (SiO2), shown in Section 12.1, can be viewed as being derived from the structure of silicon by inserting an oxygen atom between each pair of silicon atoms.

All compounds with the diamond and related structures are hard, high-melting-point solids that are not easily deformed. Instead, they tend to shatter when subjected to large stresses, and they usually do not conduct electricity very well. In fact, diamond (melting point = 3500°C at 63.5 atm) is one of the hardest substances known, and silicon carbide (melting point = 2986°C) is used commercially as an abrasive in sandpaper and grinding wheels. It is difficult to deform or melt these and related compounds because strong covalent (C–C or Si–Si) or polar covalent (Si–C or Si–O) bonds must be broken, which requires a large input of energy.

Other covalent solids have very different structures. For example, graphite, the other common allotrope of carbon, has the structure shown in part (b) in Figure 1.1

. It contains planar networks of six-membered rings of sp2 hybridized carbon atoms in which each carbon is bonded to three others. This leaves a single electron in an unhybridized 2pz orbital that can be used to form C=C double bonds, resulting in a ring with alternating double and single bonds. Because of its resonance structures, the bonding in graphite is best viewed as consisting of a network of C–C single bonds with one-third of a π bond holding the carbons together, similar to the bonding in benzene.

To completely describe the bonding in graphite, we need a molecular orbital approach similar to the one used for benzene in Chapter 9. In fact, the C–C distance in graphite (141.5 pm) is slightly longer than the distance in benzene (139.5 pm), consistent with a net carbon–carbon bond order of 1.33. In graphite, the two-dimensional planes of carbon atoms are stacked to form a three-dimensional solid; only London dispersion forces hold the layers together. As a result, graphite exhibits properties typical of both covalent and molecular solids. Due to strong covalent bonding within the layers, graphite has a very high melting point, as expected for a covalent solid (it actually sublimes at about 3915°C). It is also very soft; the layers can easily slide past one another because of the weak interlayer interactions. Consequently, graphite is used as a lubricant and as the “lead” in pencils; the friction between graphite and a piece of paper is sufficient to leave a thin layer of carbon on the paper. Graphite is unusual among covalent solids in that its electrical conductivity is very high parallel to the planes of carbon atoms because of delocalized C–C π bonding. Finally, graphite is black because it contains an immense number of alternating double bonds, which results in a very small energy difference between the individual molecular orbitals. Thus light of virtually all wavelengths is absorbed. Diamond, on the other hand, is colorless when pure because it has no delocalized electrons. Table 11.8.2

compares the strengths of the intermolecular and intramolecular interactions for three covalent solids, showing the comparative weakness of the interlayer interactions.

 

Table 1.1 : A Comparison of Intermolecular (ΔHsub) and Intramolecular Interactions

Substance ΔHsub (kJ/mol) Average Bond Energy (kJ/mol)
phosphorus (s) 58.98 201
sulfur (s) 64.22 226
iodine (s) 62.42 149

 




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .