Молекулярные кристаллы. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Молекулярные кристаллы - кристаллы, образованные молекулами, связанными силами межмолекулярного взаимодействия. Это гл. обр. ван-дер-ваальсовы силы и водородная связь .Внутри молекул атомы соединены более прочными ковалентными связями, поэтому плавление, возгонка и полиморфные переходы в M. к. происходят без нарушения целостности молекул.

К молекулярным кристаллам относятся квазидвумерные соединения (слоистые) и квазиодномерные соединения (цепочечные), где слои и цепочки связаны силами Ван-дер-Ваальса. M. к. образуют комплексные и элементоорганич. соединения (рис. 1, а, б), бинарные соединения (H₂O, CO₂, HC и др.). В форме M. к. могут существовать нек-рые простые вещества (H₂, O₂, N₂, галогены).

Строение молекулярных кристаллов определяется принципом макс. заполнения пространства, симметрией молекул и их укладки. Укладку определяют ван-дер-ваальсовы силы (энергия связи ~ 1-3 ккал/моль). Макс. заполнение пространства молекулами произвольной формы достигается выделением отд. слоев. Молекулы в слоях могут располагаться параллельными и антипараллельными рядами или "ёлочкой" (рис. 2). При этом обычно достигается координационное число 12 или 14 (реже 8, 10, 16 и др.).

Молекулы располагаются так, что выступы одних молекул (обычно атомы H) входят в углубления или промежутки соседних. Это способствует возникновению в молекулярных кристаллах скользящих плоскостей или винтовых осей (плоскости симметрии встречаются редко, см. Симметрия кристаллов ).Существуют определ. соотношения между симметрией молекул и M. к.

Рис. 1. Структура комплексных соединений, в которых центральный атом Pt образует октаэдрические K₂PtCl₄ (а) и квадратные K₂PtCl₆ (б) комплексы.

Симметрия молекул и молекулярных кристаллов

Чаще всего молекулярный кристалл имеет моноклинную, ромбоэдрич. или триклинную структуру; реже более высокосимметричную - тетрагональную, гексагональную и кубическую.

Рис. 2. Укладка слоев органических молекул.

Mолекулярные кристаллы с водородными связями образуются молекулами H₂O (лёд), спиртов, карбоновых к-т, а также большинством молекул биол. происхождения (см. Биологический кристалл ).Водородная связь - направленная, требование плотной упаковки молекул приводит к сближению выступов (H) одной молекулы с выступами другой (О, N). Отсюда, если молекулы обладают центром симметрии и двойной осью симметрии, то эти же элементы симметрии появляются у молекулярных кристаллов. В случае асимметричных молекул в M. к. можно ожидать появления винтовых осей.

Для молекулярных кристаллов характерны низкие температуры плавления, большие коэф. теплового расширения и сжимаемость, малая твёрдость. Большинство молекулярных кристаллов при комнатной температуре - диэлектрики ,но у нек-рых (органич. красители) наблюдаются полупроводниковые свойства.

Литература по молекулярным кристаллам

Знаете ли Вы, что такое "усталость света"?
Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.
На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях.
Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.