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, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.