Все вещества могут быть в трех агрегатных состояниях: газ, жидкость и твердое вещество.
Когда вещество находится в твердом состоянии, оно имеет четкую структуру. Такая структура называется кристаллической решеткой. Есть несколько типов кристаллических решеток в зависимости от того, что находится в узлах.
Во-первых, мы делим все вещества на вещества молекулярного строения и немолекулярного строения.
Молекулярное строение имеют вещества, в узлах кристаллической решетки которых находятся молекулы. К таким веществам мы относим соединения ковалентной связи, обычно эти вещества при нормальных условиях жидкости, газы или летучие твердые вещества. Многие из этих веществ имеют запах. Вещества с таким типом решетки имеют низкую твердость, хрупкость, летучесть.
Связи между молекулами слабые, поэтому вещество легко переходит из твердого в жидкое и газообразное состояния (лед-вода-пар).
Молекулярное строение имеют все органические соединения (кроме солей), благородные газы с одноатомными молекулами (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), а также неметаллы с двух- и многоатомными молекулами (H₂, O₂, N₂, Cl₂, O₃, P₄ (белый), S₈), кислоты, кислотные оксиды (кроме SiO₂).
Во-вторых, бывают вещества немолекулярного строения: ионные, атомные, металлические. Почти все вещества немолекулярного строения – твёрдые, зачастую тугоплавкие и практически не имеют запаха.
Металлическую кристаллическую решетку имеют металлы и их сплавы. В узлах решетки находятся атомы и ионы металлов, вокруг них свободно перемещаются электроны. Все металлы имеют характерный металлический блеск, ковкость, пластичность, хорошо проводят электрический ток и тепло в твердом состоянии.
Ионную кристаллическую решетку имеют чаще всего растворимые вещества с ионной связью, т.е. соли, щелочи, основные окисиды активных металлов. В узлах такой решетки катионы и анионы. Связи в таких веществах прочные, поэтому ионные вещества твёрдые, нелетучие, имеют достаточно высокие температуры плавления – тугоплавкие (но не настолько как атомные!). Вещества с ионной решеткой обладают высокой электропроводностью и в расплавах, и в растворах.
Атомную кристаллическую решетку имеют простые вещества-неметаллы, которые при нормальных условиях являются твердыми: С (графит и алмаз), Si, B, Ge, красный фосфор, а также сложные вещества, например, соединения бора B2O3, BN, карборунд SiC, кремнезём, кварц, горный хрусталь, песок, в состав которых входит SiO2. Связи между атомами ковалентные, прочные. Таким веществам характерны высокая прочность и твёрдость, отсутсвие растворимости. У веществ с атомной кристаллической решёткой очень высокие температуры плавления и кипения.
Например, алмаз – самый яркий представитель атомной кристаллической решетки плавится при температуре 3700-4000°С при давлениии 11 ГПа и является самым прочтным и твердым минералом.
При этом одно и то же вещество в различной модификации может иметь как молекулярное строение, так и немолекулярное. Например, P2O5 в одной из модификаций состоит из молекул P4O10, активно взаимодействует с водой. Но есть и другая модификация – слоистые структуры, состоящие из тетраэдров PO4, они имеют атомное (то есть немолекулярное) строение и химически менее активны. А бывает, что в разном агрегатном состоянии – разное строение. Оксид азота(IV) в твердом виде состоит из ионных кристаллов NO2(+) и NO3(-), а в газовой фазе из молекул.
В заданиях ЕГЭ на кристаллические решетки особое внимание советую уделить физическим свойствам, которые зависят от структуры и кристаллической решетки.