Enamik tahkeid aineid on kristalsed. Kristallrakk on ehitatud korduvatest identsetest struktuuriüksustest, mis on iga kristalli jaoks individuaalsed. Seda struktuuriüksust nimetatakse "elementaarrakuks". Teisisõnu, kristallvõre on tahke aine ruumilise struktuuri peegeldus.
Kristallvõresid saab liigitada mitmel viisil.
I. Vastavalt kristallide sümmeetriale võred liigitatakse kuup-, tetragonaalseteks, rombilisteks ja kuusnurkseteks.
See klassifikatsioon on mugav nii kristallide optiliste omaduste kui ka nende katalüütilise aktiivsuse hindamiseks.
II. Osakeste olemuse järgi mis asuvad võre sõlmedes ja keemilise sideme tüübi järgi eristada neid aatomi-, molekulaar-, ioon- ja metallikristallvõred. Sideme tüüp kristallis määrab kõvaduse erinevuse, vees lahustuvuse, lahustumissoojuse ja sulamissoojuse suuruse ning elektrijuhtivuse.
Kristalli oluline omadus on kristallvõre energia, kJ/mol – energia, mis on vajalik antud kristalli hävitamiseks.
molekulaarvõre
molekulaarsed kristallid koosnevad molekulidest, mida hoiavad kristallvõre teatud asendites nõrgad molekulidevahelised sidemed (van der Waalsi jõud) või vesiniksidemed. Need võred on iseloomulikud kovalentsete sidemetega ainetele.
Molekulaarvõrega aineid on palju. Need on suur hulk orgaanilisi ühendeid (suhkur, naftaleen jne), kristalne vesi (jää), tahke süsinikdioksiid (“kuiv jää”), tahked vesinikhalogeniidid, jood, tahked gaasid, sealhulgas väärisgaasid,
Kristallvõre minimaalne energia mittepolaarsete ja vähepolaarsete molekulidega (CH 4, CO 2 jne) ainete puhul.
Polaarsematest molekulidest moodustunud võredel on ka suurem kristallvõre energia. Suurima energiaga võred koos ainetega, mis moodustavad vesiniksidemeid (H 2 O, NH 3).
Molekulidevahelise nõrga vastasmõju tõttu on need ained lenduvad, sulavad, madala kõvadusega, ei juhi elektrivoolu (dielektrikud) ja madala soojusjuhtivusega.
aatomvõre
sõlmedes aatomi kristallvõre on ühe või erinevate elementide aatomid, mis on seotud kovalentsete sidemetega piki kõiki kolme telge. Sellised kristallid, mida nimetatakse ka kovalentne on suhteliselt vähe.
Seda tüüpi kristallide näideteks on teemant, räni, germaanium, tina, aga ka selliste komplekssete ainete kristallid nagu boornitriid, alumiiniumnitriid, kvarts, ränikarbiid. Kõigil neil ainetel on teemantitaoline võre.
Kristallvõre energia sellistes ainetes langeb praktiliselt kokku keemilise sideme energiaga (200 - 500 kJ/mol). See määrab ka nende füüsikalised omadused: kõrge kõvaduse, sulamistemperatuuri ja keemistemperatuuri.
Nende kristallide elektrit juhtivad omadused on erinevad: teemant, kvarts, boornitriid on dielektrikud; räni, germaanium - pooljuhid; metallist hall tina juhib hästi elektrit.
Aatomkristallvõrega kristallides on võimatu eraldi struktuuriüksust välja tuua. Kogu monokristall on üks hiiglaslik molekul.
Ioonvõre
sõlmedes ioonvõre vahelduvad positiivsed ja negatiivsed ioonid, mille vahel toimivad elektrostaatilised jõud. Ioonkristallid moodustavad ioonsete sidemetega ühendeid, näiteks naatriumkloriidi NaCl, kaaliumfluoriidi ja KF jne. Ioonsed ühendid võivad sisaldada ka kompleksioone, näiteks NO3-, SO42-.
Ioonkristallid on ka hiiglaslikud molekulid, milles iga ioon on tugevalt mõjutatud kõigist teistest ioonidest.
Ioonse kristallvõre energia võib ulatuda oluliste väärtusteni. Niisiis, E (NaCl) \u003d 770 kJ / mol ja E (BeO) \u003d 4530 kJ / mol.
Ioonkristallidel on kõrge sulamis- ja keemistemperatuur ning kõrge tugevus, kuid need on rabedad. Paljud neist on toatemperatuuril halvad elektrivoolu juhid (ligikaudu paarkümmend suurusjärku madalamad kui metallidel), kuid temperatuuri tõustes täheldatakse elektrijuhtivuse suurenemist.
metallist rest
metallist kristallid tooge näiteid kõige lihtsamate kristallstruktuuride kohta.
Metallikristalli võres olevaid metalliioone võib ligikaudselt käsitleda sfääridena. Tahkete metallide puhul on need kuulid täis maksimaalse tihedusega, mida näitab enamiku metallide märkimisväärne tihedus (0,97 g/cm3 naatriumi puhul, 8,92 g/cm3 vase puhul, 19,30 g/cm3 volframi ja kulla puhul). Kõige tihedam pallide pakend ühes kihis on kuusnurkne pakkimine, kus iga palli ümbritseb kuus teist palli (samas tasapinnas). Kolme kõrvuti asetseva kuuli keskpunktid moodustavad võrdkülgse kolmnurga.
Sellised metallide omadused nagu kõrge elastsus ja elastsus viitavad metallvõrede jäikuse puudumisele: nende tasapinnad nihkuvad üksteise suhtes üsna kergesti.
Valentselektronid osalevad sidemete moodustamisel kõigi aatomitega, liiguvad vabalt kogu metallitüki ruumala ulatuses. Seda näitavad elektrijuhtivuse ja soojusjuhtivuse kõrged väärtused.
Vastavalt kristallvõre energiale on metallid molekulaarsete ja kovalentsete kristallide vahel. Kristallvõre energia on:
Seega sõltuvad tahkete ainete füüsikalised omadused oluliselt keemilise sideme tüübist ja struktuurist.
Tahkete ainete struktuur ja omadused
| Omadused | kristallid | |||
| metallist | Iooniline | Molekulaarne | Tuuma | |
| Näited | K, Al, Cr, Fe | NaCl, KNO3 | I 2, naftaleen | teemant, kvarts |
| Struktuursed osakesed | Positiivsed ioonid ja liikuvad elektronid | Katioonid ja anioonid | molekulid | aatomid |
| Keemilise sideme tüüp | metallist | Iooniline | Molekulides - kovalentne; molekulide vahel – van der Waalsi jõud ja vesiniksidemed | Aatomite vahel - kovalentne |
| sulamistemperatuur | Kõrge | Kõrge | madal | Väga kõrge |
| keemistemperatuur | Kõrge | Kõrge | madal | Väga kõrge |
| Mehaanilised omadused | Kõva, tempermalmist, tempermalmist | kõva, rabe | Pehme | Väga raske |
| Elektrijuhtivus | Head dirigendid | Tahkel kujul - dielektrikud; sulatis või lahuses - juhid | Dielektrikud | Dielektrikud (va grafiit) |
| Lahustuvus | ||||
| vees | lahustumatu | Lahustuv | lahustumatu | lahustumatu |
| mittepolaarsetes lahustites | lahustumatu | lahustumatu | Lahustuv | lahustumatu |
(Kõik definitsioonid, valemid, graafikud ja reaktsioonide võrrandid on toodud kirje all.)
Enamikku aineid iseloomustab võime, olenevalt tingimustest, olla ühes kolmest agregatsiooni olekust: tahke, vedel või gaasiline.
Näiteks vesi normaalrõhul temperatuurivahemikus 0-100 o C on vedelik, temperatuuril üle 100 o C saab eksisteerida ainult gaasilises olekus ja temperatuuril alla 0 o C tahke aine.
Tahkes olekus olevad ained eristavad amorfset ja kristalset.
Amorfsete ainete iseloomulik tunnus on selge sulamistemperatuuri puudumine: nende voolavus suureneb järk-järgult temperatuuri tõustes. Amorfsete ainete hulka kuuluvad sellised ühendid nagu vaha, parafiin, enamik plastmassi, klaas jne.
Sellest hoolimata on kristalsetel ainetel spetsiifiline sulamistemperatuur, s.t. kristalse struktuuriga aine läheb kindla temperatuuri saavutamisel tahkest olekust vedelaks mitte järk-järgult, vaid järsult. Kristalliliste ainete näideteks on lauasool, suhkur, jää.
Amorfsete ja kristalsete tahkete ainete füüsikaliste omaduste erinevus tuleneb eelkõige selliste ainete struktuurilistest iseärasustest. Mis vahe on amorfsel ja kristalsel olekus oleval ainel, on kõige lihtsam mõista järgmiselt illustratsioonilt:
Nagu näete, pole amorfses aines, erinevalt kristalsest, osakeste paigutuses järjekorda. Kui kristallilises aines ühendatakse mõtteliselt kaks üksteisele lähedal olevat aatomit sirgjoonega, siis võib leida, et sellel joonel asuvad samad osakesed rangelt määratletud intervallidega:
Seega võib kristalsete ainete puhul rääkida sellisest mõistest nagu kristallvõre.
kristallvõre nimetatakse ruumiliseks raamiks, mis ühendab neid ruumi punkte, milles on kristalli moodustavaid osakesi.
Nimetatakse neid punkte ruumis, kus asuvad kristalli moodustavad osakesed võre sõlmed .
Sõltuvalt sellest, millised osakesed on kristallvõre sõlmedes, on olemas: molekulaarne, aatomiline, ioonne ja metallist kristallvõre .
sõlmedes molekulaarne kristallvõre
Jää kristallvõre molekulaarvõre näitenaon molekule, mille sees aatomid on seotud tugevate kovalentsete sidemetega, kuid molekule endid hoiavad üksteise lähedal nõrgad molekulidevahelised jõud. Selliste nõrkade molekulidevaheliste interaktsioonide tõttu on molekulaarvõrega kristallid haprad. Sellised ained erinevad teist tüüpi struktuuriga ainetest oluliselt madalama sulamis- ja keemistemperatuuri poolest, ei juhi elektrivoolu ning võivad erinevates lahustites lahustuda või mittelahustuda. Selliste ühendite lahused võivad sõltuvalt ühendi klassist elektrit juhtida või mitte. Molekulaarse kristallvõrega ühendite hulka kuuluvad paljud lihtsad ained - mittemetallid (kõvastunud H 2, O 2, Cl 2, rombiväävel S 8, valge fosfor P 4), aga ka palju keerulisi aineid - mittemetallide vesinikuühendeid, happed, mittemetallide oksiidid, enamik orgaanilisi aineid. Tuleb märkida, et kui aine on gaasilises või vedelas olekus, ei ole kohane rääkida molekulaarkristallvõrest: õigem on kasutada terminit - struktuuri molekulaarne tüüp.
Teemandi kristallvõre kui aatomvõre näidesõlmedes aatomi kristallvõre
seal on aatomid. Sel juhul on kõik sellise kristallvõre sõlmed tugevate kovalentsete sidemete abil üksteisega "ristseotud" ühtseks kristalliks. Tegelikult on selline kristall üks hiiglaslik molekul. Struktuuriliste iseärasuste tõttu on kõik aatomikristallvõrega ained tahked, kõrge sulamistemperatuuriga, keemiliselt mitteaktiivsed, ei lahustu ei vees ega orgaanilistes lahustites ning nende sulandid ei juhi elektrivoolu. Tuleb meeles pidada, et lihtainetest aatomitüüpi struktuuriga ainete hulka kuuluvad boor B, süsinik C (teemant ja grafiit), räni Si, keerulistest ainetest - ränidioksiid SiO 2 (kvarts), ränikarbiid SiC, boornitriid BN.
Ainetele, millel on ioonkristallvõre
võrekohtades on ioonid, mis on omavahel seotud ioonsidemete kaudu.
Kuna ioonsidemed on piisavalt tugevad, on ioonvõrega ainetel suhteliselt kõrge kõvadus ja tulekindlus. Enamasti on need vees lahustuvad ja nende lahused, nagu sulad, juhivad elektrit.
Ioonilist tüüpi kristallvõrega ainete hulka kuuluvad metalli- ja ammooniumisoolad (NH 4 +), alused, metallioksiidid. Tõeline märk aine ioonstruktuurist on nii tüüpilise metalli kui ka mittemetalli aatomite olemasolu selle koostises.
Naatriumkloriidi kristallvõre ioonvõre näitena
mida täheldatakse vabade metallide kristallides, näiteks naatrium Na, raud Fe, magneesium Mg jne. Metallkristallvõre puhul paiknevad selle sõlmedes katioonid ja metalliaatomid, mille vahel liiguvad elektronid. Sel juhul kinnituvad liikuvad elektronid perioodiliselt katioonidega, neutraliseerides seeläbi nende laengu ja üksikud neutraalsed metalliaatomid hoopis "vabastavad" osa oma elektronidest, muutudes omakorda katioonideks. Tegelikult ei kuulu "vabad" elektronid üksikutele aatomitele, vaid tervele kristallile.
Sellised konstruktsiooniomadused toovad kaasa asjaolu, et metallid juhivad hästi soojust ja elektrivoolu, neil on sageli kõrge elastsus (plastilisus).
Metallide sulamistemperatuuride väärtuste hajumine on väga suur. Näiteks elavhõbeda sulamistemperatuur on umbes miinus 39 ° C (tavalistes tingimustes vedelik) ja volframi sulamistemperatuur on 3422 ° C. Tuleb märkida, et tavatingimustes on kõik metallid peale elavhõbeda tahked ained.
Tagasi edasi
Tähelepanu! Slaidi eelvaade on ainult informatiivsel eesmärgil ja ei pruugi esindada esitluse kogu ulatust. Kui olete sellest tööst huvitatud, laadige alla täisversioon.
Tunni tüüp: kombineeritud.
Tunni eesmärk: Luua tingimused õpilaste võime kujunemiseks teha kindlaks ainete füüsikaliste omaduste põhjuslik sõltuvus keemilise sideme tüübist ja kristallvõre tüübist, ennustada kristallvõre tüüpi aine füüsikaliste omaduste põhjal.
Tunni eesmärgid:
- Kujundada arusaamu tahkete ainete kristalsest ja amorfsest olekust, tutvustada õpilasi erinevat tüüpi kristallvõredega, teha kindlaks kristalli füüsikaliste omaduste sõltuvus kristallis oleva keemilise sideme olemusest ja kristallvõre tüübist; anda õpilastele põhilised ideed keemiliste sidemete olemuse ja kristallvõre tüüpide mõjust aine omadustele .
- Jätkata õpilaste maailmavaate kujundamist, arvestada ainete tervikstruktuuriosakeste komponentide vastastikust mõju, mille tulemusena ilmnevad uued omadused, kasvatada oskust korraldada oma kasvatustööd, järgida õppetöö reegleid. meeskonnas töötamine.
- Arendada koolinoorte tunnetuslikku huvi, kasutades probleemsituatsioone;
Varustus: Perioodiline süsteem D.I. Mendelejev, kollektsioon "Metallid", mittemetallid: väävel, grafiit, punane fosfor, kristalne räni, jood; Ettekanne "Kristallvõrede tüübid", erinevat tüüpi kristallvõre mudelid (sool, teemant ja grafiit, süsinikdioksiid ja jood, metallid), plastide ja nendest valmistatud toodete näidised, klaas, plastiliin, arvuti, projektor.
Tundide ajal
1. Organisatsioonimoment.
Õpetaja tervitab õpilasi, parandab puudujaid.
2. Teadmiste kontrollimine teemadel” Keemiline side. Oksüdatsiooniaste”.
Iseseisev töö (15 minutit)
3. Uue materjali õppimine.
Õpetaja teatab tunni teema ja tunni eesmärgi. (Slaid 1,2)
Õpilased kirjutavad oma vihikusse tunni kuupäeva ja teema.
Teadmiste värskendus.
Õpetaja esitab klassile küsimusi:
- Mis tüüpi osakesi teate? Kas ioonidel, aatomitel ja molekulidel on laenguid?
- Milliseid keemiliste sidemete liike te teate?
- Millised on ainete agregatsiooni olekud?
Õpetaja:"Iga aine võib olla gaasiline, vedel ja tahke. Näiteks vesi. Tavatingimustes on see vedelik, kuid see võib olla aur ja jää. Või on hapnik tavatingimustes gaas, temperatuuril -1940 C muutub see siniseks vedelikuks ja temperatuuril -218,8 ° C tahkub lumetaoliseks massiks, mis koosneb sinistest kristallidest. Selles õppetükis käsitleme ainete tahket olekut: amorfset ja kristalset. (Slaid 3)
Õpetaja: amorfsetel ainetel puudub selge sulamistemperatuur – kuumutamisel need järk-järgult pehmenevad ja muutuvad vedelaks. Amorfsete ainete hulka kuulub näiteks šokolaad, mis sulab nii kätes kui ka suus; närimiskumm, plastiliin, vaha, plast (selliste ainete näited on näidatud). (Slaid 7)
Kristallilistel ainetel on selge sulamistemperatuur ja mis kõige tähtsam, neid iseloomustab osakeste õige paigutus rangelt määratletud ruumipunktides. (Slaidid 5,6) Kui need punktid on ühendatud sirgjoontega, moodustub ruumiline raam, mida nimetatakse kristallvõreks. Punkte, kus kristalliosakesed paiknevad, nimetatakse võresõlmedeks.
Õpilased kirjutavad vihikusse definitsiooni: „Kristallvõre on ruumi punktide kogum, milles paiknevad kristalli moodustavad osakesed. Punkte, kus kristalli osakesed asuvad, nimetatakse võre sõlmedeks.
Sõltuvalt sellest, millist tüüpi osakesed on selle võre sõlmedes, on võreid 4 tüüpi. (Slaid 8) Kui kristallvõre sõlmedes on ioone, siis nimetatakse sellist võret ioonseks.
Õpetaja esitab õpilastele küsimusi:
- Mida nimetatakse kristallvõredeks, mille sõlmedes on aatomid, molekulid?
Kuid on kristallvõred, mille sõlmedes on nii aatomeid kui ioone. Selliseid reste nimetatakse metalliks.
Nüüd täidame tabeli: "Kristallvõred, sideme tüüp ja ainete omadused." Tabeli täitmise käigus teeme kindlaks seose võre tüübi, osakeste seose tüübi ja tahkete ainete füüsikaliste omaduste vahel.
Mõelge 1. tüüpi kristallvõrele, mida nimetatakse ioonseks. (9. slaid)
Mis on nende ainete keemiline side?
Vaadake ioonkristallvõre (sellise võre mudel on näidatud). Selle sõlmedes on positiivse ja negatiivse laenguga ioonid. Näiteks naatriumkloriidi kristall koosneb positiivsetest naatriumioonidest ja negatiivsetest kloriidioonidest kuubikujulises võres. Ioonse kristallvõrega ainete hulka kuuluvad tüüpiliste metallide soolad, oksiidid ja hüdroksiidid. Ioonkristallvõrega ainetel on kõrge kõvadus ja tugevus, need on tulekindlad ja mittelenduvad.
Õpetaja: Aatomkristallvõrega ainete füüsikalised omadused on samad, mis ioonse kristallvõrega ainetel, kuid sageli ülivõrdes – väga kõvad, väga tugevad. Teemant, milles aatomkristallvõre on kõigist looduslikest ainetest kõige kõvem aine. See toimib kõvaduse etalonina, mis 10-punktilise süsteemi kohaselt on hinnatud kõrgeima hindega 10. (Slaid 10). Seda tüüpi kristallvõre järgi sisestate vajaliku teabe tabelisse ise, olles õpikuga iseseisvalt töötanud.
Õpetaja: Vaatleme 3. tüüpi kristallvõre, mida nimetatakse metalliliseks. (Slaidid 11,12) Sellise võre sõlmedes on aatomid ja ioonid, mille vahel elektronid liiguvad vabalt, sidudes neid ühtseks tervikuks.
Selline metallide sisemine struktuur määrab nende iseloomulikud füüsikalised omadused.
Õpetaja: Milliseid metallide füüsikalisi omadusi te teate? (plastilisus, plastilisus, elektri- ja soojusjuhtivus, metalliline läige).
Õpetaja: Millistesse rühmadesse jagunevad kõik ained struktuuri järgi? (12. slaid)
Vaatleme kristallvõre tüüpi, mida omavad sellised tuntud ained nagu vesi, süsihappegaas, hapnik, lämmastik ja teised. Seda nimetatakse molekulaarseks. (14. slaid)
Millised osakesed asuvad selle võre sõlmedes?
Keemiline side võrekohtades olevates molekulides võib olla nii kovalentne polaarne kui ka kovalentne mittepolaarne. Vaatamata asjaolule, et molekulis olevad aatomid on seotud väga tugevate kovalentsete sidemetega, mõjuvad molekulide endi vahel nõrgad molekulidevahelised tõmbejõud. Seetõttu on molekulaarse kristallvõrega ained madala kõvaduse, madala sulamistemperatuuriga ja lenduvad. Kui gaasilised või vedelad ained muutuvad eritingimustes tahketeks aineteks, on neil molekulaarne kristallvõre. Selliste ainete näideteks võivad olla tahke vesi – jää, tahke süsinikdioksiid – kuivjää. Sellises võres on naftaleen, mida kasutatakse villatoodete kaitsmiseks ööliblikate eest.
– Millised molekulaarkristallvõre omadused määravad naftaliini kasutamise? (volatiilsus). Nagu näete, võib molekulaarkristallvõre olla mitte ainult tahke aine lihtne ained: väärisgaasid, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, valge fosfor P 4, kuid ja keeruline: tahke vesi, tahke vesinikkloriid ja vesiniksulfiid. Enamikul tahketel orgaanilistel ühenditel on molekulaarsed kristallvõred (naftaleen, glükoos, suhkur).
Võresaidid sisaldavad mittepolaarseid või polaarseid molekule. Hoolimata asjaolust, et molekulide sees olevad aatomid on seotud tugevate kovalentsete sidemetega, mõjuvad molekulide endi vahel molekulidevahelise interaktsiooni nõrgad jõud.
Järeldus: ained on haprad, madala kõvadusega, madala sulamistemperatuuriga, lenduvad.
Küsimus: Millist protsessi nimetatakse sublimatsiooniks või sublimatsiooniks?
Vastus: Aine üleminekut tahkest agregatsiooni olekust kohe gaasilisse olekusse, möödudes vedelast olekust, nimetatakse sublimatsioon või sublimatsioon.
Kogemuste demonstreerimine: joodi sublimatsioon
Seejärel nimetavad õpilased kordamööda teavet, mille nad tabelisse kirjutasid.
Kristallvõred, sideme tüüp ja ainete omadused.
| Võre tüüp | Osakeste tüübid võrekohtades | Suhtlemistüüp osakeste vahel |
Aine näited | Ainete füüsikalised omadused |
| Iooniline | ioonid | Iooniline – tugev side | Tüüpiliste metallide soolad, halogeniidid (IA, IIA), oksiidid ja hüdroksiidid | Tahke, tugev, mittelenduv, rabe, tulekindel, paljud vees lahustuvad, sulavad juhivad elektrit |
| Aatomiline | aatomid | 1. Kovalentne mittepolaarne – side on väga tugev 2. Kovalentne polaarne – side on väga tugev |
Lihtsad ained
a: teemant (C), grafiit (C), boor (B), räni (Si). Komplekssed ained : alumiiniumoksiid (Al 2 O 3), ränioksiid (IV) - SiO 2 |
Väga kõva, väga tulekindel, tugev, mittelenduv, vees lahustumatu |
| Molekulaarne | molekulid | Molekulide vahel - nõrgad jõud molekulidevaheline atraktsioon, kuid molekulide sees - tugev kovalentne side |
Tahked ained eritingimustes, mis tavatingimustes on gaasid või vedelikud (O2, H2, Cl2, N2, Br2, H20, CO2, HCl); väävel, valge fosfor, jood; orgaaniline aine |
Habras, lenduv, sulav, sublimatsioonivõimeline, väikese kõvadusega |
| metallist | aatomi ioonid | Metall - erineva tugevusega | Metallid ja sulamid | Tempermalmist, on läige, plastilisus, soojus- ja elektrijuhtivus |
Õpetaja: Mida võime järeldada laual tehtud tööst?
1. järeldus: Ainete füüsikalised omadused sõltuvad kristallvõre tüübist. Aine koostis → Keemilise sideme tüüp → Kristallvõre tüüp → Ainete omadused . (Slaid 18).
küsimus: Millist tüüpi kristallvõre ülalmainitutest ei leidu lihtainetes?
Vastus: Ioonilised kristallvõred.
küsimus: Millised kristallvõred on tüüpilised lihtainetele?
Vastus: Lihtsate ainete - metallide jaoks - metalliline kristallvõre; mittemetallide puhul - aatomi või molekulaarne.
Töötage D.I. perioodilise süsteemiga. Mendelejev.
küsimus: Kus on metallielemendid perioodilises tabelis ja miks? Elemendid on mittemetallid ja miks?
Vastus : Kui joonistada diagonaal boorist astatiinile, siis sellest diagonaalist vasakpoolses alumises nurgas on metallelemendid, sest. viimasel energiatasemel sisaldavad nad ühte kuni kolme elektroni. Need on elemendid I A, II A, III A (v.a boor), samuti tina ja plii, antimon ja kõik sekundaarsete alarühmade elemendid.
Mittemetallist elemendid asuvad selle diagonaali paremas ülanurgas, sest viimasel energiatasemel sisaldavad neli kuni kaheksa elektroni. Need on elemendid IV A, V A, VI A, VII A, VIII A ja boor.
Õpetaja: Leiame mittemetallilised elemendid, milles lihtainetel on aatomkristallvõre (Vastus: C, B, Si) ja molekulaarne ( Vastus: N, S, O , halogeenid ja väärisgaasid )
Õpetaja: Sõnastage järeldus selle kohta, kuidas saate määrata lihtsa aine kristallvõre tüüpi, sõltuvalt elementide asukohast D. I. Mendelejevi perioodilises süsteemis.
Vastus: Metallelementide puhul, mis on I A, II A, IIIA (v.a boor), samuti tina ja plii ning kõigi lihtaine teiseste alarühmade elementide puhul on võre tüüp metalliline.
Lihtaines mittemetalliliste elementide IV A ja boori puhul on kristallvõre aatomiline; ja elementidel V A, VI A, VII A, VIII A lihtainetes on molekulaarne kristallvõre.
Jätkame tööd valmis tabeliga.
Õpetaja: Vaata tähelepanelikult lauda. Millist mustrit täheldatakse?
Kuulame hoolega õpilaste vastused, misjärel teeme koos klassiga järelduse. 2. järeldus (17. slaid)
4. Materjali kinnitamine.
Test (enesekontroll):
Ained, millel on reeglina molekulaarne kristallvõre:
a) Tulekindel ja vees hästi lahustuv
b) sulav ja lenduv
c) Tahke ja elektrit juhtiv
d) Soojust juhtiv ja plastiline
Mõistet "molekul" ei kohaldata aine struktuuriüksuse suhtes:
a) Vesi
b) hapnik
c) Teemant
d) Osoon
Aatomkristallvõre on iseloomulik:
a) Alumiinium ja grafiit
b) Väävel ja jood
c) ränioksiid ja naatriumkloriid
d) Teemant ja boor
Kui aine on vees hästi lahustuv, kõrge sulamistemperatuuriga ja elektrit juhtiv, siis selle kristallvõre:
a) Molekulaarne
b) Tuuma
c) Iooniline
d) metall
5. Peegeldus.
6. Kodutöö.
Kirjeldage igat tüüpi kristallvõre vastavalt plaanile: Mis on kristallvõre sõlmedes, struktuuriüksus → Keemilise sideme tüüp sõlme osakeste vahel → Kristalliosakeste vastasmõju jõud → Kristallvõrest tulenevad füüsikalised omadused → Aine agregaatolek normaaltingimustes → Näited.
Vastavalt antud ainete valemitele: SiC, CS 2 , NaBr, C 2 H 2 - määrake iga ühendi kristallvõre tüüp (ioonne, molekulaarne) ja kirjeldage selle põhjal iga ühendi eeldatavaid füüsikalisi omadusi. neli ainet.
Aine struktuur.
Keemilistesse vastasmõjudesse ei astu mitte üksikud aatomid ega molekulid, vaid ained.
Meie ülesanne on tutvuda aine ehitusega.
Madalatel temperatuuridel on ained stabiilses tahkes olekus.
☼ Kõige kõvem aine looduses on teemant. Teda peetakse kõigi kalliskivide ja vääriskivide kuningaks. Ja selle nimi tähendab kreeka keeles "hävimatut". Teemante on pikka aega peetud imelisteks kivideks. Usuti, et teemante kandev inimene ei tunne kõhuhaigusi, mürk teda ei mõjuta, ta säilitab oma mälu ja rõõmsa tuju kõrge eani, naudib kuninglikku soosingut.
☼ Teemanti, mis on läbinud ehete töötlemise – lõikamise, poleerimise, nimetatakse teemantiks.
Sulamisel rikutakse termiliste vibratsioonide tagajärjel osakeste järjekorda, need muutuvad liikuvaks, samas kui keemilise sideme olemus ei rikuta. Seega pole tahke ja vedela oleku vahel põhimõttelisi erinevusi.
Vedelikus ilmneb voolavus (st võime võtta anuma kuju).
vedelkristallid.
Vedelkristallid avastati 19. sajandi lõpus, kuid neid on uuritud viimase 20-25 aasta jooksul. Paljud kaasaegse tehnoloogia kuvaseadmed, näiteks mõned elektroonilised kellad, miniarvutid, töötavad vedelkristallidel.
Üldiselt kõlavad sõnad "vedelkristallid" mitte vähem ebatavaliselt kui "kuum jää". Kuid tegelikult võib jää olla ka kuum, sest. rõhul üle 10 000 atm. vesijää sulab temperatuuril üle 2000 C. Ebatavaline "vedelkristallide" kombinatsioon seisneb selles, et vedel olek näitab struktuuri liikuvust ja kristall võtab endale range korra.
Kui aine koosneb pikliku või lamellse kujuga ja asümmeetrilise struktuuriga polüaatomilistest molekulidest, siis sulamisel on need molekulid üksteise suhtes teatud viisil orienteeritud (nende pikad teljed on paralleelsed). Sel juhul saavad molekulid vabalt liikuda iseendaga paralleelselt, s.t. süsteem omandab vedelikule iseloomuliku voolavuse. Samas säilitab süsteem korrastatud struktuuri, mis määrab kristallidele iseloomulikud omadused.
Sellise konstruktsiooni suur liikuvus võimaldab seda juhtida väga nõrkade mõjutustega (termilised, elektrilised jne), s.t. sihikindlalt muuta aine omadusi, sealhulgas optilisi, väga vähese energiaga, mida tänapäeva tehnoloogias kasutatakse.
Kristallvõrede tüübid.
Iga keemiline aine moodustub suurest hulgast identsetest osakestest, mis on omavahel seotud.
Madalatel temperatuuridel, kui termiline liikumine on takistatud, on osakesed ruumis rangelt orienteeritud ja moodustavad kristallvõre.
Kristallrakk on geomeetriliselt õige osakeste paigutusega struktuur ruumis.
Kristallvõres endas eristuvad sõlmed ja sõlmedevaheline ruum.
Sama aine, olenevalt tingimustest (p, t, ...) eksisteerib erinevates kristallivormides (st neil on erinevad kristallvõred) - allotroopsete modifikatsioonidena, mis erinevad omaduste poolest.
Näiteks on teada neli süsiniku modifikatsiooni – grafiit, teemant, karbüün ja lonsdaleiit.
☼ Kristallilise süsiniku neljas sort "lonsdaleiit" on vähetuntud. Seda leiti meteoriitidest ja saadi kunstlikult ning selle ehitust uuritakse siiani.
☼ Tahm, koks, puusüsi klassifitseeriti süsiniku amorfseteks polümeerideks. Nüüdseks on aga teatavaks saanud, et need on ka kristalsed ained.
☼ Muide, tahmast leiti läikivaid musti osakesi, mida nad nimetasid "peegelsüsinikuks". Peegelsüsinik on keemiliselt inertne, kuumakindel, gaase ja vedelikke mitteläbilaskev, sileda pinnaga ja absoluutselt eluskudedega ühilduv.
☼ Grafiidi nimi tuleb itaaliakeelsest "grafitost" – kirjutan, joonistan. Grafiit on tumehallid, kerge metallilise läikega kristallid, millel on kihiline võre. Grafiidikristalli eraldiseisvad aatomikihid, mis on üksteisega suhteliselt nõrgalt seotud, on üksteisest kergesti eraldatavad.
KRISTALVÕRETE LIIGID
Erinevate kristallvõredega ainete omadused (tabel)
Kui kristallide kasvukiirus on jahutamisel madal, tekib klaasjas olek (amorfne).
Perioodilises süsteemis oleva elemendi asukoha ja selle lihtaine kristallvõre seos.
Elemendi positsiooni perioodilisustabelis ja sellele vastava elementaaraine kristallvõre vahel on tihe seos.
Ülejäänud elementide lihtainetel on metallist kristallvõre.
KINNITAMINE
Tutvu loengumaterjaliga, vasta oma vihikusse kirjalikult järgmistele küsimustele:
- Mis on kristallvõre?
- Mis tüüpi kristallvõred eksisteerivad?
- Kirjeldage iga kristallvõre tüüpi vastavalt plaanile:
Mis on kristallvõre sõlmedes, struktuuriüksus → Keemilise sideme tüüp sõlme osakeste vahel → Kristalli osakeste vastasmõju jõud → Kristallvõrest tulenevad füüsikalised omadused → Aine agregaatolek normaaltingimustes → Näited
Täitke selle teema ülesanded:
- Mis tüüpi kristallvõre on järgmistel igapäevaelus tavaliselt kasutatavatel ainetel: vesi, äädikhape (CH3COOH), suhkur (C12H22O11), kaaliumkloriidväetis (KCl), jõeliiv (SiO2) – sulamistemperatuur 1710 0C, ammoniaak (NH3), sool? Tehke üldistatud järeldus: millised aine omadused võivad määrata selle kristallvõre tüübi?
Vastavalt antud ainete valemitele: SiC, CS2, NaBr, C2 H2 - määrake iga ühendi kristallvõre tüüp (ioonne, molekulaarne) ja kirjeldage sellest lähtuvalt kõigi nelja aine füüsikalisi omadusi.
Treener number 1. "Kristallvõrgud"
Treener number 2. "Testi ülesanded"
Test (enesekontroll):
1) Ained, millel on reeglina molekulaarne kristallvõre:
a). tulekindel ja vees hästi lahustuv
b). sulav ja lenduv
sisse). Tahke ja elektrit juhtiv
G). Soojust juhtiv ja plastiline
2) Mõiste "molekul" ei ole kohaldatav aine struktuuriüksuse suhtes:
b). hapnikku
sisse). teemant
3) Aatomkristallvõre on iseloomulik:
a). alumiinium ja grafiit
b). väävel ja jood
sisse). ränioksiid ja naatriumkloriid
G). teemant ja boor
4) Kui aine on vees hästi lahustuv, kõrge sulamistemperatuuriga, elektrit juhtiv, siis selle kristallvõre:
AGA). molekulaarne
b). tuumaenergia
sisse). iooniline
G). metallist
Enamik tahkeid aineid on kristallstruktuur, milles osakesed, millest see "ehitatakse", on kindlas järjekorras, luues seeläbi kristallvõre. See on ehitatud korduvatest identsetest struktuuriüksustest - elementaarrakud, mis ühendub naaberrakkudega, moodustades täiendavad sõlmed. Selle tulemusena on 14 erinevat kristallvõre.
Kristallvõrede tüübid.
Sõltuvalt võre sõlmedes olevatest osakestest on:
- metallist kristallvõre;
- ioonkristallvõre;
- molekulaarne kristallvõre;
- makromolekulaarne (aatom) kristallvõre.
Metallside kristallvõredes.
Ioonkristallidel on suurenenud rabedus, tk. kristallvõre nihe (isegi väike) viib selleni, et sarnase laenguga ioonid hakkavad üksteist tõrjuma ning sidemed katkevad, tekivad praod ja lõhenemised.
Kristallvõrede molekulaarne sidumine.
Molekulidevahelise sideme peamine omadus on selle "nõrkus" (van der Waals, vesinik).
See on jää tekstuur. Iga veemolekul on ühendatud vesiniksidemetega ja seda ümbritsevad 4 molekuli, mille tulemusena on struktuur tetraeedriline.
Vesinikside seletab kõrget keemispunkti, sulamistemperatuuri ja madalat tihedust;
Kristallvõrede makromolekulaarne sidumine.
Aatomid asuvad kristallvõre sõlmedes. Need kristallid jagunevad 3 tüüpi:
- raam;
- kett;
- kihilised struktuurid.
raami struktuur omab teemant - üks kõvemaid aineid looduses. Süsinikuaatom moodustab 4 identset kovalentset sidet, mis näitab korrapärase tetraeedri kuju ( sp 3 - hübridisatsioon). Igal aatomil on üksik elektronide paar, mis võivad samuti seostuda naaberaatomitega. Selle tulemusena moodustub kolmemõõtmeline võre, mille sõlmedes on ainult süsinikuaatomid.
Sellise struktuuri hävitamiseks kulub palju energiat, selliste ühendite sulamistemperatuur on kõrge (teemandil on see 3500°C).
Kihilised struktuurid näitavad kovalentsete sidemete olemasolu igas kihis ja nõrkade van der Waalsi sidemete olemasolu kihtide vahel.
Vaatleme näidet: grafiit. Iga süsinikuaatom on sees sp 2 - hübridisatsioon. Neljas paaritu elektron moodustab kihtide vahel van der Waalsi sideme. Seetõttu on neljas kiht väga liikuv:
Sidemed on nõrgad, mistõttu neid on kerge murda, mida on võimalik jälgida pliiatsiga - "kirjutusomadus" - 4. kiht jääb paberile.
Grafiit on suurepärane elektrivoolu juht (elektronid on võimelised liikuma piki kihi tasapinda).
ahela struktuurid sisaldavad oksiide (näiteks NII 3 ), mis kristalliseerub läikivate nõelte, polümeeride, mõningate amorfsete ainete, silikaatide (asbesti) kujul.