Tavaliste gaasiliste ainete kristallvõre tüüp. Ainete struktuur

Räägime tahketest ainetest. Tahked ained võib jagada kahte suurde rühma: amorfne Ja kristalne. Eraldame need põhimõttel, kas on kord või mitte.

IN amorfsed ained molekulid on paigutatud juhuslikult. Nende ruumilises paigutuses pole mustreid. Põhimõtteliselt on amorfsed ained väga viskoossed vedelikud, nii viskoossed, et on tahked.

Sellest ka nimi: “a-” – negatiivne osake, “morphe” – vorm. Amorfsete ainete hulka kuuluvad: klaas, vaigud, vaha, parafiin, seep.

Korra puudumine osakeste paigutuses määrab amorfsete kehade füüsikalised omadused: need neil ei ole fikseeritud sulamistemperatuure. Soojenedes nende viskoossus järk-järgult väheneb, samuti muutuvad nad järk-järgult vedelaks.

Erinevalt amorfsetest ainetest eksisteerivad kristalsed ained. Kristallilise aine osakesed on ruumiliselt järjestatud. Seda osakeste ruumilise paigutuse õiget struktuuri kristallilises aines nimetatakse kristallvõre.

Erinevalt amorfsetest kehadest, kristalsed ained neil on fikseeritud sulamistemperatuurid.

Sõltuvalt sellest, millised osakesed on sees võre sõlmed ja millised ühendused neid koos hoiavad, eristavad neid: molekulaarne, aatomi, iooniline Ja metallist restid.

Miks on põhimõtteliselt oluline teada, milline kristallvõre ainel on? Mida see määratleb? Kõik. Struktuur määrab, kuidas aine keemilised ja füüsikalised omadused.

Lihtsaim näide: DNA. Kõigis maakera organismides on see üles ehitatud samast struktuurikomponentide komplektist: nelja tüüpi nukleotiididest. Ja milline elu mitmekesisus. Selle kõik määrab struktuur: nende nukleotiidide paigutuse järjekord.

Molekulaarkristallvõre.

Tüüpiline näide on vesi tahkes olekus (jää). Terved molekulid asuvad võrekohtades. Ja hoidke neid koos molekulidevahelised interaktsioonid: vesiniksidemed, van der Waalsi jõud.

Need sidemed on nõrgad, seega on ka molekulaarvõre kõige hapram, on selliste ainete sulamistemperatuur madal.

Hea diagnostiline märk: kui aine on tavatingimustes vedelas või gaasilises olekus ja/või lõhnaga, siis suure tõenäosusega on sellel ainel molekulaarne kristallvõre. Vedel ja gaasiline olek on ju selle tagajärg, et kristalli pinnal olevad molekulid ei kleepu hästi (sidemed on nõrgad). Ja nad on "puhutud". Seda omadust nimetatakse volatiilsuseks. Ja õhus hajuvad tühjenenud molekulid jõuavad meie haistmisorganiteni, mida subjektiivselt tunnetatakse lõhnana.

Neil on molekulaarne kristallvõre:

1. Mõned lihtsad mittemetallide ained: I 2, P, S (st kõik mittemetallid, millel puudub aatomvõre).
2. Peaaegu kõik orgaaniline aine (välja arvatud soolad).
3. Ja nagu varem mainitud, on ained tavatingimustes vedelad või gaasilised (külmunud) ja/või lõhnatud (NH 3, O 2, H 2 O, happed, CO 2).

Aatomikristallvõre.

Aatomi sõlmedes kristallvõre, erinevalt molekulaarsest, asuvad üksikud aatomid. Selgub, et võre hoiavad koos kovalentsed sidemed (need on ju need, mis seovad neutraalseid aatomeid).

Klassikaline näide on tugevuse ja kõvaduse etalon - teemant (oma keemilise olemuse poolest on see lihtne aine - süsinik). Kontaktid: kovalentne mittepolaarne, kuna võre moodustavad ainult süsinikuaatomid.

Aga näiteks kvartskristallis ( keemiline valem millest SiO 2) on Si ja O aatomid Seetõttu on sidemed kovalentne polaarne.

Füüsikalised omadused aatomkristallvõrega ained:

1. tugevus, kõvadus
2. kõrge sulamistemperatuur (tulekindlus)
3. mittelenduvad ained
4. lahustumatu (ei vees ega muudes lahustites)

Kõik need omadused tulenevad kovalentsete sidemete tugevusest.

Aatomkristallvõres on vähe aineid. Konkreetset mustrit pole, seega peate need lihtsalt meeles pidama:

1. Süsiniku (C) allotroopsed modifikatsioonid: teemant, grafiit.
2. Boor (B), räni (Si), germaanium (Ge).
3. Ainult kahel fosfori allotroopsel modifikatsioonil on aatomkristallvõre: punane fosfor ja must fosfor. (valgel fosforil on molekulaarne kristallvõre).
4. SiC – karborund (ränikarbiid).
5. BN – boornitriid.
6. Ränidioksiid, mäekristall, kvarts, jõeliiv - kõik need ained on koostisega SiO 2.
7. Korund, rubiin, safiir - nende ainete koostis on Al 2 O 3.

Kindlasti tekib küsimus: C on nii teemant kui ka grafiit. Kuid need on täiesti erinevad: grafiit on läbipaistmatu, plekib, juhib elektrit, ja teemant on läbipaistev, ei määri ega juhi voolu. Need erinevad struktuuri poolest.

Mõlemad on aatomvõre, kuid erinevad. Seetõttu on omadused erinevad.

Iooniline kristallvõre.

Klassikaline näide: soola: NaCl. Võre sõlmede juures on üksikud ioonid: Na + ja Cl – . Võret hoiavad paigal ioonidevahelised elektrostaatilised tõmbejõud ("pluss" tõmbab "miinusesse"), see tähendab ioonne side.

Ioonkristallvõred on üsna tugevad, kuid haprad, selliste ainete sulamistemperatuurid on üsna kõrged (kõrgemad kui metallvõredel, kuid madalamad kui aatomvõrega ainetel). Paljud neist lahustuvad vees.

Ioonse kristallvõre määramisega reeglina probleeme ei teki: kus on ioonside, seal on ioonne kristallvõre. See: kõik soolad, metallioksiidid, leelised(ja muud aluselised hüdroksiidid).

Metallist kristallvõre.

Metallrest müüakse sisse lihtained metallid. Varem ütlesime, et kogu metallilise sideme hiilgust saab mõista ainult koos metallilise kristallvõrega. Tund on kätte jõudnud.

Metallide peamine omadus: elektronid peal väline energiatase Neid hoitakse halvasti, nii et need antakse kergesti ära. Pärast elektroni kaotamist muutub metall positiivselt laetud iooniks - katiooniks:

Na 0 – 1e → Na +

Metallkristallvõres toimuvad pidevalt elektronide vabanemise ja võimenduse protsessid: elektron rebitakse ühes võrekohas metalliaatomi küljest lahti. Moodustub katioon. Eraldunud elektroni tõmbab ligi teine ​​katioon (või seesama): tekib uuesti neutraalne aatom.

Metallkristallvõre sõlmed sisaldavad nii neutraalseid aatomeid kui ka metalli katioone. Ja vabad elektronid liiguvad sõlmede vahel:

Neid vabu elektrone nimetatakse elektrongaasiks. Need määravad lihtsate metallainete füüsikalised omadused:

1. soojus- ja elektrijuhtivus
2. metalliline sära
3. plastilisus, elastsus

See on metalliline side: metalli katioone tõmbavad neutraalsed aatomid ja vabad elektronid liimivad selle kõik kokku.

Kuidas määrata kristallvõre tüüpi.

P.S. Midagi on sees kooli õppekava ja selleteemaline ühtse riigieksami programm on midagi, millega me päris nõus ei ole. Nimelt: üldistus, et igasugune metall-mittemetall side on ioonne side. See oletus tehti teadlikult, ilmselt programmi lihtsustamiseks. Kuid see toob kaasa moonutusi. Ioonsete ja kovalentsete sidemete vaheline piir on meelevaldne. Igal sidemel on oma "ioonsuse" ja "kovalentsuse" protsent. Madala aktiivsusega metalliga seotud sidemel on väike protsent "ioonilisust", see sarnaneb pigem kovalentse sidemega. Kuid ühtse riigieksami programmi kohaselt on see "ümardatud" ioonilise poole. See tekitab mõnikord absurdseid asju. Näiteks Al 2 O 3 on aatomkristallvõrega aine. Mis ioonilisusest me siin räägime? Ainult kovalentne side suudab sel viisil aatomeid hoida. Kuid metalli-mittemetalli standardi järgi klassifitseerime selle sideme ioonseks. Ja saame vasturääkivuse: võre on aatom, kuid side on ioonne. Selleni viib liigne lihtsustamine.

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 kuningaks ja vääriskivid. Ja selle nimi ise tähendab kreeka keeles "hävimatut". Teemante on pikka aega peetud imelisteks kivideks. Usuti, et teemante kandev inimene ei tunne kõhuhaigusi, teda ei mõjuta mürk, säilitab mälu ja rõõmsa tuju kõrge eani ning naudib kuninglikku soosingut.

☼ Teemanti, mida on ehtetöödeldud – lõigatud, poleeritud – nimetatakse teemandiks.

Soojusvibratsiooni tagajärjel sulamisel rikutakse osakeste järjekorda, need muutuvad liikuvaks, samas kui keemilise sideme olemus ei häiri. Seega pole tahke ja vedela oleku vahel põhimõttelisi erinevusi.
Vedelik omandab voolavuse (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 ja miniarvutid, töötavad vedelkristallidel.

Üldiselt kõlavad sõnad "vedelkristallid" mitte vähem ebatavaliselt kui "kuum jää". Kuid tegelikkuses võib jää olla ka kuum, sest... rõhul üle 10 000 atm. vesijää sulab temperatuuril üle 2000 C. Vedelkristallide kombinatsiooni ebatavalisus seisneb selles, et vedel olek näitab struktuuri liikuvust ja kristall eeldab ranget korda.

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 endaga paralleelselt liikuda, s.t. süsteem omandab vedelikule iseloomuliku voolavuse omaduse. Samas säilitab süsteem korrastatud struktuuri, mis määrab kristallidele iseloomulikud omadused.

Sellise konstruktsiooni suur liikuvus võimaldab seda juhtida läbi väga nõrkade mõjude (termilised, elektrilised jne), s.t. sihikindlalt muuta aine omadusi, sealhulgas optilisi, väga väikese energiakuluga, mida tänapäeva tehnoloogias kasutatakse.

Kristallvõrede tüübid.

Ükskõik milline Keemiline aine haritud suur hulk identsed osakesed, mis on omavahel seotud.
Madalatel temperatuuridel, kui termiline liikumine on raskendatud, on osakesed ruumis rangelt orienteeritud ja moodustavad kristallvõre.

Kristallrakk on geomeetrilise struktuuriga õige asukoht osakesed 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 vähe tuntud. See avastati meteoriitidest ja saadi kunstlikult ning selle ehitust uuritakse siiani.

☼ tahm, koks, süsi klassifitseeritakse amorfseteks süsinikpolümeerideks. Nüüdseks on aga teatavaks saanud, et need on ka kristalsed ained.

☼ Muide, tahmast leiti läikivaid musti osakesi, mida nimetati “peegelsüsinikuks”. Peegelsüsinik on keemiliselt inertne, kuumakindel, gaase ja vedelikke mitteläbilaskev, sileda pinnaga ning eluskudedega absoluutselt kokkusobiv.

☼ Nimi grafiit tuleb itaaliakeelsest sõnast “graffito” – kirjutan, joonistan. Grafiit on nõrga metallilise läikega tumehallid kristallid, millel on kihiline võre. Üksikud aatomite kihid grafiidikristallides, mis on omavahel suhteliselt nõrgalt seotud, on üksteisest kergesti eraldatavad.

KRISTALVÕRETE LIIGID

Erinevate kristallvõredega ainete omadused (tabel)

Kui kristallide kasvukiirus on jahutamisel väike, moodustub klaasjas olek (amorfne).

Seos elemendi positsiooni perioodilisuse tabelis ja selle lihtaine kristallvõre vahel.

Elemendi positsiooni perioodilisustabelis ja sellele vastava elementaaraine kristallvõre vahel on tihe seos.

Ülejäänud elementide lihtainetel on metallist kristallvõre.

KINNITAMINE

Tutvu loengumaterjaliga ja vasta 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 vahelised vastasmõjud → Kristallvõrega määratud füüsikalised omadused → Aine agregaatolek normaaltingimustes → Näited

Täitke selle teema ülesanded:

- Mis tüüpi kristallvõre on järgmistel igapäevaelus tavaliselt kasutatavatel ainetel: vesi, äädikhape(CH3 COOH), suhkur (C12 H22 O11), kaaliumväetis (KCl), jõeliiv (SiO2) - sulamistemperatuur 1710 0C, ammoniaak (NH3), lauasool? Tee üldine järeldus: milliste aine omaduste järgi saab määrata selle kristallvõre tüübi?
Kasutades antud ainete valemeid: SiC, CS2, NaBr, C2 H2 - määrake iga ühendi kristallvõre tüüp (ioonne, molekulaarne) ja kirjeldage selle põhjal iga nelja aine füüsikalisi omadusi.
Koolitaja nr 1. "Kristallvõred"
Koolitaja nr 2. "Testi ülesanded"
Test (enesekontroll):

1) Ained, millel on reeglina molekulaarne kristallvõre:
a). tulekindel ja vees hästi lahustuv
b). sulav ja lenduv
V). Tahke ja elektrit juhtiv
G). Soojust juhtiv ja plastiline

2) Molekuli mõiste ei kehti aine struktuuriüksuse kohta:

b). hapnikku

V). teemant

3) Aatomi kristallvõre on iseloomulik:

a). alumiinium ja grafiit

b). väävel ja jood

V). ränioksiid ja naatriumkloriid

G). teemant ja boor

4) Kui aine on vees hästi lahustuv, kõrge sulamistemperatuuriga ja elektrit juhtiv, siis on selle kristallvõre:

A). molekulaarne

b). aatomi

V). iooniline

G). metallist

Nagu me juba teame, võib aine eksisteerida kolmes agregatsiooni olekus: gaasiline, raske Ja vedel. Hapnik, mis normaalsetes tingimustes on gaasilises olekus, muutub temperatuuril -194 ° C sinakaks vedelikuks ja temperatuuril -218,8 ° C muutub see kristallidega lumetaoliseks massiks. sinist värvi.

Temperatuurivahemiku aine olemasoluks tahkes olekus määrab keemis- ja sulamistemperatuur. Tahked ained on kristalne Ja amorfne.

U amorfsed ained fikseeritud sulamistemperatuur puudub - kuumutamisel need järk-järgult pehmenevad ja muutuvad vedelaks. Sellises olekus leidub näiteks mitmesuguseid vaike ja plastiliini.

Kristallilised ained Neid eristab nende osakeste korrapärane paigutus, millest nad koosnevad: aatomid, molekulid ja ioonid, rangelt määratletud ruumipunktides. Kui need punktid on ühendatud sirgjoontega, tekib ruumiline raamistik, seda nimetatakse kristallvõreks. Punkte, kus kristalliosakesed asuvad, nimetatakse võre sõlmed.

Meie kujutletud võre sõlmed võivad sisaldada ioone, aatomeid ja molekule. Need osakesed sooritavad võnkuvaid liikumisi. Temperatuuri tõustes suureneb ka nende võnkumiste ulatus, mis toob kaasa kehade soojuspaisumise.

Sõltuvalt kristallvõre sõlmedes paiknevate osakeste tüübist ja nendevahelise ühenduse olemusest eristatakse nelja tüüpi kristallvõre: iooniline, aatomi, molekulaarne Ja metallist.

Iooniline Neid nimetatakse kristallvõredeks, mille sõlmedes paiknevad ioonid. Neid moodustavad ioonsete sidemetega ained, mis suudavad siduda nii lihtioone Na+, Cl- kui ka kompleksseid SO24-, OH-. Seega on ioonkristallvõredes metallide soolad, mõned oksiidid ja hüdroksüülid, s.o. need ained, milles eksisteerib ioonne keemiline side. Vaatleme naatriumkloriidi kristalli, mis koosneb positiivselt vahelduvatest Na+ ja negatiivsetest CL- ioonidest, mis koos moodustavad kuubikujulise võre. Ioonidevahelised sidemed sellises kristallis on äärmiselt stabiilsed. Seetõttu on ioonvõrega ainetel suhteliselt kõrge tugevus ja kõvadus, nad on tulekindlad ja mittelenduvad.

Aatomiline Kristallvõred on need kristallvõred, mille sõlmedes on üksikud aatomid. Sellistes võredes on aatomid omavahel ühendatud väga tugevate kovalentsete sidemetega. Näiteks teemant on üks süsiniku allotroopsetest modifikatsioonidest.

Aatomkristallvõrega ained ei ole looduses kuigi levinud. Nende hulka kuuluvad kristalliline boor, räni ja germaanium, aga ka kompleksained, näiteks räni(IV)oksiidi sisaldavad SiO 2: ränidioksiid, kvarts, liiv, mäekristall.

Valdav enamus aatomkristallvõrega aineid on väga kõrge sulamistemperatuuriga (teemantide puhul ületab see 3500 °C), sellised ained on tugevad ja kõvad, praktiliselt lahustumatud.

Molekulaarne Neid nimetatakse kristallvõredeks, mille sõlmedes paiknevad molekulid. Nendes molekulides võivad keemilised sidemed olla ka polaarsed (HCl, H 2 0) või mittepolaarsed (N 2, O 3). Ja kuigi molekulide sees olevad aatomid on omavahel ühendatud väga tugevate kovalentsete sidemetega, mõjuvad molekulide endi vahel nõrgad molekulidevahelised tõmbejõud. Seetõttu iseloomustab molekulaarsete kristallvõredega aineid madal kõvadus, madal sulamistemperatuur ja lenduvus.

Selliste ainete näidete hulka kuuluvad tahke vesi - jää, tahke süsinikmonooksiid (IV) - "kuiv jää", tahke vesinikkloriid ja vesiniksulfiid, tahked lihtained, mis moodustuvad ühest - (väärisgaasid), kahest - (H 2, O 2, CL 2, N 2, I 2), kolm - (O 3), neli - (P 4), kaheksaaatomilised (S 8) molekulid. Valdav enamus tahket orgaanilised ühendid neil on molekulaarsed kristallvõred (naftaleen, glükoos, suhkur).

veebisaidil, materjali täielikul või osalisel kopeerimisel on vajalik link allikale.

5. Iooniline ja metalliline side. Vesinikside. Valents

5.4. Kristallvõrede tüübid

Tahkes olekus ainetel võib olla amorfne ja kristalne struktuur. Amorfsetes ainetes (klaas, polümeerid) on osakeste paigutus korrastamata, kuid kristalsetes ainetes on struktuuriüksused (aatomid, molekulid või ioonid) paigutatud ranges järjekorras.

Under kristallvõre tähistab raamistikku, mis tekib siis, kui kristalli struktuuriüksused on omavahel ühendatud mõtteliste sirgjoontega. Nende sirgete lõikepunkte nimetatakse kristallvõre sõlmed. Sõltuvalt kristallvõre sõlmedes paiknevate osakeste olemusest ja nendevahelise keemilise sideme tüübist eristatakse nelja peamist kristallvõre tüüpi (tüüpi): aatom-, molekulaarne, ioonne ja metalliline.

Aatom-, ioon- ja metallikristallvõrega ainetel on mittemolekulaarne struktuur

Sõlmedes aatomi kristallvõre aatomid on samad või erinevad keemilised elemendid(tavaliselt mittemetallid), mis on omavahel seotud tugevate kovalentsete sidemetega (vt joonis 16.1 lk 347). Aatomvõrega aineid nimetatakse aatomi- või kovalentseteks kristallideks.

Meenutagem aatomkristallvõrega aineid: boor, räni, teemant, grafiit, must ja punane fosfor, karborund SiC, ränioksiid (IV) SiO 2.

Kovalentsete sidemete suure energia tõttu on aatomstruktuuriga ainetel väga kõrge sulamistemperatuur, kõrge kõvadus ja tugevus ning madal lahustuvus; reeglina on need dielektrikud või pooljuhid (räni, germaanium). Kõige kõvem looduslik aine on teemant (sulamistemperatuur 3500 °C), kõige tulekindlam on grafiit (3700 °C); karborundi SiC (2700 °C) ja ränidioksiidi SiO 2 (1610 °C) sulamistemperatuur on kõrge.

Sõlmedes molekulaarsed kristallid(molekulaarse kristallvõrega ained, molekulaarstruktuur) on molekulid (joon. 5.7, a). Molekulid on omavahel ühendatud nõrkade molekulidevaheliste jõudude abil (ärge olge segaduses: molekulides on side kovalentne, s.t tugev), mille purunemiseks kulub suhteliselt vähe energiat. Seetõttu on molekulaarsetel ainetel madal tugevus, madal kõvadus, märkimisväärne kokkusurutavus ning madal sulamis- ja keemistemperatuur. Neid iseloomustab volatiilsus, paljudel on lõhn ja mõnel ülev. Molekulaarsed kristallid ei juhi elektrit ja võivad lahustuda polaarsetes ja mittepolaarsetes lahustites.

Enamik aineid kovalentse polaarse või mittepolaarne side, välja arvatud eespool loetletud aatomistruktuuriga ained. Molekulaarne struktuur on iseloomulikum orgaanilistele ainetele. Näiteid molekulaarstruktuuriga ainete kohta: väärisgaasid (nende jaoks on aatomi ja molekuli mõisted identsed, võib öelda, et väärisgaasid koosnevad üheaatomilistest molekulidest), halogeenid (tahkes olekus), valge fosfor P4, ortorombiline ja monokliinne väävel S8 , tahke hapnik, osoon, lämmastik, vesi, vesinikhalogeniidid, alkaanid, benseen.

Riis. 5.7. Tahkes olekus süsinikdioksiidi (CO 2) (a) ja naatriumkloriidi (b) kristallvõre struktuur

Moodustuvad kõik ioonsete sidemetega ained ioonsed kristallvõred, on ioonse struktuuriga. Need on soolad, aluselised ja amfoteersed oksiidid, alused, metallide binaarsed ühendid mittemetallidega (hüdriidid, nitriidid jne). Ioonkristallide sõlmedes on vastaslaenguga liht- või komplekskatioonid ja anioonid, mis on omavahel ühendatud tugeva ioonse sidemega (joon. 5.7, b) Ioonse sideme tugevusest tulenevalt on ioonkristallid suure kõvadusega, mittelenduvad. ja lõhnatu ning neid iseloomustavad kõrged keemis- ja sulamistemperatuurid. Kell toatemperatuuril ioonsed ained on halvad elektrivoolu ja soojuse juhid; paljud lahustuvad polaarsetes lahustites hästi; nad vesilahused ja sulab juhib elektrivoolu (elektrolüüdid). Ioonseid aineid iseloomustab nõrk deformeeritavus ja haprus, kuna ioonide üksteise suhtes nihkumisel tekivad sarnaselt laetud ioonide vahel tõukejõud.

Metallist sidemega ained metallist kristallvõred(metallikristallid), milles (vt joon. 5.1) sidet tagavad vabad elektronid (elektrongaas).

Sel põhjusel on lihtainetel metallidel (ja nende sulamitel) iseloomulik metalliline läige, väga kõrge soojus- ja elektrijuhtivus, nad on läbipaistmatud, tempermalmist ja plastilised. Metallidel on lai sulamistemperatuuride vahemik (näiteks tavatingimustes on elavhõbe vedelas agregaatseisundis), kõvadus (pehme plii ja väga kõva kroom), mis on tingitud mõningatest erinevustest erinevate metallide sidemete olemuses. metallid. Nagu juba märgitud, võib metallide sulamistemperatuur olla metallilise sideme tugevuse mõõt: mida kõrgem on sulamistemperatuur, seda suurem on metallilise sideme energia. Metallide sulamistemperatuur tõuseb seerias:

elavhõbe → leelismetallid → leelismuldmetallid →

→ d-perekonna metallid → volfram.

Näide 5.4. Kolmanda perioodi elementidega klooriühendite hulgas on madalaim sulamistemperatuur:

Lahendus. Vajalik aine on SCl 2, kuna sellel on molekulaarne kristallvõre (kõik muud ained on ioonsed).

Tagasi ette

Tähelepanu! Slaidide eelvaated on ainult informatiivsel eesmärgil ja ei pruugi esindada kõiki esitluse funktsioone. Kui olete huvitatud see töö, laadige alla täisversioon.

Tunni tüüp: kombineeritud.

Tunni põhieesmärk: Anda õpilastele konkreetseid ideid amorfsete ja kristalsete ainete, kristallvõre tüüpide kohta, teha kindlaks seos ainete struktuuri ja omaduste vahel.

Tunni eesmärgid.

Hariduslik: kujundada arusaamu tahkete ainete kristalse ja amorfse oleku kohta, tutvustada õpilasi erinevat tüüpi kristallvõredega, teha kindlaks kristalli füüsikaliste omaduste sõltuvus kristallis oleva keemilise sideme olemusest ja kristalli tüübist. võre, anda õpilastele põhiideed keemiliste sidemete olemuse ja kristallvõre tüüpide mõjust aine omadustele, anda õpilastele ettekujutus koostise püsivuse seadusest.

Haridus: jätkake õpilaste maailmavaate kujundamist, arvestage ainete tervikstruktuuriosakeste komponentide vastastikust mõju, mille tulemusena ilmnevad uued omadused, arendage oskust korraldada oma õppetööd ja järgige töötamise reegleid. meeskond.

Arendav: arendada koolinoorte kognitiivset huvi probleemsituatsioonide abil; parandada õpilaste oskusi tuvastada ainete füüsikaliste omaduste põhjus-tagajärg sõltuvust keemilistest sidemetest ja kristallvõre tüübist, ennustada kristallvõre tüüpi aine füüsikaliste omaduste põhjal.

Varustus: D.I.Mendelejevi perioodilisustabel, kollektsioon “Metallid”, mittemetallid: väävel, grafiit, punane fosfor, hapnik; Ettekanne “Kristallvõred”, erinevat tüüpi kristallvõre mudelid (lauasool, teemant ja grafiit, süsihappegaas ja jood, metallid), plastide ja nendest valmistatud toodete näidised, klaas, plastiliin, vaigud, vaha, närimiskumm, šokolaad , arvuti, multimeedia installatsioon, videoeksperiment “Bensoehappe sublimatsioon”.

Tundide ajal

1. Organisatsioonimoment.

Õpetaja tervitab õpilasi ja fikseerib puudujad.

Seejärel räägib ta tunni teema ja tunni eesmärgi. Õpilased kirjutavad tunni teema vihikusse. (Slaid 1, 2).

2. Kodutööde kontrollimine

(2 õpilast tahvlil: määrake ainete keemilise sideme tüüp järgmiste valemitega:

1) NaCl, CO 2, I 2; 2) Na, NaOH, H 2 S (kirjuta vastus tahvlile ja lisa küsitlusse).

3. Olukorra analüüs.

Õpetaja: Mida keemia õpib? Vastus: Keemia on teadus ainetest, nende omadustest ja ainete muundumisest.

Õpetaja: Mis on aine? Vastus: Mateeria on see, millest füüsiline keha koosneb. (Slaid 3).

Õpetaja: Milliseid aine olekuid te teate?

Vastus: Agregatsioonil on kolm olekut: tahke, vedel ja gaasiline. (Slaid 4).

Õpetaja: Tooge näiteid ainetest, mis võivad esineda kõigis kolmes agregatsiooni olekus erinevatel temperatuuridel.

Vastus: Vesi. Normaaltingimustes on vesi vedelas olekus, kui temperatuur langeb alla 0 0 C, muutub vesi tahkeks olekuks - jääks ning temperatuuri tõustes 100 0 C-ni saame veeauru (gaasiline olek).

Õpetaja (lisa): Iga ainet võib saada tahkel, vedelal ja gaasilisel kujul. Lisaks veele on need metallid, mis tavatingimustes on tahkes olekus, kuumutamisel hakkavad nad pehmenema ja teatud temperatuuril (t pl) muutuvad vedelaks - sulavad. Edasisel kuumutamisel, keemistemperatuurini, hakkavad metallid aurustuma, s.t. minna gaasilisse olekusse. Iga gaasi saab temperatuuri alandamise teel muuta vedelaks ja tahkeks: näiteks hapnik, mis temperatuuril (-194 0 C) muutub siniseks vedelikuks ja temperatuuril (-218,8 0 C) tahkub sinistest kristallidest koosnev lumetaoline mass. Täna tunnis vaatleme aine tahket olekut.

Õpetaja: Nimetage, millised tahked ained on teie laudadel.

Vastus: Metallid, plastiliin, lauasool: NaCl, grafiit.

Õpetaja: Mis sa arvad? Milline neist ainetest on liigne?

Vastus: Plastiliin.

Õpetaja: Miks?

Tehakse oletusi. Kui õpilastel on see raske, jõuavad nad õpetaja abiga järeldusele, et erinevalt metallidest ja naatriumkloriidist ei ole plastiliinil kindlat sulamistemperatuuri - see (plastiliin) pehmeneb järk-järgult ja muutub vedelaks. Selline on näiteks suussulav šokolaad ehk nätsud, aga ka klaas, plastmassid, vaigud, vaha (selgitamisel näitab õpetaja nende ainete klassiproove). Selliseid aineid nimetatakse amorfseteks. (slaid 5) ning metallid ja naatriumkloriid on kristalsed. (Slaid 6).

Seega eristatakse kahte tüüpi tahkeid aineid : amorfne ja kristalne. (slaid7).

1) Amorfsetel ainetel ei ole kindlat sulamistemperatuuri ja osakeste paigutus neis ei ole rangelt ette nähtud.

Kristallilistel ainetel on rangelt määratletud sulamistemperatuur ja mis kõige tähtsam, neid iseloomustab osakeste õige paigutus, millest need on ehitatud: aatomid, molekulid ja ioonid. Need osakesed asuvad ruumis rangelt määratletud punktides ja kui need sõlmed on ühendatud sirgjoontega, moodustub ruumiline raam - kristallrakk.

Õpetaja küsib probleemsed küsimused

Kuidas seletada nii erinevate omadustega tahkete ainete olemasolu?

2) Miks jagunevad kristalsed ained kokkupõrkel teatud tasapindadel, samas kui amorfsetel ainetel see omadus puudub?

Kuulake õpilaste vastuseid ja suunake need nende juurde järeldus:

Tahkes olekus olevate ainete omadused sõltuvad kristallvõre tüübist (peamiselt sellest, millised osakesed on selle sõlmedes), mille omakorda määrab keemilise sideme tüüp antud aines.

Kodutööde kontrollimine:

1) NaCl – ioonne side,

CO 2 – kovalentne polaarne side

I 2 – kovalentne mittepolaarne side

2) Na – metalliside

NaOH - ioonside Na + iooni vahel - (kovalentne O ja H)

H 2 S - kovalentne polaarne

Frontaalne uuring.

• Millist sidet nimetatakse iooniliseks?
• Millist sidet nimetatakse kovalentseks?
• Millist sidet nimetatakse polaarseks kovalentseks sidemeks? mittepolaarne?
• Mida nimetatakse elektronegatiivsuseks?

Järeldus: On loogiline järjestus, nähtuste seos looduses: Aatomi ehitus -> EO -> Keemiliste sidemete tüübid -> Kristallvõre tüüp -> Ainete omadused . (slaid 10).

Õpetaja: Sõltuvalt osakeste tüübist ja nendevahelise seose olemusest eristuvad nad nelja tüüpi kristallvõre: ioonsed, molekulaarsed, aatomilised ja metallilised. (Slaid 11).

Tulemused on toodud järgmises tabelis - näidistabel õpilaste töölaudade juures. (vt lisa 1). (Slaid 12).

Õpetaja: Mis sa arvad? Millise keemilise sidemega ainete puhul on seda tüüpi võre iseloomulik?

Vastus: Ioonsete keemiliste sidemetega aineid iseloomustab ioonvõre.

Õpetaja: Millised osakesed asuvad võre sõlmedes?

Vastus: Joona.

Õpetaja: Milliseid osakesi nimetatakse ioonideks?

Vastus: Ioonid on osakesed, millel on positiivne või negatiivne laeng.

Õpetaja: Mis on ioonide koostis?

Vastus: Lihtne ja keeruline.

Demonstratsioon - naatriumkloriidi (NaCl) kristallvõre mudel.

Õpetaja selgitus: Naatriumkloriidi kristallvõre sõlmedes on naatriumi- ja klooriioonid.

NaCl kristallides ei ole üksikuid naatriumkloriidi molekule. Kogu kristalli tuleks käsitleda kui hiiglaslikku makromolekuli, mis koosneb võrdsest arvust Na + ja Cl - ioonidest, Na n Cl n, kus n on suur arv.

Ioonidevahelised sidemed sellises kristallis on väga tugevad. Seetõttu on ioonvõrega ained suhteliselt suure kõvadusega. Need on tulekindlad, mittelenduvad ja haprad. Nende sulandid juhivad elektrivoolu (Miks?) ja lahustuvad kergesti vees.

Ioonsed ühendid on metallide (IA ja II A), soolade ja leeliste binaarsed ühendid.

Teemandi ja grafiidi kristallvõrede demonstreerimine.

Õpilastel on laual grafiidiproovid.

Õpetaja: Millised osakesed asuvad aatomi kristallvõre sõlmedes?

Vastus: Aatomi kristallvõre sõlmedes on üksikud aatomid.

Õpetaja: Milline keemiline side tekib aatomite vahel?

Vastus: Kovalentne keemiline side.

Õpetaja selgitused.

Tõepoolest, aatomite kristallvõrede kohtades on üksikud aatomid, mis on omavahel kovalentsete sidemetega ühendatud. Kuna aatomid, nagu ioonid, võivad ruumis paikneda erinevalt, tekivad erineva kujuga kristallid.

Teemandi aatomikristallvõre

Nendes võredes pole molekule. Kogu kristalli tuleks pidada hiiglaslikuks molekuliks. Seda tüüpi kristallvõrega ainete näideteks on süsiniku allotroopsed modifikatsioonid: teemant, grafiit; samuti boor, räni, punane fosfor, germaanium. Küsimus: Mis on need ained koostiselt? Vastus: Lihtne koostiselt.

Aatomikristallvõredel pole mitte ainult lihtsaid, vaid ka keerukaid. Näiteks alumiiniumoksiid, ränioksiid. Kõik need ained on väga kõrge sulamistemperatuuriga (teemandil üle 3500 0 C), tugevad ja kõvad, mittelenduvad ning vedelikes praktiliselt lahustumatud.

Õpetaja: Poisid, teie laudadel on metallide kogu, vaatame neid proove.

Küsimus: milline keemiline side on metallidele iseloomulik?

Vastus: Metallist. Positiivsete ioonide vaheline side metallides jagatud elektronide kaudu.

Küsimus: Millised üldised füüsikalised omadused on metallidele iseloomulikud?

Vastus: Läige, elektrijuhtivus, soojusjuhtivus, plastilisus.

Küsimus: Selgitage, mis on põhjus, et nii paljudel erinevatel ainetel on samad füüsikalised omadused?

Vastus: Metallidel on üks struktuur.

Metallist kristallvõre mudelite demonstreerimine.

Õpetaja selgitus.

Metallsete sidemetega ainetel on metallilised kristallvõred

Selliste võre asukohtades on metallide aatomid ja positiivsed ioonid ning valentselektronid liiguvad kristalli mahus vabalt. Elektronid tõmbavad elektrostaatiliselt positiivseid metalliioone. See seletab võre stabiilsust.

Õpetaja demonstreerib ja nimetab aineid: jood, väävel.

Küsimus: Mis on neil ainetel ühist?

Vastus: Need ained on mittemetallid. Lihtne koostiselt.

Küsimus: Mis on keemiline side molekulide sees?

Vastus: Molekulides olev keemiline side on kovalentne mittepolaarne.

Küsimus: Millised füüsikalised omadused on neile iseloomulikud?

Vastus: Lenduv, sulav, vees vähelahustuv.

Õpetaja: Võrdleme metallide ja mittemetallide omadusi. Õpilased vastavad, et omadused on põhimõtteliselt erinevad.

Küsimus: Miks on mittemetallide omadused väga erinevad metallide omadustest?

Vastus: metallidel on metallilised sidemed, mittemetallidel aga kovalentsed mittepolaarsed sidemed.

Õpetaja: Seetõttu on võre tüüp erinev. Molekulaarne.

Küsimus: Millised osakesed asuvad võre punktides?

Vastus: Molekulid.

Süsinikdioksiidi ja joodi kristallvõrede demonstreerimine.

Õpetaja selgitus.

Molekulaarkristallvõre

Nagu näeme, võib molekulaarne kristallvõre olla mitte ainult tahketel ainetel. lihtne ained: väärisgaasid, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, valge fosfor P 4, aga ka keeruline: tahke vesi, tahke vesinikkloriid ja vesiniksulfiid. Enamikul tahketel orgaanilistel ühenditel on molekulaarsed kristallvõred (naftaleen, glükoos, suhkur).

Võresaidid sisaldavad mittepolaarseid või polaarseid molekule. Vaatamata sellele, et molekulide sees olevad aatomid on omavahel ühendatud tugevate kovalentsete sidemetega, mõjuvad molekulide endi vahel nõrgad molekulidevahelised jõud.

Järeldus: Ained on haprad, madala kõvadusega, madala sulamistemperatuuriga, lenduvad ja sublimatsioonivõimelised.

küsimus : Millist protsessi nimetatakse sublimatsiooniks või sublimatsiooniks?

Vastus : Aine üleminekut tahkest agregatsiooni olekust otse gaasilisse olekusse, möödudes vedelast olekust, nimetatakse sublimatsioon või sublimatsioon.

Katse demonstreerimine: bensoehappe sublimatsioon (videokatse).

Täidetud tabeliga töötamine.

Lisa 1. (17. slaid)

Kristallvõred, sideme tüüp ja ainete omadused

Küsimus: Millist tüüpi kristallvõre eespool käsitletutest ei leidu lihtainetes?

Vastus: Ioonilised kristallvõred.

Küsimus: Millised kristallvõred on iseloomulikud lihtainetele?

Vastus: Lihtainetele - metallidele - metallist kristallvõre; mittemetallide puhul - aatomi või molekulaarne.

Töötamine D.I.Mendelejevi perioodilise tabeliga.

Küsimus: Kus asuvad metallielemendid perioodilises tabelis ja miks? Mittemetallist elemendid ja miks?

Vastus: Kui joonistada diagonaal boorilt astatiinile, siis selle diagonaali vasakus alumises nurgas on metallelemendid, sest viimasel energiatasemel sisaldavad nad ühte kuni kolme elektroni. Need on elemendid I A, II A, III A (va boor), samuti tina ja plii, antimon ja kõik sekundaarsete alarühmade elemendid.

Mittemetallist elemendid asuvad selle diagonaali paremas ülanurgas, sest viimasel energiatasemel sisaldavad nad nelja kuni kaheksa elektroni. Need on elemendid IY A, Y A, YI A, YII A, YIII A ja boor.

Õpetaja: Leiame mittemetallist elemente, mille lihtainetel on aatomkristallvõre (Vastus: C, B, Si) ja molekulaarne ( Vastus: N, S, O , halogeenid ja väärisgaasid ).

Õpetaja: Sõnastage järeldus, kuidas saate määrata lihtsa aine kristallvõre tüüpi sõltuvalt elementide asukohast D.I. Mendelejevi perioodilises tabelis.

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 tüübiks metall.

Lihtaines olevate mittemetalliliste elementide IY A ja boori puhul on kristallvõre aatom; ja elementidel Y A, YI A, YII A, YIII A lihtainetes on molekulaarne kristallvõre.

Jätkame tööd valmis tabeliga.

Õpetaja: Vaadake hoolikalt lauda. Millist mustrit saab jälgida?

Kuulame tähelepanelikult õpilaste vastuseid ja teeme koos klassiga järgmise järelduse:

Seal on järgmine muster: kui ainete struktuur on teada, siis saab ennustada nende omadusi või vastupidi: kui ainete omadused on teada, siis saab määrata ka struktuuri. (Slaid 18).

Õpetaja: Vaadake hoolikalt lauda. Millist muud ainete klassifikatsiooni oskate soovitada?

Kui õpilastel on raske, selgitab õpetaja seda aineid saab jagada molekulaarse ja mittemolekulaarse struktuuriga aineteks. (Slaid 19).

Molekulaarse struktuuriga ained koosnevad molekulidest.

Mittemolekulaarse struktuuriga ained koosnevad aatomitest ja ioonidest.

Õpetaja: Täna tutvume ühe keemia põhiseadusega. See on koostise püsivuse seadus, mille avastas prantsuse keemik J. L. Proust. Seadus kehtib ainult molekulaarstruktuuriga ainete kohta. Praegu kõlab seadus järgmiselt: "Molekulaarsetel keemilistel ühenditel on olenemata nende valmistamise meetodist püsiv koostis ja omadused." Kuid mittemolekulaarse struktuuriga ainete puhul ei kehti see seadus alati.

Seaduse teoreetiline ja praktiline tähendus seisneb selles, et selle alusel saab ainete koostist väljendada keemiliste valemitega (paljude mittemolekulaarse struktuuriga ainete puhul näitab keemiline valem mitte reaalselt eksisteeriva, vaid tingimusliku molekuli koostist) .

Järeldus: Aine keemiline valem sisaldab palju teavet.(Slaid 21)

Näiteks SO 3:

1. Konkreetne aine on vääveldioksiid ehk vääveloksiid (YI).

2.Aine tüüp - kompleks; klass - oksiid.

3. Kvalitatiivne koostis - koosneb kahest elemendist: väävlist ja hapnikust.

4. Kvantitatiivne koostis – molekul koosneb 1 väävliaatomist ja 3 hapnikuaatomist.

5. Suhteline molekulmass – M r (SO 3) = 32 + 3 * 16 = 80.

6. Molaarmass- M(SO3) = 80 g/mol.

7. Palju muud teavet.

Omandatud teadmiste kinnistamine ja rakendamine

(Slaid 22, 23).

Tic-tac-toe mäng: kriipsuta maha ained, millel on sama kristallvõre vertikaalselt, horisontaalselt, diagonaalselt.

Peegeldus.

Õpetaja esitab küsimuse: "Poisid, mida uut te tunnis õppisite?"

Õppetunni kokkuvõte

Õpetaja: Poisid, võtame kokku meie tunni peamised tulemused - vastake küsimustele.

1. Milliseid ainete klassifikatsioone õppisite?

2. Kuidas mõistate terminit kristallvõre?

3. Milliseid kristallvõre tüüpe te nüüd teate?

4. Milliseid seaduspärasusi ainete struktuuris ja omadustes õppisite tundma?

5. Millises agregatsiooniseisundis on ainetel kristallvõred?

6. Millist keemia põhiseadust sa tunnis õppisid?

Kodutöö: §22, märkmed.

1. Koostage ainete valemid: kaltsiumkloriid, ränioksiid (IY), lämmastik, vesiniksulfiid.

Määrake kristallvõre tüüp ja proovige ennustada, millised peaksid olema nende ainete sulamistemperatuurid.

2. Loominguline ülesanne-> koostage lõigu jaoks küsimusi.

Õpetaja tänab teid tunni eest. Annab õpilastele hindeid.