Vrste hemijskih rešetki. Vrste kristalnih rešetki

Stranica 1

Molekularne kristalne rešetke i njihove odgovarajuće molekularne veze formiraju se uglavnom u kristalima onih supstanci u čijim su molekulima veze kovalentne. Kada se zagrije, veze između molekula se lako uništavaju, tako da tvari s molekularnom rešetkom imaju niske točke topljenja.

Molekularne kristalne rešetke formiraju se od polarnih molekula, između kojih nastaju sile interakcije, takozvane van der Waalsove sile, koje su električne prirode. U molekularnoj rešetki izvode prilično slabu vezu. Led, prirodni sumpor i mnoga organska jedinjenja imaju molekularnu kristalnu rešetku.

Molekularna kristalna rešetka joda prikazana je na sl. 3.17. Većina kristalnih organskih spojeva ima molekularnu rešetku.

Čvorovi molekularne kristalne rešetke formirani su od molekula. Molekularne rešetke imaju, na primjer, kristale vodonika, kisika, dušika, plemenitih plinova, ugljičnog dioksida, organskih tvari.

Prisustvo molekularne kristalne rešetke čvrste faze razlog je neznatne adsorpcije jona iz matične tečnosti, a samim tim i mnogo veće čistoće precipitata u odnosu na precipitate koje karakteriše jonski kristal. Pošto se taloženje u ovom slučaju dešava u optimalnom opsegu kiselosti, koji je različit za jone precipitirane ovim reagensom, to zavisi od vrednosti odgovarajućih konstanti stabilnosti kompleksa. Ova činjenica omogućava da se podešavanjem kiselosti otopine postigne selektivna, a ponekad i specifična precipitacija određenih iona. Slični rezultati se često mogu dobiti odgovarajućom modifikacijom donorskih grupa u organskim reagensima, uzimajući u obzir karakteristike kompleksirajućih kationa koji precipitiraju.

U molekularnim kristalnim rešetkama uočava se lokalna anizotropija veza, naime, unutarmolekulske sile su vrlo velike u odnosu na intermolekularne.

U molekularnim kristalnim rešetkama, njihovi sastavni molekuli su međusobno povezani relativno slabim van der Waalsovim silama, dok su atomi unutar molekula povezani mnogo jačom kovalentnom vezom. Stoga, u takvim rešetkama, molekuli zadržavaju svoju individualnost i zauzimaju jedno mjesto u kristalnoj rešetki. Zamjena je ovdje moguća ako su molekule slične po obliku i veličini. Budući da su sile koje vezuju molekule relativno slabe, granice supstitucije su ovdje mnogo šire. Kako je Nikitin pokazao, atomi plemenitih plinova mogu izomorfno zamijeniti molekule CO2, SO2, CH3COCH3 i druge u rešetkama ovih supstanci. Sličnost hemijske formule ovde nije neophodna.

U molekularnim kristalnim rešetkama, molekuli se nalaze na mjestima rešetke. Većina tvari s kovalentnom vezom formira kristale ovog tipa. Molekularne rešetke formiraju čvrsti vodik, hlor, ugljični dioksid i druge tvari koje su plinovite na uobičajenim temperaturama. Ovog tipa su i kristali većine organskih supstanci. Dakle, poznato je mnogo tvari s molekularnom kristalnom rešetkom. Molekuli locirani na mjestima rešetke povezani su jedni s drugima intermolekularnim silama (priroda ovih sila je razmotrena gore; vidi str. Budući da su međumolekulske sile mnogo slabije od sila kemijske veze, molekularni kristali niske točke topljenja karakteriziraju se značajnom hlapljivošću, njihova tvrdoća je niska. Posebno niske tačke topljenja i ključanja onih supstanci čiji su molekuli nepolarni. Na primjer, parafinski kristali su vrlo mekani, iako su C-C kovalentne veze u molekulima ugljovodonika koji čine ove kristale jake kao i veze u dijamantskim gasovima, takođe treba pripisati molekularnim gasovima, koji se sastoje od jednoatomskih molekula, pošto valentne sile ne igraju ulogu u formiranju ovih kristala, a veze između čestica ovde imaju isti karakter kao i kod drugih molekularnih kristala; ovo uzrokuje relativno veliku vrijednost međuatomskih udaljenosti u ovim kristalima.

Šema registracije debyegrama.

U čvorovima molekularnih kristalnih rešetki nalaze se molekule koje su međusobno povezane slabim međumolekularnim silama. Takvi kristali formiraju tvari s kovalentnom vezom u molekulima. Poznato je mnogo tvari s molekularnom kristalnom rešetkom. Molekularne rešetke imaju čvrsti vodik, hlor, ugljični dioksid i druge tvari koje su plinovite na običnoj temperaturi. Ovog tipa su i kristali većine organskih supstanci.

Teme USE kodifikatora: Supstance molekularne i nemolekularne strukture. Vrsta kristalne rešetke. Ovisnost svojstava tvari o njihovom sastavu i strukturi.

Teorija molekularne kinetike

Sve molekule se sastoje od sitnih čestica koje se nazivaju atomi. Svi trenutno otkriveni atomi sakupljeni su u periodnom sistemu.

Atom je najmanja, hemijski nedjeljiva čestica supstance koja zadržava svoja hemijska svojstva. Atomi se međusobno povezuju hemijske veze. Ranije smo razmatrali a. Obavezno proučite teoriju na temu: Vrste kemijskih veza prije nego što proučite ovaj članak!

Pogledajmo sada kako se čestice mogu kombinovati u materiji.

Ovisno o položaju čestica jedna u odnosu na drugu, svojstva tvari koje formiraju mogu se jako razlikovati. Dakle, ako se čestice nalaze jedna od druge daleko(razdaljina između čestica je mnogo veća od veličine samih čestica), one praktički ne stupaju u interakciju jedna s drugom, kreću se nasumično i kontinuirano u prostoru, tada imamo posla sa gas .

Ako su čestice locirane zatvori jedni drugima, ali haotično, više međusobno komuniciraju, prave intenzivne oscilatorne pokrete u jednom položaju, ali mogu skočiti u drugi položaj, onda je ovo model strukture tečnosti .

Ako su čestice locirane zatvori jedni drugima, ali više uredno, i više komunicirati između sebe, ali se kreću samo unutar jednog ravnotežnog položaja, praktično bez prelaska u drugi poziciju sa kojom se bavimo solidan .

Većina poznatih hemikalija i smeša može postojati u čvrstom, tečnom i gasovitom stanju. Najjednostavniji primjer je vode. U normalnim uslovima, to tečnost, na 0 o C se smrzava - prelazi iz tečnog stanja u solidan, a na 100°C ključa - ulazi gasna faza- vodena para. Istovremeno, mnoge supstance u normalnim uslovima su gasovi, tečnosti ili čvrste materije. Na primer, vazduh, mešavina azota i kiseonika, je gas u normalnim uslovima. Ali pri visokom pritisku i niskoj temperaturi, azot i kiseonik se kondenzuju i prelaze u tečnu fazu. Tečni dušik se aktivno koristi u industriji. Ponekad izolovani plazma, kao i tečni kristali, kao zasebne faze.

Mnoga svojstva pojedinih supstanci i smeša su objašnjena međusobni raspored čestica u prostoru jedna u odnosu na drugu!

Ovaj članak razmatra svojstva čvrstih materija, u zavisnosti od njihove strukture. Osnovna fizička svojstva čvrstih materija: tačka topljenja, električna provodljivost, toplotna provodljivost, mehanička čvrstoća, plastičnost itd.

Temperatura topljenja je temperatura na kojoj supstanca prelazi iz čvrstog u tečno i obrnuto.

je sposobnost tvari da se deformira bez lomljenja.

Električna provodljivost je sposobnost tvari da provodi struju.

Struja je uređeno kretanje nabijenih čestica. Dakle, struju mogu provesti samo supstance u kojima se nalaze pokretne naelektrisane čestice. Prema sposobnosti provođenja struje, tvari se dijele na provodnike i dielektrike. Provodniki su tvari koje mogu provoditi struju (tj. sadrže pokretne nabijene čestice). Dielektrici su tvari koje praktički ne provode struju.

U čvrstoj tvari mogu se locirati čestice tvari haotično, ili urednije o. Ako se čestice čvrste tvari nalaze u prostoru haotično, supstanca se zove amorfna. Primjeri amorfnih supstanci - ugalj, liskun staklo.

Ako su čestice čvrste tvari raspoređene u prostoru na uredan način, tj. formiraju ponavljajuće trodimenzionalne geometrijske strukture, takva supstanca se zove kristal, i sama struktura kristalna rešetka . Većina nama poznatih supstanci su kristali. Same čestice se nalaze u čvorovi kristalna rešetka.

Kristalne tvari se posebno razlikuju po vrsta hemijske veze između čestica u kristalu - atomski, molekularni, metalni, jonski; prema geometrijskom obliku najjednostavnije ćelije kristalne rešetke - kubične, heksagonalne itd.

U zavisnosti od vrsta čestica koje formiraju kristalnu rešetku , razlikovati atomska, molekularna, ionska i metalna kristalna struktura .

Atomska kristalna rešetka

Atomska kristalna rešetka se formira kada postoje atomi. Atomi su međusobno povezani kovalentne hemijske veze. U skladu s tim, takva kristalna rešetka će biti vrlo izdržljiv, nije ga lako uništiti. Atomsku kristalnu rešetku mogu formirati atomi visoke valencije, tj. sa velikim brojem veza sa susjednim atomima (4 ili više). U pravilu, to su nemetali: jednostavne tvari - silicijum, bor, ugljenik (alotropne modifikacije dijamanta, grafita) i njihovi spojevi (borougljik, silicijum (IV) oksid itd..). Budući da se između nemetala javlja pretežno kovalentna hemijska veza, slobodnih elektrona(kao i druge nabijene čestice) u tvarima s atomskom kristalnom rešetkom u većini slučajeva ne. Stoga su ove tvari obično vrlo slabo provode struju, tj. su dielektrici. Ovo su opšti obrasci, od kojih postoji niz izuzetaka.

Komunikacija između čestica u atomskim kristalima: .

Na čvorovima kristala sa uređenom atomskom kristalnom strukturom atomi.

Fazno stanje atomski kristali u normalnim uslovima: po pravilu, čvrste materije.

Supstance, koji formiraju atomske kristale u čvrstom stanju:

Jednostavne supstance visoka valencija (nalazi se u sredini periodnog sistema): bor, ugljenik, silicijum itd.
Složene supstance koje formiraju ovi nemetali: silicijum (silicijum oksid, kvarcni pesak) SiO 2 ; silicijum karbid (korund) SiC; bor karbid, bor nitrid itd.

Fizička svojstva tvari s atomskom kristalnom rešetkom:

— snaga;

- vatrostalnost (visoka tačka topljenja);

- niska električna provodljivost;

- niska toplotna provodljivost;

— hemijska inertnost (neaktivne supstance);

- nerastvorljivost u rastvaračima.

Molekularna kristalna rešetka je rešetka čiji su čvorovi molekule. drže molekule u kristalu slabe sile međumolekularne privlačnosti (van der Waalsove snage, vodonične veze ili elektrostatičko privlačenje). Shodno tome, takva kristalna rešetka, po pravilu, prilično lako uništiti. Supstance s molekularnom kristalnom rešetkom - slabašan, lomljiv. Što je veća sila privlačenja između molekula, to je viša tačka topljenja supstance. U pravilu, tačke topljenja tvari s molekularnom kristalnom rešetkom nisu veće od 200-300K. Stoga, u normalnim uvjetima, većina tvari s molekularnom kristalnom rešetkom postoji u obliku gasova ili tečnosti. Molekularnu kristalnu rešetku, po pravilu, formiraju u čvrstom obliku kiseline, oksidi nemetala, druga binarna jedinjenja nemetala, jednostavne supstance koje formiraju stabilne molekule (kiseonik O 2, azot N 2, voda H 2 O itd.), organske supstance. U pravilu su to tvari s kovalentnom polarnom (rijetko nepolarnom) vezom. Jer elektroni su uključeni u hemijske veze, supstance sa molekularnom kristalnom rešetkom - dielektrici, loši provodnici toplote.

Komunikacija između čestica u molekularnim kristalima: m intermolekularne, elektrostatičke ili međumolekularne sile privlačenja.

Na čvorovima kristala sa uređenom molekularnom kristalnom strukturom molekule.

Fazno stanje molekularni kristali u normalnim uslovima: gasovi, tečnosti i čvrste materije.

Supstance, formirajući se u čvrstom stanju molekularni kristali:

Jednostavne nemetalne supstance koje formiraju male, jake molekule (O 2 , N 2 , H 2 , S 8 i drugi);
Složene supstance (spojevi nemetala) sa kovalentnim polarnim vezama (osim oksida silicijuma i bora, jedinjenja silicijuma i ugljenika) - voda H 2 O, sumporov oksid SO 3 itd.
Monatomski rijetki plinovi (helijum, neon, argon, kripton i sl.);
Većina organskih tvari koje nemaju ionske veze — metan CH 4, benzen C 6 H 6, itd.

Fizička svojstva tvari s molekularnom kristalnom rešetkom:

- taljivost (niska tačka topljenja):

— visoka kompresibilnost;

- molekularni kristali u čvrstom obliku, kao iu rastvorima i topljenima, ne provode struju;

- fazno stanje u normalnim uslovima - gasovi, tečnosti, čvrste materije;

- visoka volatilnost;

- mala tvrdoća.

Jonska kristalna rešetka

Ako postoje nabijene čestice na čvorovima kristala - joni, možemo razgovarati o tome jonska kristalna rešetka . U pravilu se izmjenjuju ionski kristali pozitivni joni(kationi) i negativni joni(anioni), tako da se čestice u kristalu zadržavaju sile elektrostatičke privlačnosti . Ovisno o vrsti kristala i vrsti iona koji formiraju kristal, takve tvari mogu biti prilično jaka i čvrsta. U čvrstom stanju u ionskim kristalima po pravilu nema pokretnih nabijenih čestica. Ali kada se kristal otopi ili otopi, ioni se oslobađaju i mogu se kretati pod djelovanjem vanjskog električnog polja. One. provode samo otopine ili taline jonski kristali. Jonska kristalna rešetka je karakteristična za supstance sa jonska hemijska veza. Primjeri takve supstance sol NaCl kalcijum karbonat- CaCO 3 itd. Jonska kristalna rešetka, po pravilu, nastaje u čvrstoj fazi soli, baze, kao i metalni oksidi i binarni spojevi metala i nemetala.

Komunikacija između čestica u jonskim kristalima: .

Na čvorovima kristala sa jonskom rešetkom joni.

Fazno stanje jonski kristali u normalnim uslovima: obično čvrste materije.

Hemijske supstance sa ionskom kristalnom rešetkom:

Soli (organske i anorganske), uključujući amonijeve soli (na primjer, amonijum hlorid NH4Cl);
osnova;
metalni oksidi;
Binarna jedinjenja koja sadrže metale i nemetale.

Fizička svojstva tvari s ionskom kristalnom strukturom:

- visoka tačka topljenja (vatrostalna);

- rastvori i taline jonskih kristala - strujni provodnici;

- većina jedinjenja je rastvorljiva u polarnim rastvaračima (voda);

- čvrsta faza u većini jedinjenja pod normalnim uslovima.

I, konačno, metale karakteriše posebna vrsta prostorne strukture - metalna kristalna rešetka, što je zbog metalna hemijska veza . Atomi metala prilično slabo drže valentne elektrone. U kristalu formiranom od metala, sljedeći procesi se odvijaju istovremeno: neki atomi doniraju elektrone i postaju pozitivno nabijeni joni; ove elektroni se nasumično kreću u kristalu; neki od elektrona su privučeni jonima. Ovi procesi se odvijaju istovremeno i nasumično. Na ovaj način, pojavljuju se joni , kao u formiranju jonske veze, i nastaju obični elektroni kao kod formiranja kovalentne veze. Slobodni elektroni se kreću nasumično i kontinuirano po volumenu kristala, poput plina. Stoga se ponekad nazivaju elektronski gas ". Zbog prisustva velikog broja mobilnih nabijenih čestica, metala provode struju, toplotu. Tačka topljenja metala veoma varira. Karakteriziraju se i metali poseban metalni sjaj, savitljivost, tj. sposobnost promjene oblika bez razaranja pod jakim mehaničkim naprezanjem, tk. hemijske veze nisu prekinute.

Komunikacija između čestica : .

Na čvorovima kristala sa metalnom rešetkom metalnih jona i atoma.

Fazno stanje metali u normalnim uslovima: obično čvrste materije(izuzetak - živa, tečnost u normalnim uslovima).

Hemijske supstance sa metalnom kristalnom rešetkom - jednostavne supstance - metali.

Fizička svojstva tvari s metalnom kristalnom rešetkom:

– visoka toplotna i električna provodljivost;

- savitljivost i plastičnost;

- metalni sjaj;

— metali su uglavnom nerastvorljivi u rastvaračima;

Većina metala je čvrsta materija u normalnim uslovima.

Poređenje svojstava tvari s različitim kristalnim rešetkama

Tip kristalne rešetke (ili odsustvo kristalne rešetke) omogućava procjenu osnovnih fizičkih svojstava tvari. Za približno poređenje tipičnih fizičkih svojstava jedinjenja sa različitim kristalnim rešetkama, vrlo je zgodno koristiti hemikalije sa karakteristična svojstva. Za molekularnu rešetku, npr. ugljen-dioksid, za atomsku kristalnu rešetku - dijamant, za metal - bakar, a za ionsku kristalnu rešetku - sol, natrijum hlorida NaCl.

Zbirna tabela o strukturama jednostavnih supstanci formiranih od hemijskih elemenata iz glavnih podgrupa periodnog sistema (elementi sekundarnih podgrupa su metali, dakle imaju metalnu kristalnu rešetku).

Konačna tablica odnosa svojstava tvari sa strukturom:

Većina čvrstih materija jeste kristalna struktura, u kojem su čestice od kojih je "sagrađen" određenim redom, stvarajući tako kristalna rešetka. Građena je od ponavljajućih identičnih strukturnih jedinica - elementarne ćelije, koji se povezuje sa susjednim ćelijama, formirajući dodatne čvorove. Kao rezultat, postoji 14 različitih kristalnih rešetki.

Vrste kristalnih rešetki.

U zavisnosti od čestica koje se nalaze u čvorovima rešetke, postoje:

metalna kristalna rešetka;
ionska kristalna rešetka;
molekularna kristalna rešetka;
makromolekularna (atomska) kristalna rešetka.

Metalna veza u kristalnim rešetkama.

Jonski kristali imaju povećanu lomljivost, tk. pomak u kristalnoj rešetki (čak i neznatan) dovodi do činjenice da se slično nabijeni ioni počinju međusobno odbijati, a veze pucaju, pucaju i cijepaju se.

Molekularno vezivanje kristalnih rešetki.

Glavna karakteristika intermolekularne veze je njena "slabost" (van der Waals, vodonik).

Ovo je tekstura leda. Svaki molekul vode povezan je vodikovim vezama sa 4 molekula koji ga okružuju, kao rezultat toga, struktura ima tetraedarski karakter.

Vodikova veza objašnjava visoku tačku ključanja, tačku topljenja i nisku gustinu;

Makromolekularno vezivanje kristalnih rešetki.

Atomi se nalaze na čvorovima kristalne rešetke. Ovi kristali se dijele na 3 vrste:

okvir;
lanac;
slojevitih struktura.

struktura okvira posjeduje dijamant - jednu od najtvrđih supstanci u prirodi. Atom ugljika formira 4 identične kovalentne veze, što ukazuje na oblik pravilnog tetraedra ( sp 3 - hibridizacija). Svaki atom ima usamljeni par elektrona koji se također može povezati sa susjednim atomima. Kao rezultat toga, formira se trodimenzionalna rešetka u čijim se čvorovima nalaze samo atomi ugljika.

Za uništavanje takve strukture potrebno je mnogo energije, tačka topljenja takvih jedinjenja je visoka (za dijamant je 3500°C).

Slojevite strukture ukazuju na prisustvo kovalentnih veza unutar svakog sloja i slabe van der Waalsove veze između slojeva.

Razmotrimo primjer: grafit. Svaki atom ugljika je unutra sp 2 - hibridizacija. Četvrti nespareni elektron formira van der Waalsovu vezu između slojeva. Stoga je 4. sloj vrlo mobilan:

Veze su slabe, pa se lako raskidaju, što se može uočiti u olovci - "svojstvo pisanja" - 4. sloj ostaje na papiru.

Grafit je odličan provodnik električne struje (elektroni se mogu kretati duž ravnine sloja).

lančane strukture imaju okside (npr. SO 3 ), koji se kristalizira u obliku sjajnih iglica, polimera, nekih amorfnih tvari, silikata (azbest).

Nazad napred

Pažnja! Pregled slajda je samo u informativne svrhe i možda neće predstavljati puni obim prezentacije. Ako ste zainteresovani za ovaj rad, preuzmite punu verziju.

Vrsta lekcije: kombinovani.

Svrha lekcije: Stvoriti uslove za formiranje sposobnosti učenika da uspostave uzročnu zavisnost fizičkih svojstava supstanci od vrste hemijske veze i tipa kristalne rešetke, predvideti tip kristalne rešetke na osnovu fizičkih svojstava supstance.

Ciljevi lekcije:

Formirati pojmove o kristalnom i amorfnom stanju čvrstih tela, upoznati učenike sa različitim tipovima kristalnih rešetki, utvrditi zavisnost fizičkih svojstava kristala od prirode hemijske veze u kristalu i tipa kristalne rešetke, dati učenicima osnovne ideje o uticaju prirode hemijskih veza i vrsta kristalnih rešetki na svojstva materije .
Nastaviti sa formiranjem svjetonazora učenika, razmotriti uzajamni utjecaj komponenata cjelovitih strukturnih čestica supstanci, uslijed kojih se pojavljuju nova svojstva, kultivirati sposobnost organiziranja obrazovnog rada, pridržavati se pravila rad u timu.
Razvijati kognitivni interes učenika, koristeći problemske situacije;

Oprema: Periodični sistem D.I. Mendeljejev, zbirka "Metali", nemetali: sumpor, grafit, crveni fosfor, kristalni silicijum, jod; Prezentacija "Vrste kristalnih rešetki", modeli kristalnih rešetki različitih vrsta (sol, dijamant i grafit, ugljen dioksid i jod, metali), uzorci plastike i proizvoda od njih, staklo, plastelin, kompjuter, projektor.

Tokom nastave

1. Organizacioni momenat.

Nastavnik pozdravlja učenike, popravlja odsutne.

2. Provjera znanja o temama” Hemijska veza. Stepen oksidacije”.

Samostalni rad (15 minuta)

3. Učenje novog gradiva.

Nastavnik najavljuje temu časa i svrhu časa. (Slajd 1,2)

Učenici zapisuju datum i temu časa u svoje sveske.

Ažuriranje znanja.

Učitelj postavlja pitanja razredu:

Koje vrste čestica poznajete? Da li joni, atomi i molekuli imaju naboj?
Koje vrste hemijskih veza poznajete?
Koja su stanja agregacije supstanci?

Učitelj:„Svaka supstanca može biti gas, tečnost i čvrsta. Na primjer, voda. U normalnim uslovima, to je tečnost, ali može biti para i led. Ili kisik u normalnim uvjetima je plin, na temperaturi od -1940 C pretvara se u plavu tekućinu, a na temperaturi od -218,8 ° C stvrdnjava se u masu nalik snijegu koja se sastoji od plavih kristala. U ovoj lekciji ćemo razmotriti čvrsto stanje tvari: amorfno i kristalno. (Slajd 3)

Učitelj: amorfne supstance nemaju jasnu tačku topljenja - kada se zagreju, postepeno omekšavaju i postaju tečne. Amorfne tvari uključuju, na primjer, čokoladu, koja se topi i u rukama i u ustima; žvakaće gume, plastelin, vosak, plastika (prikazani su primjeri takvih tvari). (Slajd 7)

Kristalne supstance imaju jasnu tačku topljenja i, što je najvažnije, karakteriše pravilan raspored čestica na strogo određenim tačkama u prostoru. (Slajdovi 5,6) Kada su ove tačke povezane pravim linijama, formira se prostorni okvir koji se naziva kristalna rešetka. Tačke na kojima se nalaze kristalne čestice nazivaju se čvorovi rešetke.

Učenici zapisuju definiciju u svesku: „Kristalna rešetka je skup tačaka u prostoru u kojima se nalaze čestice koje formiraju kristal. Tačke u kojima se nalaze čestice kristala nazivaju se čvorovi rešetke.

U zavisnosti od toga koje se vrste čestica nalaze u čvorovima ove rešetke, postoje 4 vrste rešetki. (Slajd 8) Ako u čvorovima kristalne rešetke postoje joni, onda se takva rešetka naziva jonskom.

Nastavnik postavlja učenicima pitanja:

- Kako će se zvati kristalne rešetke, u čijim čvorovima se nalaze atomi, molekuli?

Ali postoje kristalne rešetke u čijim čvorovima postoje i atomi i ioni. Takve rešetke se nazivaju metalne.

Sada ćemo popuniti tabelu: "Kristalne rešetke, vrsta veze i svojstva supstanci." U toku popunjavanja tabele utvrdićemo odnos između tipa rešetke, vrste veze između čestica i fizičkih svojstava čvrstih tela.

Razmotrimo prvi tip kristalne rešetke, koji se naziva ionskom. (Slajd 9)

Koja je hemijska veza u ovim supstancama?

Pogledajte ionsku kristalnu rešetku (prikazan je model takve rešetke). U njegovim čvorovima nalaze se pozitivno i negativno nabijeni ioni. Na primjer, kristal natrijum hlorida se sastoji od pozitivnih iona natrijuma i negativnih iona klorida u rešetki u obliku kocke. Supstance s ionskom kristalnom rešetkom uključuju soli, okside i hidrokside tipičnih metala. Tvari s ionskom kristalnom rešetkom imaju visoku tvrdoću i čvrstoću, vatrostalne su i neisparljive.

Učitelj: Fizička svojstva supstanci s atomskom kristalnom rešetkom su ista kao i supstancija s ionskom kristalnom rešetkom, ali često u superlativima - vrlo čvrsta, vrlo jaka. Dijamant, u kojem je atomska kristalna rešetka najteža supstanca od svih prirodnih supstanci. Služi kao standard tvrdoće, koji se po sistemu od 10 bodova ocjenjuje najvišom ocjenom 10. (Slajd 10). Prema ovoj vrsti kristalne rešetke, sami ćete unijeti potrebne informacije u tabelu, samostalno radeći s udžbenikom.

Učitelj: Razmotrimo 3. tip kristalne rešetke, koji se naziva metalnim. (Slajdovi 11,12) U čvorovima takve rešetke nalaze se atomi i ioni između kojih se elektroni slobodno kreću, povezujući ih u jedinstvenu cjelinu.

Takva unutrašnja struktura metala određuje njihova karakteristična fizička svojstva.

Učitelj: Koja fizička svojstva metala znate? (duktilnost, plastičnost, električna i toplotna provodljivost, metalni sjaj).

Učitelj: Na koje se grupe dijele sve tvari po strukturi? (Slajd 12)

Razmotrimo vrstu kristalne rešetke koju posjeduju poznate tvari kao što su voda, ugljični dioksid, kisik, dušik i druge. To se zove molekularno. (Slajd 14)

Koje se čestice nalaze u čvorovima ove rešetke?

Hemijska veza u molekulima koji se nalaze na mjestima rešetke može biti i kovalentno polarna i kovalentna nepolarna. Unatoč činjenici da su atomi unutar molekula vezani vrlo jakim kovalentnim vezama, slabe sile međumolekularne privlačnosti djeluju između samih molekula. Stoga tvari s molekularnom kristalnom rešetkom imaju nisku tvrdoću, niske točke topljenja i isparljive su. Kada se plinovite ili tekuće tvari pod posebnim uvjetima pretvaraju u čvrste, tada imaju molekularnu kristalnu rešetku. Primjeri takvih tvari mogu biti čvrsta voda - led, čvrsti ugljični dioksid - suhi led. Takva rešetka ima naftalin, koji se koristi za zaštitu vunenih proizvoda od moljaca.

– Koja svojstva molekularne kristalne rešetke određuju upotrebu naftalena? (promenljivost). Kao što vidite, molekularna kristalna rešetka može imati ne samo čvrstu jednostavno supstance: plemeniti gasovi, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, beli fosfor P 4, ali i složeno: čvrsta voda, čvrsti vodonik hlorid i vodonik sulfid. Većina čvrstih organskih jedinjenja ima molekularne kristalne rešetke (naftalen, glukoza, šećer).

Mrežna mjesta sadrže nepolarne ili polarne molekule. Unatoč činjenici da su atomi unutar molekula vezani jakim kovalentnim vezama, slabe sile međumolekularne interakcije djeluju između samih molekula.

Zaključak: Supstance su krhke, imaju malu tvrdoću, nisku tačku topljenja, isparljive.

Pitanje: Koji se proces naziva sublimacija ili sublimacija?

Odgovor: Prijelaz tvari iz čvrstog agregatnog stanja odmah u plinovito stanje, zaobilazeći tekuće stanje, naziva se sublimacija ili sublimacija.

Demonstracija iskustva: sublimacija jodom

Zatim učenici naizmjence imenuju podatke koje su zapisali u tabeli.

Kristalne rešetke, vrsta veze i svojstva supstanci.

Vrsta rešetke	Vrste čestica na mjestima rešetke	Vrsta komunikacije između čestica	Primjeri tvari	Fizička svojstva tvari
Jonski	joni	Jonska - jaka veza	Soli, halogenidi (IA, IIA), oksidi i hidroksidi tipičnih metala	Čvrsta, jaka, neisparljiva, krhka, vatrostalna, mnogo rastvorljiva u vodi, taline provode elektricitet
Atomic	atomi	1. Kovalentna nepolarna - veza je vrlo jaka 2. Kovalentna polarna - veza je vrlo jaka	*Jednostavne supstance* a: dijamant (C), grafit (C), bor (B), silicijum (Si). *Kompleksne supstance* : aluminijum oksid (Al 2 O 3), silicijum oksid (IV) - SiO 2	Vrlo tvrda, vrlo vatrostalna, jaka, neisparljiva, nerastvorljiva u vodi
Molekularno	molekule	Između molekula - slabe sile intermolekularna privlačnost, ali unutar molekula - jaka kovalentna veza	Čvrste materije pod posebnim uslovima, koje su u normalnim uslovima gasovi ili tečnosti (O 2 , H 2 , Cl 2 , N 2 , Br 2 , H 2 O, CO 2 , HCl); sumpor, bijeli fosfor, jod; organska materija	Krhki, hlapljivi, topljivi, sposobni za sublimaciju, imaju malu tvrdoću
metal	atomski joni	Metal - različite čvrstoće	Metali i legure	Savitljivi, imaju sjaj, duktilnost, toplotu i električnu provodljivost

Učitelj:Šta možemo zaključiti iz obavljenog posla na stolu?

Zaključak 1: Fizička svojstva tvari zavise od vrste kristalne rešetke. Sastav supstance → Vrsta hemijske veze → Vrsta kristalne rešetke → Svojstva supstanci . (Slajd 18).

Pitanje: Koju vrstu kristalne rešetke od gore navedenog nema u jednostavnim supstancama?

odgovor: Jonske kristalne rešetke.

Pitanje: Koje su kristalne rešetke tipične za jednostavne supstance?

odgovor: Za jednostavne supstance - metale - metalna kristalna rešetka; za nemetale - atomske ili molekularne.

Rad sa periodnim sistemom D.I. Mendeljejev.

Pitanje: Gdje su metalni elementi u periodnom sistemu i zašto? Elementi su nemetali i zašto?

Odgovori : Ako nacrtamo dijagonalu od bora do astatina, tada će u donjem lijevom kutu od ove dijagonale biti metalni elementi, jer. na poslednjem energetskom nivou sadrže od jednog do tri elektrona. To su elementi I A, II A, III A (osim bora), kao i kalaj i olovo, antimon i svi elementi sekundarnih podgrupa.

Nemetalni elementi se nalaze u gornjem desnom uglu ove dijagonale, jer na poslednjem energetskom nivou sadrže od četiri do osam elektrona. To su elementi IV A, V A, VI A, VII A, VIII A i bor.

Učitelj: Nađimo nemetalne elemente u kojima jednostavne tvari imaju atomsku kristalnu rešetku (Odgovor: C, B, Si) i molekularni ( Odgovor: N, S, O , halogeni i plemeniti gasovi )

Učitelju: Formulirajte zaključak o tome kako možete odrediti tip kristalne rešetke jednostavne supstance, u zavisnosti od položaja elemenata u Periodnom sistemu D.I. Mendeljejeva.

odgovor: Za metalne elemente koji se nalaze u I A, II A, IIIA (osim bora), kao i kalaj i olovo, te sve elemente sekundarnih podgrupa u jednostavnoj supstanci, tip rešetke je metalni.

Za nemetalne elemente IV A i bor u jednostavnoj supstanci, kristalna rešetka je atomska; a elementi V A, VI A, VII A, VIII A u jednostavnim supstancama imaju molekularnu kristalnu rešetku.

Nastavljamo sa radom sa popunjenom tabelom.

Učitelju: Pažljivo pogledajte sto. Koji obrazac se uočava?

Pažljivo slušamo odgovore učenika, nakon čega zajedno sa razredom donosimo zaključak. Zaključak 2 (slajd 17)

4. Učvršćivanje materijala.

Test (samokontrola):

Tvari koje imaju molekularnu kristalnu rešetku, po pravilu:
a) Vatrostalna i dobro rastvorljiva u vodi
b) Taljivi i isparljivi
c) Čvrsta i električno provodljiva
d) Toplotno provodljiv i plastičan

Koncept "molekula" nije primjenjiv u odnosu na strukturnu jedinicu tvari:
a) Voda
b) Kiseonik
c) Dijamant
d) Ozon

Atomska kristalna rešetka je karakteristična za:
a) Aluminijum i grafit
b) Sumpor i jod
c) Silicijum oksid i natrijum hlorid
d) Dijamant i bor

Ako je supstanca visoko rastvorljiva u vodi, ima visoku tačku i električno provodljiva, tada je njena kristalna rešetka:
a) Molekularno
b) Nuklearni
c) jonski
d) metal

5. Refleksija.

6. Domaći.

Opišite svaki tip kristalne rešetke prema planu: Šta se nalazi u čvorovima kristalne rešetke, strukturna jedinica → Vrsta hemijske veze između čestica čvora → Sile interakcije između kristalnih čestica → Fizička svojstva zbog kristalne rešetke → Agregatno stanje materije u normalnim uslovima → Primeri.

Prema formulama datih supstanci: SiC, CS 2 , NaBr, C 2 H 2 - odrediti tip kristalne rešetke (jonske, molekularne) svakog jedinjenja i na osnovu toga opisati očekivana fizička svojstva svakog od četiri supstance.

Kao što već znamo, materija može postojati u tri agregatna stanja: gasoviti, solidan i tečnost. Kiseonik, koji je u normalnim uslovima u gasovitom stanju, na temperaturi od -194°C pretvara se u plavkastu tečnost, a na temperaturi od -218,8°C pretvara se u snežnu masu sa plavim kristalima.

Temperaturni interval za postojanje supstance u čvrstom stanju određen je tačkama ključanja i topljenja. Čvrste materije su kristalno i amorfna.

At amorfne supstance nema fiksne tačke topljenja - kada se zagreju, postepeno omekšaju i postaju tečni. U ovom stanju, na primjer, postoje razne smole, plastelin.

Kristalne supstance razlikuju se po pravilnom rasporedu čestica od kojih su sastavljene: atoma, molekula i jona, na strogo određenim tačkama u prostoru. Kada su ove tačke povezane pravim linijama, stvara se prostorni okvir, koji se naziva kristalna rešetka. Tačke u kojima se nalaze kristalne čestice nazivaju se rešetkasti čvorovi.

U čvorovima rešetke koje zamišljamo mogu biti joni, atomi i molekuli. Ove čestice osciliraju. Sa porastom temperature povećava se i obim ovih fluktuacija, što dovodi do toplinskog širenja tijela.

Ovisno o vrsti čestica koje se nalaze u čvorovima kristalne rešetke i prirodi veze između njih, razlikuju se četiri tipa kristalnih rešetki: jonski, atomski, molekularni i metal.

Jonski nazivaju takve kristalne rešetke, u čijim se čvorovima nalaze ioni. Nastaju od tvari s ionskom vezom, koje se mogu povezati s jednostavnim ionima Na +, Cl- i složenim SO24-, OH-. Dakle, ionske kristalne rešetke imaju soli, neke okside i hidroksile metala, tj. one supstance u kojima postoji jonska hemijska veza. Razmotrimo kristal natrijum hlorida, sastoji se od pozitivno naizmeničnih Na+ i negativnih CL- jona, koji zajedno čine rešetku u obliku kocke. Veze između jona u takvom kristalu su izuzetno stabilne. Zbog toga tvari s jonskom rešetkom imaju relativno visoku čvrstoću i tvrdoću, vatrostalne su i neisparljive.

nuklearna kristalne rešetke nazivaju se takve kristalne rešetke, u čijim se čvorovima nalaze pojedinačni atomi. U takvim rešetkama atomi su međusobno povezani vrlo jakim kovalentnim vezama. Na primjer, dijamant je jedna od alotropnih modifikacija ugljika.

Supstance sa atomskom kristalnom rešetkom nisu baš česte u prirodi. To uključuje kristalni bor, silicijum i germanijum, kao i složene supstance, na primer, one koje sadrže silicijum oksid (IV) - SiO 2: silicijum dioksid, kvarc, pesak, gorski kristal.

Velika većina tvari s atomskom kristalnom rešetkom ima vrlo visoke tačke topljenja (za dijamant prelazi 3500 ° C), takve tvari su jake i tvrde, praktički netopive.

Molekularno nazivaju takve kristalne rešetke, na čijim se čvorovima nalaze molekuli. Hemijske veze u ovim molekulima također mogu biti ili polarne (HCl, H 2 0) ili nepolarne (N 2 , O 3). I iako su atomi unutar molekula povezani vrlo jakim kovalentnim vezama, slabe sile međumolekularne privlačnosti djeluju između samih molekula. Zbog toga se tvari s molekularnom kristalnom rešetkom odlikuju niskom tvrdoćom, niskom tačkom topljenja i hlapljivošću.

Primeri takvih supstanci su čvrsta voda - led, čvrsti ugljen monoksid (IV) - "suhi led", čvrsti hlorovodonik i sumporovodik, čvrste jednostavne supstance formirane od jednog - (plemeniti gasovi), dva - (H 2, O 2, CL 2 , N 2, I 2), tri - (O 3), četiri - (P 4), osmoatomske (S 8) molekule. Velika većina čvrstih organskih jedinjenja ima molekularne kristalne rešetke (naftalen, glukoza, šećer).

stranice, uz potpuno ili djelomično kopiranje materijala, obavezan je link na izvor.