Kristallvõred keemias. Kristallvõrede tüübid

Tagasi edasi

Tähelepanu! Slaidi eelvaade on ainult informatiivsel eesmärgil ja ei pruugi esindada esitluse kogu ulatust. Kui olete huvitatud see töö palun laadige alla täisversioon.

Tunni tüüp: kombineeritud.

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

Tunni eesmärgid.

Õppetöö: kujundada arusaamu tahkete ainete kristalse ja amorfse oleku kohta, tutvustada õpilastele erinevaid kristallvõretüüpe, 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 aimu koostise püsivuse seadusest.

Hariduslik: jätkata õpilaste maailmapildi kujundamist, arvestada terviku komponentide – ainete struktuursete osakeste – vastastikust mõju, mille tulemusena ilmnevad uued omadused, kasvatada oma õppetöö korraldamise oskust, järgima meeskonnas töötamise reegleid.

Arendav: arendada koolinoorte kognitiivset huvi probleemsituatsioonide abil; parandada õpilaste oskust tuvastada ainete füüsikaliste omaduste põhjuslikku sõltuvust keemilisest sidemest ja kristallvõre tüübist, ennustada kristallvõre tüüpi aine füüsikaliste omaduste põhjal.

Varustus: D. I. Mendelejevi perioodiline süsteem, kollektsioon “Metallid”, mittemetallid: väävel, grafiit, punane fosfor, hapnik; Ettekanne “Kristallvõred”, erinevat tüüpi kristallvõrede mudelid (sool, teemant ja grafiit, süsinikdioksiid 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, parandab puudujaid.

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 valemitega:

1) NaCl, CO 2, I 2; 2) Na, NaOH, H 2 S (vastus kirjutage tahvlile ja kaasatakse küsitlusesse).

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 ainete koondseisundeid te teate?

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

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

Vastus: Vesi. Kell normaalsetes tingimustes vesi on vedelas olekus, kui temperatuur langeb alla 0 0 C, muutub vesi tahkeks olekuks - jääks ja 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. Temperatuuri langetades saab muuta vedelaks ja tahkeks mistahes gaasi: näiteks hapnik, mis temperatuuril (-194 0 C) muutub vedelikuks sinine värv, ja temperatuuril (-218,8 0 C) kivistub see kristallidest koosnevaks lumetaoliseks massiks. sinist värvi. Tänases tunnis käsitleme aine tahket olekut.

Õpetaja: Nimetage, millised tahked ained on teie tabelitel.

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

Õpetaja: Mis sa arvad? Millist neist ainetest on üleliigne?

Vastus: Plastiliin.

Õpetaja: Miks?

Tehakse oletusi. Kui õpilastel on raske, siis õpetaja abiga jõutakse järeldusele, et plastiliinil, erinevalt metallidest ja naatriumkloriidist, puudub konkreetne sulamistemperatuur – 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. (slaid 7).

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 iseloomustavad õige asukoht osakesed, 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 tasapindadeks, 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 - metalliline side

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

H 2 S - kovalentne polaarne

esiküsitlus.

• Millist sidet nimetatakse iooniliseks?
• Mis on kovalentne side?
• Mis on polaarne kovalentne side? mittepolaarne?
• Mida nimetatakse elektronegatiivsuseks?

Järeldus: On loogiline jada, nähtuste seos looduses: Aatomi ehitus-> EO-> Keemiliste sidemete liigid-> 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 koostatud järgmises tabelis, näidistabelina õpilastele laual. (vt lisa 1). (Slaid 12).

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

Vastus: Ioonse keemilise sidemega ainete puhul on iseloomulik 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.

Demo on 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, rabedad. Nende sulandid juhivad elektrivoolu (Miks?), lahustuvad kergesti vees.

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

Teemandi ja grafiidi kristallvõrede demonstreerimine.

Õpilastel on laual grafiidi näidised.

Õpetaja: Millised osakesed asuvad aatomi kristallvõre sõlmedes?

Vastus: Üksikud aatomid asuvad aatomi kristallvõre sõlmedes.

Õpetaja: Milline keemiline side tekib aatomite vahel?

Vastus: Kovalentne keemiline side.

Õpetaja selgitus.

Tõepoolest, aatomikristallvõre sõlmedes on üksikud aatomid, mis on omavahel seotud kovalentsete sidemetega. Kuna aatomid, nagu ioonid, võivad ruumis paikneda erinevalt, tekivad erineva kujuga kristallid.

Teemandi aatomikristallvõre

Nendes võredes pole molekule. Kogu kristalli tuleks käsitleda kui hiiglaslikku molekuli. 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.

Aatomikristallvõred pole mitte ainult lihtsad, vaid ka keerulised. Näiteks alumiiniumoksiid, ränioksiid. Kõik need ained on väga kõrged temperatuurid sulav (teemandil on üle 3500 0 C), tugev ja kõva, mittelenduv, vedelikes praktiliselt lahustumatu.

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

Küsimus: Mis on metallidele iseloomulik keemiline side?

Vastus: metallist. Side metallides positiivsete ioonide vahel sotsialiseeritud elektronide abil.

Küsimus: Mis on üldised füüsikalised omadused metallidele iseloomulik?

Vastus: Läige, elektrijuhtivus, soojusjuhtivus, plastilisus.

Küsimus: Selgitage, miks nii paljudel erinevatel ainetel on samad füüsikalised omadused?

Vastus: Metallidel on üks struktuur.

Metallide kristallvõre mudelite demonstreerimine.

Õpetaja selgitus.

Metallilise sidemega ainetel on metallilised kristallvõred

Selliste võre sõlmedes on aatomid ja positiivsed metalliioonid ning valentselektronid liiguvad kristalli põhimassis 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: Molekulide sees olev keemiline side on kovalentne mittepolaarne.

Küsimus: Millised on nende füüsikalised omadused?

Vastus: Lenduv, sulav, vees vähelahustuv.

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

Küsimus: Miks on mittemetallide omadused nii erinevad metallide omadustest?

Vastus: Metallidel on metalliline side, mittemetallidel aga mittepolaarne kovalentne side.

Õpetaja: Seetõttu on võre tüüp erinev. Molekulaarne.

Küsimus: millised osakesed on võrekohtades?

Vastus: Molekulid.

Süsinikdioksiidi ja joodi kristallvõrede demonstreerimine.

Õpetaja selgitus.

Molekulaarkristallvõre

Nagu näete, võib molekulaarkristallvõre olla mitte ainult tahke aine lihtne ained: väärisgaasid, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, valge fosfor R 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. 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, sublimatsioonivõimelised.

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: bensoehappe sublimatsioon (videokogemus).

Töötage valmis tabeliga.

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 tüüpilised lihtainetele?

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

Töötage D.I. Mendelejevi perioodilise süsteemiga.

Küsimus: Kuhu Perioodiline süsteem kas ja miks on metallelemendid? 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 IY A, Y A, YIA, YII A, YIII A ja boor.

Õpetaja: Leiame mittemetallist elemente, millel on lihtsad ained neil 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 süsteemis.

Vastus: Metallelementide puhul, mis on I A, II A, IIIA (v.a boor), samuti tina ja plii ning kõigi lihtaine sekundaarsete alarühmade elementide puhul on võretüüp metalliline.

Lihtaines 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 täheldatakse?

Kuulame tähelepanelikult õpilaste vastuseid, misjärel koos klassiga järeldame:

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

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

Kui õpilastel on raske, selgitab õpetaja seda Ained võib jagada molekulaarseteks ja mittemolekulaarseteks aineteks. (Slaid 19).

Molekulaarsed ained koosnevad molekulidest.

Mittemolekulaarse struktuuriga ained koosnevad aatomitest, 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 on seadus sõnastatud järgmiselt: "Molekulaarsed keemilised ühendid, olenemata nende valmistamise meetodist, on püsiva koostise ja omadustega." Kuid mittemolekulaarse struktuuriga ainete puhul ei kehti see seadus alati.

Teoreetilised ja praktiline väärtus seadus on see, et selle alusel saab ainete koostist väljendada keemiliste valemitega (paljude mittemolekulaarse struktuuriga ainete puhul keemiline valem näitab mitte reaalse, vaid tingimusliku molekuli koostist).

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

Näiteks SO 3:

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

2. Aine liik – kompleks; klass - oksiid.

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

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

5. Sugulane molekulmass- M r (SO 3) \u003d 32 + 3 * 16 \u003d 80.

6. Molaarmass- M (SO 3) \u003d 80 g / mol.

7. Palju muud teavet.

Omandatud teadmiste kinnistamine ja rakendamine

(Slaid 22, 23).

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

Peegeldus.

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

Õppetunni kokkuvõte

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

1. Milliseid ainete klassifikatsioone õppisite?

2. Kuidas mõistate terminit kristallvõre.

3. Milliseid kristallvõre tüüpe te praegu teate?

4. Millist ainete struktuuri ja omaduste mustrit õppisite tundma?

5. Milles agregatsiooni olek ainetel on kristallvõred?

6. Millist keemia põhiseadust sa tunnis õppisid?

Kodutöö: §22, konspekt.

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

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

2. Loovülesanne -> koosta lõigu jaoks küsimused.

Õpetaja tänab tunni eest. Annab õpilastele hindeid.

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

Temperatuuriintervall aine olemasoluks tahkes olekus määratakse keemis- ja sulamistemperatuuri järgi. Tahked ained on kristalne ja amorfne.

Kell amorfsed ained fikseeritud sulamistemperatuur puudub - kuumutamisel need järk-järgult pehmenevad ja muutuvad vedelaks. Sellises olekus on näiteks erinevad vaigud, plastiliin.

Kristallilised ained erinevad osakeste korrapärase paigutuse poolest, millest nad koosnevad: aatomid, molekulid ja ioonid, rangelt määratletud ruumipunktides. Kui need punktid on ühendatud sirgjoontega, tekib ruumiline raam, seda nimetatakse kristallvõreks. Punkte, kus kristalliosakesed asuvad, nimetatakse võre sõlmed.

Meie kujutletava võre sõlmedes võivad olla ioonid, aatomid ja molekulid. Need osakesed võnguvad. Kui temperatuur tõuseb, suureneb ka nende kõikumiste ulatus, mis viib kehade soojuspaisumiseni.

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

Iooniline nimetatakse selliseid kristallvõresid, mille sõlmedes paiknevad ioonid. Neid moodustavad ioonse sidemega ained, mida saab seostada nii lihtioonidega Na +, Cl- kui ka kompleksioonidega SO24-, OH-. Seega on ioonkristallvõredes metallide soolad, mõned oksiidid ja hüdroksüülid, s.o. need ained, milles on ioonne keemiline side. Vaatleme naatriumkloriidi kristalli, see koosneb positiivselt vahelduvatest Na+ ja negatiivsetest CL- ioonidest, koos moodustavad nad kuubikujulise võre. Ioonidevahelised sidemed sellises kristallis on äärmiselt stabiilsed. Seetõttu on ioonvõrega ained suhteliselt suure tugevuse ja kõvadusega, need on tulekindlad ja mittelenduvad.

tuumaenergia kristallvõredeks nimetatakse selliseid kristallvõresid, mille sõlmedes on üksikud aatomid. Sellistes võredes on aatomid omavahel seotud 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 need, mis sisaldavad ränioksiidi (IV) - 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 nimetatakse selliseid kristallvõresid, 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 näideteks on 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).

blog.site, materjali täieliku või osalise kopeerimisega on nõutav link allikale.

Teatavasti võib aine eksisteerida kolmes agregatsiooni olekus: gaasiline, vedel ja tahke (joonis 70). Näiteks hapnik, mis tavatingimustes on gaas, muutub temperatuuril -194 ° C siniseks vedelikuks ja temperatuuril -218,8 ° C tahkub see lumetaoliseks massiks, mis koosneb sinistest kristallidest.

Riis. 70.
Vee koondseisundid

Tahked ained jagunevad kristalliliseks ja amorfseks.

Amorfsetel ainetel puudub selge sulamistemperatuur – kuumutamisel need järk-järgult pehmenevad ja muutuvad vedelaks. Amorfsete ainete hulka kuuluvad enamik plastikuid (näiteks polüetüleen), vaha, šokolaad, plastiliin, erinevad vaigud ja närimiskummid (joonis 71).

Riis. 71.
Amorfsed ained ja materjalid

Kristallilisi aineid iseloomustab nende koostisosakeste õige paigutus rangelt määratletud ruumipunktides. Kui need punktid on ühendatud sirgjoontega, moodustub ruumiline raam, mida nimetatakse kristallvõreks. Punkte, kus kristalliosakesed paiknevad, nimetatakse võresõlmedeks.

Kujutletava kristallvõre sõlmedes võivad olla monoatomilised ioonid, aatomid, molekulid. Need osakesed võnguvad. Temperatuuri tõusuga suureneb nende võnkumiste ulatus, mis reeglina viib kehade soojuspaisumiseni.

Sõltuvalt kristallvõre sõlmedes paiknevate osakeste tüübist ja nendevahelise seose olemusest eristatakse nelja tüüpi kristallvõresid: ioonseid, aatom-, molekulaarseid ja metallilisi (tabel 6).

Tabel 6
Elementide asukoht D. I. Mendelejevi perioodilises süsteemis ja nende lihtainete kristallvõrede tüübid

Lihtainetel, mis on moodustatud tabelis nimetamata elementidest, on metallvõre.

Nimetatakse ioonkristallvõred, mille sõlmedes on ioonid. Neid moodustavad ioonse sidemega ained, mida saab seostada nii lihtioonidega Na +, Cl - kui ka kompleksioonidega OH -. Järelikult on ioonkristallvõredes soolad, alused (leelised), mõned oksiidid. Näiteks on naatriumkloriidi kristall ehitatud vaheldumisi positiivsetest Na + ja negatiivsetest Cl - ioonidest, moodustades kuubikujulise võre (joonis 72). Sellises kristallis on ioonidevahelised sidemed väga tugevad. Seetõttu on ioonvõrega ained suhteliselt kõrge kõvaduse ja tugevusega, need on tulekindlad ja mittelenduvad.

Riis. 72.
Ioonkristallvõre (naatriumkloriid)

Aatomvõresid nimetatakse kristallvõredeks, mille sõlmedes on üksikud aatomid. Sellistes võredes on aatomid omavahel seotud väga tugevate kovalentsete sidemetega.

Riis. 73.
Aatomkristallvõre (teemant)

Seda tüüpi kristallvõres on teemant (joonis 73) - üks süsiniku allotroopsetest modifikatsioonidest. Lõigatud ja poleeritud teemante nimetatakse briljantideks. Neid kasutatakse laialdaselt ehete valmistamisel (joon. 74).

Riis. 74.
Kaks teemantidega keiserlikku krooni:
a - kroon Briti impeerium; b - Vene impeeriumi suur keiserlik kroon

Aatomkristallvõrega ainete hulka kuuluvad kristalliline boor, räni ja germaanium, aga ka kompleksained, nagu ränidioksiid, kvarts, liiv, mäekristall, mille hulka kuuluvad ränioksiid (IV) SiO 2 (joonis 75).

Riis. 75.
Aatomikristallvõre (räni(IV)oksiid)

Enamikul aatomkristallvõrega ainetel on väga kõrge sulamistemperatuur (näiteks teemandi puhul on see üle 3500 ° C, räni puhul - 1415 ° C, ränidioksiidi puhul - 1728 ° C), need on tugevad ja kõvad, praktiliselt lahustumatud.

Molekulaarseid võre nimetatakse kristallvõredeks, mille sõlmedes paiknevad molekulid. Nendes molekulides võivad keemilised sidemed olla nii kovalentsed polaarsed (vesinikkloriid HCl, vesi H 2 0) kui ka kovalentsed mittepolaarsed (lämmastik N 2, osoon 0 3). Vaatamata asjaolule, et molekulide sees olevad aatomid on seotud väga tugevate kovalentsete sidemetega, eksisteerivad molekulide endi vahel nõrgad molekulidevahelised tõmbejõud. Seetõttu on molekulaarsete kristallvõredega ainetel madal kõvadus, madalad temperatuurid sulab, lendab.

Molekulaarsete kristallvõredega ained on näiteks tahke vesi - jää, tahke süsinikmonooksiid (IV) C) 2 - "kuiv jää" (joonis 76), tahke vesinikkloriid HCl ja vesiniksulfiid H 2 S, tahked lihtained, mis moodustuvad ühest - (väärisgaasid: heelium, neoon, argoon, krüptoon), kaks- (vesinik H 2, hapnik O 2, kloor Cl 2, lämmastik N 2, jood 1 2), kolm- (osoon O 3), neli- (valge fosfor P 4 ), kaheksaaatomilised (väävel S 7) molekulid. Enamikul tahketel orgaanilistel ühenditel on molekulaarsed kristallvõred (naftaleen, glükoos, suhkur).

Riis. 76.
Molekulaarkristallvõre (süsinikdioksiid)

Metallilise sidemega ainetel on metallilised kristallvõred (joonis 77). Selliste võre sõlmedes on aatomid ja ioonid (kas aatomid või ioonid, milleks metalliaatomid kergesti muutuvad, andes nende välised elektronid ühiseks kasutamiseks). Sellised sisemine struktuur metallid määrab neile iseloomulikud füüsikalised omadused: plastilisus, plastilisus, elektri- ja soojusjuhtivus, metalliline läige.

Riis. 77.
Metallkristallvõre (raud)

Laboratoorsed katsed nr 13
Tutvumine erinevat tüüpi kristallvõrega ainete kollektsiooniga. Kristallvõre mudelite valmistamine

Vaadake üle teile antud ainete proovide kogu. Kirjutage üles nende valemid, iseloomustage füüsikalisi omadusi ja nende põhjal määrake kristallvõre tüüp.

Pange kokku ühe kristallvõre mudel.

Molekulaarse struktuuriga ainete puhul kehtib prantsuse keemiku J. L. Prousti (1799-1803) avastatud koostise püsivuse seadus. See seadus on praegu sõnastatud järgmiselt:

Prousti seadus on üks keemia põhiseadusi. Mittemolekulaarse struktuuriga ainete, näiteks ioonsete ainete puhul ei kehti see seadus aga alati.

Märksõnad ja fraasid

1. Aine tahked, vedelad ja gaasilised olekud.
2. Tahked ained: amorfsed ja kristalsed.
3. Kristallvõred: ioonsed, aatom-, molekulaarsed ja metallilised.
4. Erinevat tüüpi kristallvõredega ainete füüsikalised omadused.
5. Koostise püsivuse seadus.

Töö arvutiga

1. Palun vaadake elektroonilist taotlust. Tutvu tunni materjaliga ja täida pakutud ülesanded.
2. Otsige Internetist e-posti aadresse, mis võivad olla täiendavad allikad, mis paljastavad lõigu märksõnade ja fraaside sisu. Paku õpetajale oma abi uue tunni ettevalmistamisel – koosta aruanne järgmise lõigu võtmesõnade ja väljendite kohta.

Küsimused ja ülesanded

1. Millises agregatsiooniseisundis on hapnik temperatuuril -205 ° C?
2. Pidage meeles A. Beljajevi teost "Õhu müüja" ja iseloomustage tahke hapniku omadusi, kasutades selle raamatus antud kirjeldust.
3. Mis tüüpi ained (kristallilised või amorfsed) on plastid? Millised plasti omadused on nende tööstusliku kasutuse aluseks?
4. Mis tüüpi teemantkristallvõrega on tegemist? Loetlege teemandi füüsikalised omadused.
5. Mis tüüpi kristallvõre on jood? Loetlege joodi füüsikalised omadused.
6. Miks varieerub metallide sulamistemperatuur väga laias vahemikus? Sellele küsimusele vastuse ettevalmistamiseks kasutage täiendavat kirjandust.
7. Miks puruneb ränist valmistatud toode kokkupõrkel tükkideks, pliist valmistatud toode aga ainult tasandub? Millistel juhtudel toimub keemilise sideme hävimine ja millistel mitte? Miks?

Looduses on kahte tüüpi tahkeid aineid, mis erinevad oma omaduste poolest märkimisväärselt. Need on amorfsed ja kristalsed kehad. Ja amorfsetel kehadel pole täpset sulamistemperatuuri, need pehmenevad kuumutamise ajal järk-järgult ja muutuvad seejärel vedelaks. Selliste ainete näide on vaik või tavaline plastiliin. Aga sellega on hoopis teisiti kristalsed ained. Nad püsivad tahkes olekus kuni teatud temperatuurini ja alles pärast selleni jõudmist need ained sulavad.

See kõik on seotud selliste ainete struktuuriga. Kristallkehades paiknevad osakesed, millest need koosnevad, teatud punktides. Ja kui ühendate need sirgjoontega, saate omamoodi kujuteldava raami, mida nimetatakse kristallvõreks. Ja kristallvõrede tüübid võivad olla väga erinevad. Ja vastavalt osakeste tüübile, millest need on "ehitatud", jagunevad võred nelja tüüpi. Need on ioonsed, aatomi-, molekulaarsed ja

Ja sõlmedes on vastavalt ioonid ja nende vahel on ioonside. võivad olla nii lihtsad (Cl-, Na+) kui ka komplekssed (OH-, SO2-). Ja seda tüüpi kristallvõred võivad sisaldada mõningaid metallihüdroksiide ja -oksiide, sooli ja muid sarnaseid aineid. Võtame näiteks tavalise naatriumkloriidi. See vaheldub negatiivsed ioonid kloor ja positiivsed naatriumiioonid, mis moodustavad kuubilise kristallvõre. Ioonsed sidemed sellises võres on väga stabiilsed ning selle põhimõtte järgi “ehitatud” ainetel on piisavalt kõrge tugevus ja kõvadus.

On olemas ka kristallvõre tüüpe, mida nimetatakse aatomiteks. Siin asuvad aatomid sõlmedes, mille vahel on tugev kovalentne side. aatomvõre neil pole palju asju. Nende hulka kuuluvad teemant, aga ka kristalne germaanium, räni ja boor. On mõned keerulisemad ained, mis sisaldavad ja millel on vastavalt aatomkristallvõre. Need on mäekristall ja ränidioksiid. Ja enamasti on sellised ained väga tugevad, kõvad ja tulekindlad. Samuti on need praktiliselt lahustumatud.

Ja kristallvõrede molekulaarsetel tüüpidel on neid kõige rohkem erinevaid aineid. Nende hulka kuuluvad külmutatud vesi, see tähendab tavaline jää, "kuiv jää" - tahkestunud süsinikoksiid, aga ka tahke vesiniksulfiid ja vesinikkloriid. Molekulaarvõredes on ka palju tahkeid orgaanilisi ühendeid. Nende hulka kuuluvad suhkur, glükoos, naftaleen ja muud sarnased ained. Ja sellise võre sõlmedes asuvad molekulid on omavahel ühendatud polaarsete ja mittepolaarsete keemiliste sidemetega. Ja hoolimata asjaolust, et molekulide sees on aatomite vahel tugevad kovalentsed sidemed, hoitakse neid molekule endid väga nõrkade molekulidevaheliste sidemete tõttu võres. Seetõttu on sellised ained üsna lenduvad, kergesti sulavad ja neil ei ole kõrget kõvadust.

Noh, metallidel on kõige rohkem erinevad tüübid kristallvõred. Ja nende sõlmed võivad sisaldada nii aatomeid kui ioone. Samal ajal võivad aatomid kergesti muutuda ioonideks, andes oma elektronid "üldkasutatavaks". Samamoodi võivad ioonid, "püüdes" vaba elektroni, muutuda aatomiteks. Ja selline võre määrab metallide sellised omadused nagu plastilisus, vormitavus, soojus- ja elektrijuhtivus.

Samuti jagunevad metallide ja muude ainete kristallvõre tüübid võre elementaarrakkude kuju järgi seitsmeks põhisüsteemiks. Lihtsaim on kuuprakk. Samuti on olemas rombilised, tetragonaalsed, kuusnurksed, romboeedrilised, monokliinilised ja trikliinilised ühikrakud, mis määravad kogu kristallvõre kuju. Kuid enamikul juhtudel on kristallvõred keerukamad kui eespool loetletud. See on tingitud asjaolust, et elementaarosakesed võib asuda mitte ainult võre sõlmedes, vaid ka selle keskel või esikülgedel. Ja metallide hulgas on kõige levinumad kolm keerulist kristallvõre: näokeskne kuup, kehakeskne kuup ja kuusnurkne tihedalt pakitud. Rohkem füüsilised omadused metallid ei sõltu ainult nende kristallvõre kujust, vaid ka aatomitevahelisest kaugusest ja muudest parameetritest.

Tahketel ainetel on reeglina kristalne struktuur. Seda iseloomustab osakeste õige paigutus rangelt määratletud ruumipunktides. Kui need punktid on mõtteliselt ühendatud lõikuvate sirgjoontega, moodustub ruumiline raam, mida nimetatakse kristallvõre.

Punkte, kuhu osakesed asetsevad, nimetatakse võre sõlmed. Kujutletava võre sõlmed võivad sisaldada ioone, aatomeid või molekule. Nad teevad võnkuvaid liigutusi. Temperatuuri tõustes suureneb võnkeamplituud, mis väljendub selles soojuspaisumine tel.

Sõltuvalt osakeste tüübist ja nendevahelise seose olemusest eristatakse nelja tüüpi kristallvõresid: ioonseid, aatom-, molekulaarseid ja metallilisi.

Ioonidest koosnevaid kristallvõresid nimetatakse ioonseteks. Neid moodustavad ioonsidemetega ained. Näiteks on naatriumkloriidi kristall, milles, nagu juba märgitud, on iga naatriumiooni ümbritsetud kuue kloriidiooniga ja iga kloriidiooni kuue naatriumiooniga. Selline paigutus vastab kõige tihedamale pakkimisele, kui ioonid on kujutatud kristalli asetatud kuulidena. Väga sageli on kristallvõre kujutatud nii, nagu on näidatud joonisel fig., kus on näidatud ainult osakeste vastastikune paigutus, kuid mitte nende suurus.

Antud osakese lähedal asuvate lähimate naaberosakeste arvu kristallis või ühes molekulis nimetatakse kooskõlastusnumber.

Naatriumkloriidi võres on mõlema iooni koordinatsiooniarv 6. Seega on naatriumkloriidi kristallides võimatu üksikuid soolamolekule eraldada. Neid pole siin. 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 ja madala volatiilsusega.

Ioonkristallide sulamine viib ioonide geomeetriliselt õige orientatsiooni rikkumiseni üksteise suhtes ja nendevahelise sideme tugevuse vähenemiseni. Seetõttu juhivad nende sulad elektrivoolu. Ioonsed ühendid lahustuvad reeglina kergesti polaarsetest molekulidest koosnevates vedelikes, näiteks vees.

Kristallvõresid, mille sõlmedes on üksikud aatomid, nimetatakse aatomiteks. Selliste võre aatomid on omavahel ühendatud tugevate kovalentsete sidemetega. Näiteks teemant, üks süsiniku modifikatsioone. Teemant koosneb süsinikuaatomitest, millest igaüks on seotud nelja naaberaatomiga. Süsiniku koordinatsiooniarv teemandis on 4 . Teemantvõres, nagu ka naatriumkloriidi võres, pole molekule. Kogu kristalli tuleks käsitleda kui hiiglaslikku molekuli. Aatomkristallvõre on iseloomulik tahkele boorile, ränile, germaaniumile ning teatud elementide ühenditele süsiniku ja räniga.

Molekulidest (polaarsetest ja mittepolaarsetest) koosnevaid kristallvõresid nimetatakse molekulaarseteks.

Sellistes võres olevad molekulid on omavahel seotud suhteliselt nõrkade molekulidevaheliste jõududega. Seega ained molekulaarvõre on madala kõvadusega ja madala sulamistemperatuuriga, vees lahustumatud või vähelahustuvad, nende lahused peaaegu ei juhi elektrivoolu. Number anorgaanilised ained molekulaarvõrega on väike.

Nende näideteks on jää, tahke süsinikmonooksiid (IV) ("kuiv jää"), tahked vesinikhalogeniidid, tahked lihtained, mis moodustuvad ühe- (väärisgaaside), kahe- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2, O 2, N 2), kolme- (O 3), nelja- (P 4), kaheksa- (S 8) aatomi molekulid. Joodi molekulaarne kristallvõre on näidatud joonisel fig. . Enamikul kristallilistest orgaanilistest ühenditest on molekulaarvõre.