Kristallihilat kemiassa. Kidehilan tyypit

Takaisin eteenpäin

Huomio! Dian esikatselu on tarkoitettu vain tiedoksi, eikä se välttämättä edusta esityksen koko laajuutta. Jos olet kiinnostunut Tämä työ lataa täysi versio.

Oppitunnin tyyppi: Yhdistetty.

Oppitunnin päätavoite: Antaa opiskelijoille konkreettisia ideoita amorfisista ja kiteisistä aineista, tyypeistä kristallihilat aineiden rakenteen ja ominaisuuksien välisen suhteen selvittämiseksi.

Oppitunnin tavoitteet.

Kasvatus: muodostaa käsityksiä kiinteiden aineiden kiteisestä ja amorfisesta tilasta, perehdyttää opiskelijat erilaisiin kidehiloihin, selvittää kiteen fysikaalisten ominaisuuksien riippuvuutta kiteen kemiallisen sidoksen luonteesta ja kiteen tyypistä hila, antaa opiskelijoille peruskäsityksiä kemiallisten sidosten luonteen ja kidehilatyyppien vaikutuksesta aineen ominaisuuksiin, antaa opiskelijoille käsityksen koostumuksen pysyvyyden laista.

Kasvatus: jatkaa opiskelijoiden maailmankuvan muodostumista, ottaa huomioon kokonaisuuden komponenttien - aineiden rakenteellisten hiukkasten - keskinäinen vaikutus, jonka seurauksena ilmaantuu uusia ominaisuuksia, kehittää kykyä organisoida koulutustyötään, noudata tiimityöskentelyn sääntöjä.

Kehitetään: kehittää koululaisten kognitiivista kiinnostusta ongelmatilanteiden avulla; parantaa opiskelijoiden taitoja selvittää aineiden fysikaalisten ominaisuuksien syy-seuraus-riippuvuus kemiallisesta sidoksesta ja kidehilan tyypistä, ennustaa kidehilan tyyppiä aineen fysikaalisten ominaisuuksien perusteella.

Laitteet: D.I. Mendelejevin jaksollinen järjestelmä, kokoelma "Metalit", ei-metallit: rikki, grafiitti, punainen fosfori, happi; Esitys “Kristaalihilat”, eri tyyppisten kristallihilojen malleja (suola, timantti ja grafiitti, hiilidioksidi ja jodi, metallit), näytteitä muovista ja niistä valmistettuja tuotteita, lasia, muovailuvahaa, hartseja, vahaa, purukumia, suklaata, tietokonetta , multimediainstallaatio, videokoe "Bentsoehapon sublimaatio".

Tuntien aikana

1. Organisatorinen hetki.

Opettaja tervehtii oppilaita, korjaa poissaolevat.

Sitten hän kertoo oppitunnin aiheen ja oppitunnin tarkoituksen. Oppilaat kirjoittavat oppitunnin aiheen vihkoon. (Dia 1, 2).

2. Kotitehtävien tarkistaminen

(2 opiskelijaa taululla: Määritä aineiden kemiallisen sidoksen tyyppi kaavoilla:

1) NaCl, C02, 12; 2) Na, NaOH, H 2 S (kirjoita vastaus taululle ja sisällytetään kyselyyn).

3. Tilanneanalyysi.

Opettaja: Mitä kemia opiskelee? Vastaus: Kemia on tiedettä aineista, niiden ominaisuuksista ja aineiden muunnoksista.

Opettaja: Mikä on aine? Vastaus: Aine on se, mistä fyysinen keho koostuu. (Dia 3).

Opettaja: Mitä aineiden aggregoituja tiloja tiedät?

Vastaus: Aggregaatiota on kolme: kiinteä, nestemäinen ja kaasumainen. (Dia 4).

Opettaja: Anna esimerkkejä aineista, jotka voivat esiintyä eri lämpötiloissa kaikissa kolmessa aggregaatiotilassa.

Vastaus: Vesi. klo normaaleissa olosuhteissa vesi on nestemäisessä tilassa, kun lämpötila laskee alle 0 0 C, vesi muuttuu kiinteäksi - jääksi, ja kun lämpötila nousee 100 0 C:een, saadaan vesihöyryä (kaasumainen tila).

Opettaja (lisäys): Mitä tahansa ainetta voidaan saada kiinteässä, nestemäisessä ja kaasumaisessa muodossa. Veden lisäksi nämä ovat metalleja, jotka ovat normaaleissa olosuhteissa kiinteässä tilassa, kuumennettaessa ne alkavat pehmetä, ja tietyssä lämpötilassa (t pl) ne muuttuvat nestemäiseksi - ne sulavat. Kuumennettaessa edelleen kiehumispisteeseen metallit alkavat haihtua, ts. mennä kaasumaiseen tilaan. Lämpötilaa alentamalla voidaan muuttaa mikä tahansa kaasu nestemäiseksi ja kiinteäksi: esimerkiksi happi, joka muuttuu lämpötilassa (-194 0 C) nesteeksi sininen väri, ja lämpötilassa (-218,8 0 C) se kovettuu lumimaiseksi kiteistä koostuvaksi massaksi sinisen väristä. Tänään oppitunnilla tarkastelemme aineen kiinteää tilaa.

Opettaja: Nimeä pöydilläsi olevat kiinteät aineet.

Vastaus: Metallit, muovailuvaha, ruokasuola: NaCl, grafiitti.

Opettaja: Mitä mieltä olet? Mitä näistä aineista on liikaa?

Vastaus: Muovailuvaha.

Opettaja: Miksi?

Oletuksia tehdään. Jos oppilaiden mielestä se on vaikeaa, opettajan avulla he päätyvät siihen, että muovailuvahalla, toisin kuin metalleilla ja natriumkloridilla, ei ole erityistä sulamispistettä - se (muovailuvaha) pehmenee vähitellen ja muuttuu nestemäiseksi. Tällaisia ​​ovat esimerkiksi suussa sulava suklaa tai purukumi, samoin kuin lasi, muovit, hartsit, vaha (selitessään opettaja näyttää näiden aineiden luokkanäytteitä). Tällaisia ​​aineita kutsutaan amorfisiksi. (dia 5), ​​ja metallit ja natriumkloridi ovat kiteisiä. (Dia 6).

Siten on olemassa kahdenlaisia ​​kiinteitä aineita : amorfinen ja kiteinen. (dia 7).

1) Amorfisilla aineilla ei ole tiettyä sulamispistettä eikä hiukkasten järjestystä niissä ole tiukasti määrätty.

Kiteisillä aineilla on tiukasti määritelty sulamispiste, ja mikä tärkeintä, niille on tunnusomaista oikea sijainti hiukkaset, joista ne on rakennettu: atomit, molekyylit ja ionit. Nämä hiukkaset sijaitsevat tiukasti määritellyissä pisteissä avaruudessa, ja jos nämä solmut yhdistetään suorilla viivoilla, muodostuu spatiaalinen kehys - kristallikenno.

Opettaja kysyy ongelmallisia asioita

Kuinka selittää kiinteiden aineiden olemassaolo, joilla on niin erilaisia ​​ominaisuuksia?

2) Miksi kiteiset aineet halkeavat tietyissä tasoissa törmäyksessä, kun taas amorfisilla aineilla ei ole tätä ominaisuutta?

Kuuntele oppilaiden vastauksia ja ohjaa heidät niihin johtopäätös:

Kiinteässä tilassa olevien aineiden ominaisuudet riippuvat kidehilan tyypistä (ensisijaisesti siitä, mitä hiukkasia sen solmuissa on), mikä puolestaan ​​määräytyy tietyn aineen kemiallisen sidoksen tyypin mukaan.

Kotitehtävien tarkistaminen:

1) NaCl - ionisidos,

CO 2 - kovalenttinen polaarinen sidos

I 2 - kovalenttinen ei-polaarinen sidos

2) Na - metallisidos

NaOH - ionisidos Na +:n ja OH:n välillä (kovalenttinen O ja H)

H 2 S - kovalenttinen polaarinen

etukysely.

• Mitä sidosta kutsutaan ioniseksi?
• Mitä sidosta kutsutaan kovalenttiseksi?
• Mikä on polaarinen kovalenttinen sidos? ei-polaarinen?
• Mitä kutsutaan elektronegatiivisuudeksi?

Johtopäätös: On olemassa looginen järjestys, ilmiöiden suhde luonnossa: Atomin rakenne-> EO-> Kemiallisten sidostyypit-> Kidehilan tyyppi-> Aineiden ominaisuudet . (dia 10).

Opettaja: Hiukkasten tyypistä ja niiden välisen yhteyden luonteesta riippuen ne erottuvat toisistaan neljää erilaista kidehilaa: ioninen, molekyylinen, atomi ja metallinen. (Dia 11).

Tulokset kootaan seuraavaan taulukkoon, joka on näytetaulukko opiskelijoille pöydällä. (katso liite 1). (Dia 12).

Opettaja: Mitä mieltä olet? Millaisen kemiallisen sidoksen omaaville aineille tämän tyyppinen hila on ominaista?

Vastaus: Aineille, joilla on ioninen kemiallinen sidos, ionihila on tyypillinen.

Opettaja: Mitä hiukkasia tulee olemaan hilan solmuissa?

Vastaus: Joona.

Opettaja: Mitä hiukkasia kutsutaan ioneiksi?

Vastaus: Ionit ovat hiukkasia, joilla on positiivinen tai negatiivinen varaus.

Opettaja: Mikä on ionien koostumus?

Vastaus: Yksinkertaista ja monimutkaista.

Demo on natriumkloridin (NaCl) kidehilamalli.

Opettajan selitys: Natriumkloridin kidehilan solmukohdissa ovat natrium- ja kloori-ionit.

NaCl-kiteissä ei ole yksittäisiä natriumkloridimolekyylejä. Koko kidettä tulee pitää jättimäisenä makromolekyylinä, joka koostuu yhtä suuresta määrästä Na + ja Cl - ioneja, Na n Cl n , jossa n on suuri luku.

Ionien väliset sidokset tällaisessa kiteessä ovat erittäin vahvoja. Siksi aineilla, joissa on ionihila, on suhteellisen korkea kovuus. Ne ovat tulenkestäviä, haihtumattomia, hauraita. Niiden sulatteet johtavat sähkövirtaa (Miksi?), liukenevat helposti veteen.

Ioniyhdisteet ovat metallien (IA ja II A), suolojen, alkalien binäärisiä yhdisteitä.

Timantin ja grafiitin kidehilojen esittely.

Opiskelijoilla on näytteitä grafiitista pöydällä.

Opettaja: Mitä hiukkasia tulee olemaan atomikidehilan solmuissa?

Vastaus: Yksittäiset atomit sijaitsevat atomikidehilan solmuissa.

Opettaja: Millainen kemiallinen sidos atomien välillä syntyy?

Vastaus: Kovalenttinen kemiallinen sidos.

Opettajan selitys.

Itse asiassa atomikidehilojen solmuissa on yksittäisiä atomeja, jotka on liitetty kovalenttisilla sidoksilla. Koska atomit, kuten ionit, voivat järjestyä eri tavalla avaruudessa, muodostuu erimuotoisia kiteitä.

Timantin atomikidehila

Näissä hilassa ei ole molekyylejä. Koko kidettä tulee pitää jättimäisenä molekyylinä. Esimerkki aineista, joissa on tämäntyyppinen kidehila, ovat hiilen allotrooppiset modifikaatiot: timantti, grafiitti; sekä boori, pii, punainen fosfori, germanium. Kysymys: Mitä nämä aineet koostumukseltaan ovat? Vastaus: Koostumukseltaan yksinkertainen.

Atomikidehilat eivät ole vain yksinkertaisia, vaan myös monimutkaisia. Esimerkiksi alumiinioksidi, piioksidi. Kaikki nämä aineet ovat erittäin korkeita lämpötiloja sulava (timantilla on yli 3500 0 C), vahva ja kova, haihtumaton, käytännössä liukenematon nesteisiin.

Opettaja: Kaverit, teillä on kokoelma metalleja pöydillänne, katsotaanpa näitä näytteitä.

Kysymys: Mikä on metallien kemiallinen sidos?

Vastaus: metalli. Viestintä metalleissa positiivisten ionien välillä sosialisoituneiden elektronien avulla.

Kysymys: Mitkä ovat yleiset fyysiset ominaisuudet metallille ominaista?

Vastaus: Kiilto, sähkönjohtavuus, lämmönjohtavuus, sitkeys.

Kysymys: Selitä miksi niin monilla eri aineilla on samat fysikaaliset ominaisuudet?

Vastaus: Metalleilla on yksi rakenne.

Metallien kidehilojen mallien esittely.

Opettajan selitys.

Aineilla, joissa on metallisidos, on metalliset kidehilat

Tällaisten hilan solmukohdissa on atomeja ja positiivisia metalli-ioneja, ja valenssielektronit liikkuvat vapaasti suurimmassa osassa kiteitä. Elektronit houkuttelevat sähköstaattisesti positiivisia metalli-ioneja. Tämä selittää hilan stabiilisuuden.

Opettaja esittelee ja nimeää aineet: jodi, rikki.

Kysymys: Mitä yhteistä näillä aineilla on?

Vastaus: Nämä aineet ovat ei-metalleja. Koostumukseltaan yksinkertainen.

Kysymys: Mikä on kemiallinen sidos molekyylien sisällä?

Vastaus: Kemiallinen sidos molekyylien sisällä on kovalenttinen ei-polaarinen.

Kysymys: Mitkä ovat niiden fysikaaliset ominaisuudet?

Vastaus: Haihtuva, sulava, heikosti veteen liukeneva.

Opettaja: Verrataan metallien ja ei-metallien ominaisuuksia. Opiskelijat vastaavat, että ominaisuudet ovat pohjimmiltaan erilaisia.

Kysymys: Miksi epämetallien ominaisuudet ovat niin erilaisia ​​kuin metallien?

Vastaus: Metalleilla on metallisidos, kun taas ei-metalleilla on ei-polaarinen kovalenttinen sidos.

Opettaja: Siksi hilan tyyppi on erilainen. Molekyyli.

Kysymys: Mitä hiukkasia on hilakohdissa?

Vastaus: Molekyylit.

Hiilidioksidin ja jodin kidehilojen esittely.

Opettajan selitys.

Molekyylikidehila

Kuten näet, molekyylikidehilassa voi olla paitsi kiinteää ainetta yksinkertainen aineet: jalokaasut, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, valkoista fosforia R4 mutta myös monimutkainen: kiinteä vesi, kiinteä kloorivety ja rikkivety. Useimmilla kiinteillä orgaanisilla yhdisteillä on molekyylikidehilat (naftaleeni, glukoosi, sokeri).

Hilakohdat sisältävät ei-polaarisia tai polaarisia molekyylejä. Huolimatta siitä, että molekyylien sisällä olevat atomit ovat sitoutuneet vahvoilla kovalenttisilla sidoksilla, heikot molekyylien välisen vuorovaikutuksen voimat vaikuttavat molekyylien itsensä välillä.

Johtopäätös: Aineet ovat hauraita, niiden kovuus, alhainen sulamispiste, haihtuvia, sublimoituvia.

Kysymys : Mitä prosessia kutsutaan sublimaatioksi tai sublimaatioksi?

Vastaus : Aineen siirtymistä kiinteästä aggregoituneesta tilasta välittömästi kaasumaiseen tilaan, ohittaen nestemäisen tilan, kutsutaan sublimaatio tai sublimaatio.

Kokemuksen osoittaminen: bentsoehapon sublimaatio (videokokemus).

Työskentele valmiin taulukon kanssa.

Liite 1. (Dia 17)

Kidehilat, sidostyyppi ja aineiden ominaisuudet

Kysymys: Minkä tyyppistä kidehilaa edellä käsitellyistä ei löydy yksinkertaisista aineista?

Vastaus: Ionikidehilat.

Kysymys: Mitkä kidehilat ovat tyypillisiä yksinkertaisille aineille?

Vastaus: Yksinkertaisille aineille - metalleille - metallikidehila; ei-metalleille - atomi tai molekyyli.

Työskentele D.I. Mendelejevin jaksollisen järjestelmän kanssa.

Kysymys: Missä Jaksottainen järjestelmä ovatko metallielementtejä ja miksi? Elementit ovat ei-metalleja ja miksi?

Vastaus: Jos piirrät diagonaalin boorista astatiiniin, niin tämän diagonaalin vasemmassa alakulmassa on metallielementtejä, koska. viimeisellä energiatasolla ne sisältävät yhdestä kolmeen elektronia. Näitä ovat alkuaineet I A, II A, III A (paitsi boori), sekä tina ja lyijy, antimoni ja kaikki toissijaisten alaryhmien alkuaineet.

Ei-metalliset elementit sijaitsevat tämän diagonaalin oikeassa yläkulmassa, koska viimeisellä energiatasolla sisältävät neljästä kahdeksaan elektronia. Nämä ovat alkuaineet IY A, Y A, YIA, YII A, YIII A ja boori.

Opettaja: Etsitään ei-metallisia elementtejä, joilla on yksinkertaiset aineet niillä on atomikidehila (Vastaus: C, B, Si) ja molekulaarinen ( Vastaus: N, S, O , halogeenit ja jalokaasut ).

Opettaja: Muotoile johtopäätös siitä, kuinka voit määrittää yksinkertaisen aineen kidehilan tyypin riippuen elementtien sijainnista D.I. Mendelejevin jaksollisessa järjestelmässä.

Vastaus: Metallielementeillä, jotka kuuluvat luokkiin I A, II A, IIIA (paitsi boori), sekä tinalle ja lyijylle sekä kaikille yksinkertaisen aineen toissijaisten alaryhmien alkuaineille, hilatyyppi on metallinen.

Yksinkertaisen aineen ei-metallisten alkuaineiden IY A ja boorin kidehila on atomi; ja alkuaineilla Y A, YI A, YII A, YIII A yksinkertaisissa aineissa on molekyylikidehila.

Jatkamme työtä valmiin taulukon kanssa.

Opettaja: Katso tarkkaan pöytää. Mikä kuvio havaitaan?

Kuuntelemme tarkasti opiskelijoiden vastauksia, minkä jälkeen päätämme yhdessä luokan kanssa:

On olemassa seuraava kaava: jos aineiden rakenne tiedetään, voidaan niiden ominaisuudet ennustaa tai päinvastoin: jos aineiden ominaisuudet tunnetaan, niin rakenne voidaan määrittää. (Dia 18).

Opettaja: Katso tarkkaan pöytää. Mitä muuta aineiden luokitusta voit ehdottaa?

Jos oppilaiden mielestä se on vaikeaa, opettaja selittää sen Aineet voidaan jakaa molekyylisiin ja ei-molekyylisiin aineisiin. (Dia 19).

Molekyyliaineet koostuvat molekyyleistä.

Ei-molekyylirakenteiset aineet koostuvat atomeista, ioneista.

Opettaja: Tänään tutustumme yhteen kemian peruslakeista. Tämä on koostumuksen pysyvyyden laki, jonka löysi ranskalainen kemisti J. L. Proust. Laki pätee vain aineille, joilla on molekyylirakenne. Tällä hetkellä laki kuuluu seuraavasti: "Molekulaarisilla kemiallisilla yhdisteillä on niiden valmistusmenetelmästä riippumatta jatkuva koostumus ja ominaisuudet." Mutta aineille, joilla on ei-molekyylirakenne, tämä laki ei aina pidä paikkaansa.

Teoreettinen ja käytännön arvoa laki on, että sen perusteella aineiden koostumus voidaan ilmaista kemiallisilla kaavoilla (monille aineille, joilla on ei-molekyylirakenne kemiallinen kaava näyttää ei todellisen, vaan ehdollisen molekyylin koostumuksen).

Johtopäätös: Aineen kemiallinen kaava sisältää paljon tietoa.(Dia 21)

Esimerkiksi SO 3:

1. Tietty aine on rikkikaasu tai rikkioksidi (YI).

2. Aineen tyyppi - kompleksi; luokka - oksidi.

3. Laadullinen koostumus - koostuu kahdesta elementistä: rikistä ja hapesta.

4. Määrällinen koostumus- molekyyli koostuu 1 rikkiatomista ja 3 happiatomista.

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

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

7. Paljon muuta tietoa.

Hankitun tiedon lujittaminen ja soveltaminen

(Dia 22, 23).

Tic-tac-toe-peli: rajaa pystysuunnassa, vaakasuunnassa, vinottain aineet, joilla on sama kidehila.

Heijastus.

Opettaja kysyy kysymyksen: "Kaverit, mitä uutta opitte tunnilla?".

Yhteenveto oppitunnista

Opettaja: Kaverit, yhteenvetona oppitunnimme tärkeimmät tulokset - vastaa kysymyksiin.

1. Mitä aineiden luokituksia opit?

2. Miten ymmärrät termin kidehila.

3. Minkä tyyppisiä kidehiloja tiedät nyt?

4. Mistä aineiden rakenne- ja ominaisuuksista opit?

5. Missä aggregaation tila aineilla on kidehilat?

6. Mitä kemian peruslakia opit tunnilla?

Kotitehtävä: §22, tiivistelmä.

1. Tee kaavoja aineista: kalsiumkloridi, piioksidi (IY), typpi, rikkivety.

Määritä kidehilan tyyppi ja yritä ennustaa: mitkä pitäisi olla näiden aineiden sulamispisteet.

2. Luova tehtävä -> kirjoita kappaleeseen kysymyksiä.

Opettaja kiittää oppitunnista. Antaa arvosanat opiskelijoille.

Kuten jo tiedämme, aine voi esiintyä kolmessa aggregaatiotilassa: kaasumaista, kiinteä ja nestettä. Happi, joka normaaleissa olosuhteissa on kaasumaisessa tilassa, muuttuu -194 ° C: n lämpötilassa sinertäväksi nesteeksi, ja lämpötilassa -218,8 ° C se muuttuu lumiksi massaksi, jossa on sinisiä kiteitä.

Lämpötilaväli aineen olemassaololle kiinteässä tilassa määräytyy kiehumis- ja sulamispisteiden mukaan. Kiinteät aineet ovat kiteinen ja amorfinen.

klo amorfiset aineet ei ole kiinteää sulamispistettä - kuumennettaessa ne pehmenevät vähitellen ja muuttuvat nestemäisiksi. Tässä tilassa on esimerkiksi erilaisia ​​​​hartseja, plastiliinia.

Kiteiset aineet eroavat hiukkasten, joista ne koostuvat: atomit, molekyylit ja ionit, säännöllisessä järjestelyssä tiukasti määritellyissä avaruuden pisteissä. Kun nämä pisteet yhdistetään suorilla viivoilla, syntyy spatiaalinen kehys, jota kutsutaan kidehilaksi. Pisteitä, joissa kidehiukkaset sijaitsevat, kutsutaan hilan solmut.

Kuvittelemamme hilan solmuissa voi olla ioneja, atomeja ja molekyylejä. Nämä hiukkaset värähtelevät. Kun lämpötila nousee, myös näiden vaihteluiden laajuus kasvaa, mikä johtaa kappaleiden lämpölaajenemiseen.

Riippuen kidehilan solmuissa sijaitsevien hiukkasten tyypistä ja niiden välisen yhteyden luonteesta, erotetaan neljä kidehilaa: ioninen, atomi-, molekyylinen ja metalli-.

Ioninen kutsutaan sellaisiksi kidehiloiksi, joiden solmukohdissa ionit sijaitsevat. Ne muodostuvat aineista, joissa on ionisidos, joka voi liittyä sekä yksinkertaisiin ioneihin Na +, Cl- että kompleksisiin SO24-, OH-. Siten ionisissa kidehiloissa on suoloja, joitain metallien oksideja ja hydroksyylejä, ts. ne aineet, joissa on ioninen kemiallinen sidos. Tarkastellaanpa natriumkloridin kidettä, se koostuu positiivisesti vuorottelevista Na+ ja negatiivisista CL- ioneista, jotka yhdessä muodostavat kuution muotoisen hilan. Ionien väliset sidokset tällaisessa kiteessä ovat erittäin stabiileja. Tästä johtuen aineilla, joissa on ionihila, on suhteellisen korkea lujuus ja kovuus, ne ovat tulenkestäviä ja haihtumattomia.

ydin kidehiloja kutsutaan sellaisiksi kidehiloiksi, joiden solmuissa on yksittäisiä atomeja. Tällaisissa hilassa atomit ovat yhteydessä toisiinsa erittäin vahvoilla kovalenttisilla sidoksilla. Esimerkiksi timantti on yksi hiilen allotrooppisista muunnelmista.

Atomikidehilan omaavat aineet eivät ole kovin yleisiä luonnossa. Näitä ovat kiteinen boori, pii ja germanium sekä monimutkaiset aineet, esimerkiksi ne, jotka sisältävät piioksidia (IV) - SiO 2: piidioksidi, kvartsi, hiekka, vuorikide.

Suurimmalla osalla aineista, joissa on atomikidehila, on erittäin korkeat sulamispisteet (timantilla se ylittää 3500 ° C), sellaiset aineet ovat vahvoja ja kovia, käytännössä liukenemattomia.

Molekyyli kutsutaan tällaisiksi kidehiloiksi, joiden solmuissa molekyylit sijaitsevat. Kemialliset sidokset näissä molekyyleissä voivat myös olla joko polaarisia (HCl, H 2 0) tai ei-polaarisia (N2, O 3). Ja vaikka molekyylien sisällä olevat atomit on yhdistetty erittäin vahvoilla kovalenttisilla sidoksilla, heikot molekyylien väliset vetovoimat vaikuttavat molekyylien itsensä välillä. Tästä syystä aineille, joilla on molekyylikidehilat, on ominaista alhainen kovuus, alhainen sulamispiste ja haihtuvuus.

Esimerkkejä tällaisista aineista ovat kiinteä vesi - jää, kiinteä hiilimonoksidi (IV) - "kuivajää", kiinteä kloorivety ja rikkivety, kiinteät yksinkertaiset aineet, jotka muodostuvat yhdestä - (jalokaasut), kahdesta - (H 2, O 2, CL 2, N 2, I 2), kolme - (O 3), neljä - (P 4), kahdeksan atomista (S 8) molekyyliä. Suurin osa kiinteitä orgaaniset yhdisteet niillä on molekyylikidehilat (naftaleeni, glukoosi, sokeri).

blog.site, kopioimalla materiaali kokonaan tai osittain, linkki lähteeseen vaaditaan.

Aine voi, kuten tiedät, esiintyä kolmessa aggregaatiotilassa: kaasumainen, nestemäinen ja kiinteä (kuva 70). Esimerkiksi happi, joka normaaleissa olosuhteissa on kaasua, muuttuu -194 °C:n lämpötilassa siniseksi nesteeksi, ja lämpötilassa -218,8 °C se jähmettyy lumen kaltaiseksi massaksi, joka koostuu sinisistä kiteistä.

Riisi. 70.
Veden aggregoidut tilat

Kiinteät aineet jaetaan kiteisiin ja amorfisiin.

Amorfisilla aineilla ei ole selkeää sulamispistettä - kuumennettaessa ne pehmenevät vähitellen ja muuttuvat nestemäisiksi. Amorfisia aineita ovat useimmat muovit (esim. polyeteeni), vaha, suklaa, muovailuvaha, erilaiset hartsit ja purukumit (kuva 71).

Riisi. 71.
Amorfiset aineet ja materiaalit

Kiteisille aineille on ominaista niiden hiukkasten oikea sijoittelu tiukasti määriteltyihin avaruuden kohtiin. Kun nämä pisteet yhdistetään suorilla viivoilla, muodostuu spatiaalinen kehys, jota kutsutaan kidehilaksi. Pisteitä, joissa kidehiukkaset sijaitsevat, kutsutaan hilasolmuiksi.

Kuvitteellisen kidehilan solmut voivat sisältää monoatomisia ioneja, atomeja, molekyylejä. Nämä hiukkaset värähtelevät. Lämpötilan noustessa näiden värähtelyjen alue kasvaa, mikä yleensä johtaa kappaleiden lämpölaajenemiseen.

Kidehilan solmukohdissa sijaitsevien hiukkasten tyypistä ja niiden välisen yhteyden luonteesta riippuen erotetaan neljä kidehilan tyyppiä: ioni-, atomi-, molekyyli- ja metalliset (taulukko 6).

Taulukko 6
Alkuaineiden sijainti D. I. Mendelejevin jaksollisessa järjestelmässä ja niiden yksinkertaisten aineiden kidehilojen tyypit

Yksinkertaisilla aineilla, jotka muodostuvat elementeistä, joita ei ole lueteltu taulukossa, on metallihila.

Kutsutaan ionikidehilat, joiden solmuissa on ioneja. Ne muodostuvat aineista, joissa on ionisidos, jotka voivat liittyä sekä yksinkertaisiin ioneihin Na +, Cl - että monimutkaisiin ioneihin, OH -. Näin ollen ionisissa kidehiloissa on suoloja, emäksiä (emäksiä), joitain oksideja. Esimerkiksi natriumkloridikide on rakennettu vuorotellen positiivisista Na + ja negatiivisista Cl - ioneista muodostaen kuution muotoisen hilan (kuva 72). Ionien väliset sidokset tällaisessa kiteessä ovat erittäin vahvoja. Siksi aineilla, joissa on ionihila, on suhteellisen korkea kovuus ja lujuus, ne ovat tulenkestäviä ja haihtumattomia.

Riisi. 72.
Ionikidehila (natriumkloridi)

Atomihiloja kutsutaan kidehiloiksi, joiden solmuissa on yksittäisiä atomeja. Tällaisissa hilassa atomit ovat yhteydessä toisiinsa erittäin vahvoilla kovalenttisilla sidoksilla.

Riisi. 73.
Atomikidehila (timantti)

Tämän tyyppisessä kidehilassa on timantti (kuva 73) - yksi hiilen allotrooppisista muunnelmista. Hiottuja ja kiillotettuja timantteja kutsutaan briljanteiksi. Niitä käytetään laajasti koruissa (kuva 74).

Riisi. 74.
Kaksi keisarillista kruunua timanteilla:
kruunu Brittiläinen imperiumi; b - Venäjän keisarikunnan suuri keisarillinen kruunu

Atomikidehilan omaavia aineita ovat kiteinen boori, pii ja germanium sekä monimutkaiset aineet, kuten piidioksidi, kvartsi, hiekka, vuorikide, joihin kuuluu piioksidi (IV) SiO 2 (kuva 75).

Riisi. 75.
Atomikidehila (pii(IV)oksidi)

Useimmilla aineilla, joissa on atomikidehila, on erittäin korkeat sulamispisteet (esimerkiksi timantilla se on yli 3500 ° C, piillä - 1415 ° C, piidioksidilla - 1728 ° C), ne ovat vahvoja ja kovia, käytännössä liukenemattomia.

Molekyylihiloja kutsutaan kidehiloiksi, joiden solmukohdissa molekyylit sijaitsevat. Kemialliset sidokset näissä molekyyleissä voivat olla sekä kovalenttisia polaarisia (kloorivetyHCl, vesi H 2 0) että kovalenttisia ei-polaarisia (typpi N 2, otsoni 0 3). Huolimatta siitä, että molekyylien sisällä olevat atomit on sidottu erittäin vahvoilla kovalenttisilla sidoksilla, itse molekyylien välillä on heikkoja molekyylien välisiä vetovoimavoimia. Siksi aineilla, joissa on molekyylikidehilat, on alhainen kovuus, matalat lämpötilat sulaa, lentää.

Esimerkkejä aineista, joissa on molekyylikidehilaa, ovat kiinteä vesi - jää, kiinteä hiilimonoksidi (IV) C) 2 - "kuivajää" (kuva 76), kiinteä kloorivety HCl ja rikkivety H 2 S, kiinteät yksinkertaiset aineet, jotka muodostuvat yhdestä - (jalokaasut: helium, neon, argon, krypton), kaksi- (vety H 2, happi O 2, kloori Cl 2, typpi N 2, jodi 1 2), kolmi- (otsoni O 3), neljä- (valkoinen fosfori P 4 ), kahdeksan atomin (rikki S 7) molekyylit. Useimmilla kiinteillä orgaanisilla yhdisteillä on molekyylikidehilat (naftaleeni, glukoosi, sokeri).

Riisi. 76.
Molekyylikidehila (hiilidioksidi)

Aineilla, joissa on metallisidos, on metalliset kidehilat (kuva 77). Tällaisten hilan solmukohdissa on atomeja ja ioneja (joko atomeja tai ioneja, joihin metalliatomit muuttuvat helposti antaen ulommat elektroninsa yhteiseen käyttöön). Sellainen sisäinen rakenne Metallit määräävät niille ominaiset fysikaaliset ominaisuudet: sitkeys, sitkeys, sähkö- ja lämmönjohtavuus, metallin kiilto.

Riisi. 77.
Metallinen kidehila (rauta)

Laboratoriokoke nro 13
Tutustuminen erityyppisten kidehilan aineiden kokoelmaan. Kiderilojen mallien teko

Tarkista sinulle annettu ainenäytekokoelma. Kirjoita niiden kaavat, karakterisoi fysikaaliset ominaisuudet ja määritä niiden perusteella kidehilan tyyppi.

Kokoa malli yhdestä kidehilasta.

Aineille, joilla on molekyylirakenne, pätee ranskalaisen kemistin J. L. Proustin (1799-1803) keksimä koostumuksen pysyvyyden laki. Tämä laki on tällä hetkellä muotoiltu seuraavasti:

Proustin laki on yksi kemian peruslakeista. Tämä laki ei kuitenkaan aina pidä paikkaansa aineille, joilla on ei-molekyylirakenne, esimerkiksi ioniset.

Avainsanat ja lauseet

1. Kiinteät, nestemäiset ja kaasumaiset aineet.
2. Kiinteät aineet: amorfinen ja kiteinen.
3. Kidehilat: ioniset, atomi-, molekyyli- ja metalliset.
4. Aineiden fysikaaliset ominaisuudet, joissa on erityyppisiä kidehiloja.
5. Koostumuksen pysyvyyden laki.

Työskentele tietokoneen kanssa

1. Katso sähköinen hakemus. Tutustu oppitunnin materiaaliin ja suorita ehdotetut tehtävät.
2. Etsi Internetistä sähköpostiosoitteita, jotka voivat toimia lisälähteinä, jotka paljastavat kappaleen avainsanojen ja lauseiden sisällön. Tarjoa opettajalle apuasi uuden oppitunnin valmistelussa – tee raportti seuraavan kappaleen avainsanoista ja lauseista.

Kysymyksiä ja tehtäviä

1. Missä aggregaatiotilassa happi on -205 °C:ssa?
2. Muista A. Beljajevin teos "Ilman myyjä" ja luonnehdi kiinteän hapen ominaisuuksia sen kuvauksen avulla, joka on kirjassa.
3. Minkä tyyppiset aineet (kiteiset tai amorfiset) ovat muovit? Mitkä muovien ominaisuudet ovat niiden teollisten sovellusten taustalla?
4. Minkä tyyppinen timanttikidehila se on? Listaa timantin fysikaaliset ominaisuudet.
5. Millainen kidehila jodi on? Luettele jodin fysikaaliset ominaisuudet.
6. Miksi metallien sulamispiste vaihtelee hyvin laajalla alueella? Käytä lisäkirjallisuutta valmistellaksesi vastauksen tähän kysymykseen.
7. Miksi piistä valmistettu tuote hajoaa iskun vaikutuksesta, kun taas lyijystä valmistettu tuote vain tasoittuu? Missä näistä tapauksista kemiallinen sidos tuhoutuu ja missä ei? Miksi?

Luonnossa on kahdenlaisia ​​kiinteitä aineita, jotka eroavat toisistaan ​​huomattavasti ominaisuuksiltaan. Nämä ovat amorfisia ja kiteisiä kappaleita. Ja amorfisilla kappaleilla ei ole tarkkaa sulamispistettä, ne pehmenevät vähitellen kuumennuksen aikana ja muuttuvat sitten nestemäiseksi. Esimerkki tällaisista aineista on hartsi tai tavallinen muovailuvaha. Mutta se on aivan erilainen kanssa kiteisiä aineita. Ne pysyvät kiinteässä tilassa tiettyyn lämpötilaan asti, ja vasta saavutettuaan sen, nämä aineet sulavat.

Kyse on tällaisten aineiden rakenteesta. Kiteisissä kappaleissa hiukkaset, joista ne koostuvat, sijaitsevat tietyissä kohdissa. Ja jos yhdistät ne suorilla viivoilla, saat eräänlaisen kuvitteellisen kehyksen, jota kutsutaan kidehilaksi. Ja kidehilojen tyypit voivat olla hyvin erilaisia. Ja hiukkasten tyypin mukaan, joista ne on "rakennettu", hilat jaetaan neljään tyyppiin. Näitä ovat ioniset, atomi-, molekyyli- ja

Ja solmuissa on vastaavasti ioneja, ja niiden välillä on ionisidos. voi olla sekä yksinkertainen (Cl-, Na+) että monimutkainen (OH-, SO2-). Ja tämäntyyppiset kidehilat voivat sisältää joitain metallihydroksideja ja -oksideja, suoloja ja muita vastaavia aineita. Otetaan esimerkiksi tavallinen natriumkloridi. Se vuorottelee negatiiviset ionit klooria ja positiivisia natriumioneja, jotka muodostavat kuutiokidehilan. Tällaisen hilan ionisidokset ovat erittäin stabiileja, ja tämän periaatteen mukaan "rakennettuilla" aineilla on riittävän korkea lujuus ja kovuus.

On olemassa myös kidehiloja, joita kutsutaan atomeiksi. Täällä atomit sijaitsevat solmuissa, joiden välillä on vahva kovalenttinen sidos. atomihila heillä ei ole paljon tavaraa. Näitä ovat timantti sekä kiteinen germanium, pii ja boori. On joitain monimutkaisempia aineita, jotka sisältävät ja joilla on vastaavasti atomikidehila. Näitä ovat vuorikristalli ja piidioksidi. Ja useimmissa tapauksissa tällaiset aineet ovat erittäin vahvoja, kovia ja tulenkestäviä. Ne ovat myös käytännössä liukenemattomia.

Ja kidehilojen molekyylityypeillä on eniten erilaisia ​​aineita. Näitä ovat jäätynyt vesi eli tavallinen jää, "kuivajää" - jähmettynyt hiilimonoksidi sekä kiinteä rikkivety ja kloorivety. Molekyylihiloissa on myös monia kiinteitä orgaanisia yhdisteitä. Näitä ovat sokeri, glukoosi, naftaleeni ja muut vastaavat aineet. Ja tällaisen hilan solmuissa sijaitsevat molekyylit ovat yhteydessä toisiinsa polaarisilla ja ei-polaarisilla kemiallisilla sidoksilla. Ja huolimatta siitä, että molekyylien sisällä on vahvoja kovalenttisia sidoksia atomien välillä, nämä molekyylit itse pysyvät hilassa erittäin heikkojen molekyylien välisten sidosten vuoksi. Siksi tällaiset aineet ovat melko haihtuvia, sulavat helposti ja niillä ei ole suurta kovuutta.

No, metalleissa on eniten eri tyyppejä kristallihilat. Ja niiden solmut voivat sisältää sekä atomeja että ioneja. Samaan aikaan atomit voivat helposti muuttua ioneiksi antaen elektroninsa "yleiseen käyttöön". Samalla tavalla ionit, jotka "vangitsevat" vapaan elektronin, voivat muuttua atomeiksi. Ja tällainen hila määrittää metallien sellaiset ominaisuudet kuin sitkeys, muokattavuus, lämmön- ja sähkönjohtavuus.

Myös metallien ja muiden aineiden kidehilojen tyypit on jaettu seitsemään pääjärjestelmään hilan alkeissolujen muodon mukaan. Yksinkertaisin on kuutiosolu. On myös rombisia, tetragonaalisia, kuusikulmaisia, romboedrisiä, monokliinisiä ja trikliinisia yksikkösoluja, jotka määrittävät koko kidehilan muodon. Mutta useimmissa tapauksissa kidehilat ovat monimutkaisempia kuin edellä luetellut. Tämä johtuu siitä, että alkuainehiukkasia voi sijaita paitsi hilan solmuissa, myös sen keskellä tai sen pinnoilla. Ja metallien joukossa yleisimpiä ovat kolme monimutkaista kidehilaa: kasvokeskeinen kuutio, kehon keskipiste kuutio ja kuusikulmainen tiiviisti pakattu. Lisää fyysiset ominaisuudet metallit eivät riipu vain kidehilan muodosta, vaan myös atomien välisestä etäisyydestä ja muista parametreista.

Kiinteillä aineilla on yleensä kiderakenne. Sille on ominaista hiukkasten oikea järjestely tiukasti määritellyissä avaruuden pisteissä. Kun nämä pisteet yhdistetään henkisesti leikkaavilla suorilla, muodostuu tilakehys, jota kutsutaan kristallihila.

Pisteitä, joihin hiukkaset sijaitsevat, kutsutaan hilan solmut. Kuvitteellinen hilan solmut voivat sisältää ioneja, atomeja tai molekyylejä. Ne tekevät värähteleviä liikkeitä. Lämpötilan noustessa värähtelyamplitudi kasvaa, mikä ilmenee mm lämpölaajeneminen puh.

Hiukkasten tyypistä ja niiden välisen yhteyden luonteesta riippuen erotetaan neljä kidehilaa: ioninen, atomi, molekyylinen ja metallinen.

Ioneista koostuvia kidehiloja kutsutaan ioneiksi. Ne muodostuvat aineista, joissa on ionisia sidoksia. Esimerkki on natriumkloridikide, jossa, kuten jo todettiin, jokaista natrium-ionia ympäröi kuusi kloridi-ionia ja jokaista kloridi-ionia kuusi natrium-ionia. Tämä järjestely vastaa tiheintä pakkaamista, jos ionit esitetään kiteen sijoitetuina palloina. Hyvin usein kidehilat on kuvattu kuvan 1 mukaisesti, jossa on ilmoitettu vain hiukkasten keskinäinen sijoittelu, mutta ei niiden kokoa.

Kiteessä tai yhdessä molekyylissä tietyn hiukkasen lähellä olevien lähimpien naapurihiukkasten lukumäärää kutsutaan koordinointinumero.

Natriumkloridihilassa molempien ionien koordinaatioluvut ovat 6. Joten natriumkloridikiteessä on mahdotonta eristää yksittäisiä suolamolekyylejä. He eivät ole täällä. Koko kidettä tulisi pitää jättimäisenä makromolekyylinä, joka koostuu yhtä suuresta määrästä Na + ja Cl - ioneja, Na n Cl n , jossa n on suuri luku. Ionien väliset sidokset tällaisessa kiteessä ovat erittäin vahvoja. Siksi aineilla, joissa on ionihila, on suhteellisen korkea kovuus. Ne ovat tulenkestäviä ja heikosti haihtuvia.

Ionikiteiden sulaminen johtaa ionien geometrisesti oikean orientaation rikkomiseen suhteessa toisiinsa ja niiden välisen sidoksen lujuuden heikkenemiseen. Siksi niiden sulatteet johtavat sähkövirtaa. Ioniyhdisteet liukenevat pääsääntöisesti helposti nesteisiin, jotka koostuvat polaarisista molekyyleistä, kuten veteen.

Kidehiloja, joiden solmuissa on yksittäisiä atomeja, kutsutaan atomeiksi. Tällaisissa hilassa olevat atomit on yhdistetty vahvoilla kovalenttisilla sidoksilla. Esimerkki on timantti, yksi hiilen muunnelmista. Timantti koostuu hiiliatomeista, joista jokainen on sitoutunut neljään viereiseen atomiin. Hiilen koordinaatioluku timantissa on 4 . Timantin hilassa, kuten natriumkloridin hilassa, ei ole molekyylejä. Koko kidettä tulee pitää jättimäisenä molekyylinä. Atomikidehila on ominaista kiinteälle boorille, piille, germaniumille ja tiettyjen alkuaineiden yhdisteille hiilen ja piin kanssa.

Molekyyleistä (polaarisista ja ei-polaarisista) koostuvia kidehiloja kutsutaan molekyylisiksi.

Tällaisissa hilassa olevat molekyylit ovat yhteydessä toisiinsa suhteellisen heikkojen molekyylien välisten voimien avulla. Siksi aineet molekyylihila on alhainen kovuus ja alhaiset sulamispisteet, ovat liukenemattomia tai heikosti veteen liukenevia, niiden liuokset eivät juuri johda sähkövirtaa. Määrä epäorgaaniset aineet molekyylihilan kanssa on pieni.

Esimerkkejä niistä ovat jää, kiinteä hiilimonoksidi (IV) ("kuivajää"), kiinteät vetyhalogenidit, kiinteät yksinkertaiset aineet, jotka muodostuvat yhdestä (jalokaasut), kahdesta (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2, O 2, N 2), kolmen (O 3), neljän (P 4), kahdeksan (S 8) atomimolekyylin. Jodin molekyylikidehila on esitetty kuvassa. . Useimmilla kiteisillä orgaanisilla yhdisteillä on molekyylihila.