Imaju isti tip kristalne rešetke. Kristalne rešetke

Kemija je nevjerojatna znanost. Toliko se nevjerojatnog može pronaći u naizgled običnim stvarima.

Sve materijalno što nas posvuda okružuje postoji u nekoliko agregatnih stanja: plinovi, tekućine i čvrste tvari. Znanstvenici su izolirali i 4. – plazmu. Na određenoj temperaturi tvar može prijeći iz jednog agregatnog stanja u drugo. Na primjer, voda: kada se zagrije iznad 100, iz tekućeg oblika prelazi u paru. Na temperaturama ispod 0 prelazi u sljedeću agregatnu strukturu – led.

Cijeli materijalni svijet ima u svom sastavu masu istovrsnih čestica koje su međusobno povezane. Ti najmanji elementi su strogo raspoređeni u prostoru i čine tzv. prostorni okvir.

Definicija

Kristalna rešetka je posebna struktura čvrste tvari, u kojoj se čestice nalaze u geometrijski strogom redu u prostoru. U njemu je moguće otkriti čvorove - mjesta gdje se nalaze elementi: atomi, ioni i molekule te internodalni prostor.

Krutine, ovisno o rasponu visokih i niskih temperatura, kristalni su ili amorfni - karakterizira ih nepostojanje određene točke tališta. Kada su izloženi povišenim temperaturama, omekšavaju i postupno prelaze u tekući oblik. Takve tvari uključuju: smolu, plastelin.

U tom smislu, može se podijeliti u nekoliko vrsta:

• atomski;
• ionski;
• molekularni;
• metal.

Ali na različitim temperaturama, jedna tvar može imati razne forme i pokazuju različita svojstva. Taj se fenomen naziva alotropska modifikacija.

Atomski tip

U ovoj vrsti, atomi jedne ili druge tvari nalaze se u čvorovima, koji su povezani kovalentnim vezama. Ovu vrstu veze tvori par elektrona dvaju susjednih atoma. Zbog toga su povezani ravnomjerno i u strogom redoslijedu.

Tvari s atomskom kristalnom rešetkom karakteriziraju sljedeća svojstva: čvrstoća i visoko talište. Ova vrsta veze prisutna je u dijamantu, siliciju i boru..

Ionski tip

Suprotno nabijeni ioni nalaze se u čvorovima koji stvaraju elektromagnetsko polje koje karakterizira fizička svojstva tvari. To će uključivati: električnu vodljivost, vatrostalnost, gustoću i tvrdoću. Kuhinjska sol i kalijev nitrat karakterizirani su prisutnošću ionske kristalne rešetke.

Ne propustite: Mehanizam obrazovanja, Studije slučaja.

Molekularni tip

Na mjestima ovog tipa postoje ioni povezani van der Waalsovim silama. Zbog slabih međumolekularnih veza, takve tvari, na primjer, led, ugljikov dioksid i parafin, karakteriziraju plastičnost, električna i toplinska vodljivost.

vrsta metala

Po svojoj strukturi podsjeća na molekularnu, ali ipak ima jače veze. Razlika ovog tipa je u tome što se pozitivno nabijeni kationi nalaze u njegovim čvorovima. Elektroni koji se nalaze u intersticiju prostora, sudjeluju u formiranju električnog polja. Nazivaju se i električnim plinom.

Jednostavni metali i legure karakteriziraju metalni tip rešetke. Karakterizira ih prisutnost metalnog sjaja, plastičnosti, toplinske i električne vodljivosti. Mogu se rastopiti na različitim temperaturama.

Natrag naprijed

Pažnja! Pregled slajdova je samo u informativne svrhe i možda ne predstavlja puni opseg prezentacije. Ako si zainteresiran ovaj posao preuzmite punu verziju.

Vrsta lekcije: Kombinirano.

Svrha lekcije: Stvoriti uvjete za formiranje sposobnosti učenika za utvrđivanje uzročne ovisnosti fizikalnih svojstava tvari o vrsti kemijske veze i vrsti kristalne rešetke, predviđanje vrste kristalne rešetke na temelju fizikalnih svojstava tvari.

Ciljevi lekcije:

• Formirati pojmove o kristalnom i amorfnom stanju čvrstih tijela, upoznati učenike s raznim vrstama kristalnih rešetki, utvrditi ovisnost fizikalnih svojstava kristala o prirodi kemijske veze u kristalu i vrsti kristalne rešetke, utvrditi ovisnost fizikalnih svojstava kristala o prirodi kemijske veze u kristalu i tipu kristalne rešetke. dati studentima osnovne predodžbe o utjecaju prirode kemijskih veza i vrsta kristalnih rešetki na svojstva tvari.
• Nastaviti formiranje svjetonazora učenika, razmotriti međusobni utjecaj komponenti cjeline-strukturnih čestica tvari, zbog čega se pojavljuju nova svojstva, razviti sposobnost organiziranja vlastitog obrazovni rad, pridržavati se pravila timskog rada.
• Razviti spoznajni interesškolarci, koristeći problemske situacije;

Oprema: Periodni sustav D.I. Mendeljejev, zbirka "Metali", nemetali: sumpor, grafit, crveni fosfor, kristalni silicij, jod; Prezentacija "Vrste kristalnih rešetki", modeli kristalnih rešetki različiti tipovi(sol, dijamant i grafit, ugljikov dioksid i jod, metali), uzorci plastičnih masa i proizvoda od njih, staklo, plastelin, računalo, projektor.

Tijekom nastave

1. Organizacijski trenutak.

Učitelj pozdravlja učenike, popravlja odsutne.

2. Provjera znanja o temama “Kemijska veza. Stupanj oksidacije”.

Samostalni rad(15 minuta)

3. Učenje novog gradiva.

Učitelj najavljuje temu sata i svrhu sata. (Slajd 1,2)

Učenici u svoje bilježnice zapisuju datum i temu sata.

Ažuriranje znanja.

Učitelj postavlja pitanja razredu:

1. Koje vrste čestica poznajete? Imaju li ioni, atomi i molekule naboj?
2. Koje vrste kemijskih veza poznajete?
3. Koja su agregacijska stanja tvari?

Učitelj, nastavnik, profesor:“Svaka tvar može biti plin, tekućina i kruta tvar. Na primjer, voda. U normalnim uvjetima, to je tekućina, ali može biti para i led. Ili kisik u normalnim uvjetima je plin, na temperaturi od -1940 C prelazi u tekućinu plava boja, a na temperaturi od -218,8 °C stvrdne se u snježnu masu koja se sastoji od kristala plave boje. U ovoj lekciji ćemo razmotriti čvrsto stanje tvari: amorfno i kristalno. (Slajd 3)

Učitelj, nastavnik, profesor: amorfne tvari nemaju jasno talište - kada se zagrijavaju, postupno omekšavaju i postaju tekućine. U amorfne tvari spadaju, na primjer, čokolada, koja se topi i u rukama i u ustima; žvakaća guma, plastelin, vosak, plastika (prikazani su primjeri takvih tvari). (Slajd 7)

Kristalne tvari imaju jasno talište i, što je najvažnije, karakterizirane su pravilnim rasporedom čestica na strogo određenim točkama u prostoru. (Slajdovi 5,6) Kada se te točke povežu ravnim linijama, formira se prostorni okvir koji se naziva kristalna rešetka. Točke u kojima se nalaze kristalne čestice nazivaju se čvorovi rešetke.

Učenici zapisuju definiciju u bilježnicu: „Kristalna rešetka je skup točaka u prostoru u kojima se nalaze čestice koje tvore kristal. Točke u kojima se nalaze čestice kristala nazivaju se čvorovi rešetke.

Ovisno o tome koje se vrste čestica nalaze u čvorovima ove rešetke, postoje 4 vrste rešetki. (Slide 8) Ako se u čvorovima kristalne rešetke nalaze ioni, tada se takva rešetka naziva ionskom.

Nastavnik učenicima postavlja pitanja:

- Kako će se zvati kristalne rešetke, u čvorovima kojih se nalaze atomi, molekule?

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

Sada ćemo popuniti tablicu: "Kristalne rešetke, vrsta veze i svojstva tvari." U tijeku popunjavanja tablice utvrdit ćemo vezu između vrste rešetke, vrste povezanosti čestica i fizikalnih svojstava čvrstih tijela.

Razmotrimo prvu vrstu kristalne rešetke, koja se naziva ionska. (Slajd 9)

Kakva je kemijska veza u tim tvarima?

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

Učitelj, nastavnik, profesor: Fizička svojstva tvari s atomskom kristalnom rešetkom ista su kao i svojstva tvari s ionskom kristalnom rešetkom, ali često u superlativi- vrlo tvrda, vrlo izdržljiva. Dijamant, u kojem je atomska kristalna rešetka najtvrđa tvar od svih prirodnih tvari. Služi kao etalon tvrdoće, koji se prema sustavu od 10 bodova ocjenjuje najvišom ocjenom 10. (Slide 10). Prema ovoj vrsti kristalne rešetke, sami ćete napraviti potrebne informacije u tablici, samostalno radeći s udžbenikom.

Učitelj, nastavnik, profesor: Razmotrimo treću vrstu kristalne rešetke, koja se naziva metalna. (Slajdovi 11,12) U čvorovima takve rešetke nalaze se atomi i ioni, između kojih se slobodno kreću elektroni, povezujući ih u jednu cjelinu.

Takav unutarnja struktura metala i određuje njihova karakteristična fizikalna svojstva.

Učitelj, nastavnik, profesor: Koja fizikalna svojstva metala poznajete? (duktilnost, plastičnost, električna i toplinska vodljivost, metalni sjaj).

Učitelj, nastavnik, profesor: Na koje se skupine po građi dijele sve tvari? (Slajd 12)

Razmotrimo vrstu kristalne rešetke koju posjeduju tako dobro poznate tvari kao što su voda, ugljični dioksid, kisik, dušik i drugi. Zove se molekularna. (Slajd 14)

Koje se čestice nalaze u čvorovima ove rešetke?

Kemijska veza u molekulama koje se nalaze na mjestima rešetke može biti kovalentna polarna i kovalentna nepolarna. Unatoč činjenici da su atomi unutar molekule povezani vrlo jakim kovalentnim vezama, između samih molekula djeluju slabe sile međumolekulskog privlačenja. Stoga tvari s molekularnom kristalnom rešetkom imaju malu tvrdoću, niska tališta i hlapljive su. Kada su plinovite ili tekuće tvari posebni uvjeti pretvore u krutinu, tada imaju molekularnu kristalnu rešetku. Primjeri takvih tvari mogu biti kruta voda - led, čvrsti ugljikov dioksid - suhi led. Takva rešetka ima naftalen, koji se koristi za zaštitu vunenih proizvoda od moljaca.

– Koja svojstva molekularne kristalne rešetke određuju upotrebu naftalina? (volatilnost). Kao što vidite, molekularna kristalna rešetka može imati ne samo čvrstu jednostavan tvari: plemeniti plinovi, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, bijeli fosfor P 4, ali i složeno: čvrsta voda, čvrsti klorovodik i sumporovodik. Najsolidnije organski spojevi imaju molekularne kristalne rešetke (naftalen, glukoza, šećer).

Mjesta rešetke sadrže nepolarne ili polarne molekule. Unatoč činjenici da su atomi unutar molekula vezani jakim kovalentnim vezama, između samih molekula djeluju slabe sile međumolekularnog međudjelovanja.

Zaključak: Tvari su lomljive, imaju malu tvrdoću, niske temperature topljenje, letenje.

Pitanje: Koji se proces naziva sublimacija ili sublimacija?

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

Dokazivanje iskustva: sublimacija joda

Zatim učenici naizmjence imenuju informacije koje su zapisali u tablicu.

Kristalne rešetke, vrsta veze i svojstva tvari.

Vrsta rešetke	Vrste čestica na mjestima rešetke	Vrsta komunikacije između čestica	Primjeri tvari	Fizikalna svojstva tvari
ionski	ioni	Ionska - jaka veza	Soli, halogenidi (IA, IIA), oksidi i hidroksidi tipičnih metala	Čvrsto, snažno, nehlapljivo, krto, vatrostalno, mnogo topljivo u vodi, taline provode struju
Atomski	atomi	1. Kovalentna nepolarna – veza je vrlo jaka 2. Kovalentna polarna – veza je vrlo jaka	Jednostavne tvari A: dijamant (C), grafit (C), bor (B), silicij (Si). Složene tvari : aluminijev oksid (Al 2 O 3), silicijev oksid (IV) - SiO 2	Vrlo tvrd, vrlo vatrostalan, jak, neisparljiv, netopljiv u vodi
Molekularni	molekule	Između molekula – slabe sile međumolekularno privlačenje, ali unutar molekula – jaka kovalentna veza	Čvrste tvari pod posebnim uvjetima, koje su pod uobičajenim uvjetima plinovi ili tekućine (O2, H2, Cl2, N2, Br2, H20, CO2, HCl); sumpor, bijeli fosfor, jod; organska tvar	Krhki, hlapljivi, topljivi, sposobni za sublimaciju, imaju malu tvrdoću
metal	atomski ioni	Metal - različite čvrstoće	Metali i legure	Savitljivi, imaju sjaj, duktilnost, toplinsku i električnu vodljivost

Učitelj, nastavnik, profesor:Što možemo zaključiti iz obavljenog rada na stolu?

Zaključak 1: Fizikalna svojstva tvari ovise o vrsti kristalne rešetke. Sastav tvari → Vrsta kemijske veze → Vrsta kristalne rešetke → Svojstva tvari . (Slajd 18).

Pitanje: Koja vrsta kristalne rešetke od navedenih se ne nalazi u jednostavne tvari Oh?

Odgovor: Ionske kristalne rešetke.

Pitanje: Koje su kristalne rešetke tipične za jednostavne tvari?

Odgovor: Za jednostavne tvari - metali - metalik kristalna ćelija; za nemetale – atomske ili molekularne.

Rad s periodnim sustavom D.I. Mendeljejev.

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

Odgovor : Ako nacrtamo dijagonalu od bora do astatina, tada će u donjem lijevom kutu ove dijagonale biti metalni elementi, jer. na posljednjoj energetskoj razini sadrže od jednog do tri elektrona. To su elementi I A, II A, III A (osim bora), te kositar i olovo, antimon i svi elementi sekundarnih podskupina.

Nemetalni elementi nalaze se u gornjem desnom kutu ove dijagonale, jer na posljednjoj energetskoj razini sadrže od četiri do osam elektrona. To su elementi IV A, V A, VI A, VII A, VIII A i bor.

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

Učitelj, nastavnik, profesor: Formulirajte zaključak o tome kako možete odrediti vrstu kristalne rešetke jednostavne tvari, ovisno o položaju elemenata u periodnom sustavu D.I. Mendelejeva.

Odgovor: Za metalne elemente koji se nalaze u I A, II A, IIIA (osim bora), kao i za kositar i olovo, te sve elemente sekundarnih podskupina u jednostavnoj tvari, tip rešetke je metalni.

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

Nastavljamo raditi s dovršenom tablicom.

Učitelj, nastavnik, profesor: Pažljivo pogledajte stol. Kakav je obrazac uočen?

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

4. Učvršćivanje materijala.

Test (samokontrola):

Tvari koje imaju molekularnu kristalnu rešetku, u pravilu:
a) Vatrostalan i vrlo topiv u vodi
b) Topljivi i hlapljivi
c) Čvrsto i električki vodljivo
d) Toplinski vodljiv i plastičan

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

Atomska kristalna rešetka je karakteristična za:
a) Aluminij i grafit
b) Sumpor i jod
c) Silicijev oksid i natrijev klorid
d) Dijamant i bor

Ako je tvar visoko topljiva u vodi, ima visoko talište i električki je vodljiva, tada je njezina kristalna rešetka:
a) Molekularni
b) Nuklearni
c) Ionski
d) metalni

5. Odraz.

6. Domaća zadaća.

Opiši svaku vrstu kristalne rešetke prema planu: Što se nalazi u čvorovima kristalne rešetke, strukturna jedinica → Vrsta kemijske veze među česticama čvora → Sile međudjelovanja između kristalnih čestica → Fizikalna svojstva uvjetovana kristalnom rešetkom → Agregatno stanje tvari u normalnim uvjetima → Primjeri.

Prema formulama zadanih tvari: SiC, CS 2 , NaBr, C 2 H 2 - odredite vrstu kristalne rešetke (ionsku, molekularnu) svakog spoja i na temelju toga opišite očekivana fizikalna svojstva svakog od njih. četiri tvari.

Veze među ionima u kristalu su vrlo jake i stabilne.Zato tvari s ionskom rešetkom imaju veliku tvrdoću i čvrstoću, vatrostalne su i nehlapljive.

Tvari s ionskom kristalnom rešetkom imaju sljedeća svojstva:

1. Relativno visoka tvrdoća i čvrstoća;

2. Krhkost;

3. Otpornost na toplinu;

4. Vatrostalnost;

5. Neisparljiv.

Primjeri: soli - natrijev klorid, kalijev karbonat, baze - kalcijev hidroksid, natrijev hidroksid.

4. Mehanizam nastanka kovalentne veze (izmjena i donor-akceptor).

Svaki atom nastoji dovršiti svoju vanjsku elektroničku razinu kako bi smanjio potencijalnu energiju. Stoga se jezgra jednog atoma privlači k sebi elektronskom gustoćom drugog atoma i obrnuto, elektronski oblaci dvaju susjednih atoma se superponiraju.

Prikaz primjene i sheme za stvaranje kovalentne nepolarne kemijske veze u molekuli vodika. (Učenici pišu i crtaju dijagrame).

Zaključak: Veza između atoma u molekuli vodika ostvaruje se preko zajedničkog elektronskog para. Takva se veza naziva kovalentna veza.

Koja se veza naziva kovalentnom nepolarnom? (Udžbenik str. 33).

Sastavljanje elektroničkih formula molekula jednostavnih tvari nemetala:

CI CI je elektronska formula molekule klora,

CI -- CI je strukturna formula molekule klora.

N N je elektronska formula molekule dušika,

N ≡ N - strukturna formula molekule dušika.

Elektronegativnost. Kovalentne polarne i nepolarne veze. Višestrukost kovalentne veze.

Ali molekule također mogu formirati različite atome nemetala, u kojem će slučaju zajednički elektronski par prijeći na elektronegativniji kemijski element.

Proučiti udžbenički materijal na stranici 34

Zaključak: Metali imaju manju vrijednost elektronegativnosti od nemetala. I jako je različito među njima.

Demonstracija sheme nastanka polarne kovalentne veze u molekuli klorovodika.

Zajednički elektronski par je usmjeren prema kloru, koji je više elektronegativan. Dakle, ovo je kovalentna veza. Tvore je atomi čija se elektronegativnost ne razlikuje mnogo, pa je to kovalentna polarna veza.

Kompilacija elektroničkih formula vodikovog joda i molekula vode:

H J - elektronska formula molekule hidrogen joda,

H → J je strukturna formula molekule jodovodika.

HO je elektronska formula molekule vode,

H → O - strukturna formula molekule vode.

Samostalan rad uz udžbenik: napisati definiciju elektronegativnosti.

Molekulske i atomske kristalne rešetke. Svojstva tvari s molekularnom i atomskom kristalnom rešetkom

Samostalni rad s udžbenikom.

Pitanja za samokontrolu

Atom kojeg kemijskog elementa ima nuklearni naboj +11

- Napiši shemu elektroničke strukture atoma natrija

– Je li vanjski sloj završen?

– Kako dovršiti popunjavanje elektronskog sloja?

- Nacrtajte dijagram trzaja elektrona

– Usporedite strukturu atoma i iona natrija

Usporedite strukturu atoma i iona inertnog plina neona.

Odredite atom kojeg elementa s brojem protona 17.

- Napiši shemu elektroničke strukture atoma.

– Sloj dovršen? Kako to postići.

– Napravite dijagram dovršetka elektronskog sloja klora.

Grupni zadatak:

1-3 skupina: Sastaviti elektronske i strukturne formule molekula tvari i označiti vrstu veze Br 2; NH3.

4-6 skupina: Sastaviti elektronske i strukturne formule molekula tvari i označiti vrstu veze F 2; Hbr.

Dva učenika rade za dodatnom pločom s istim zadatkom za ogledno samoispitivanje.

Usmena anketa.

1. Definirajte pojam "elektronegativnost".

2. O čemu ovisi elektronegativnost atoma?

3. Kako se mijenja elektronegativnost atoma elemenata u periodima?

4. Kako se mijenja elektronegativnost atoma elemenata u glavnim podskupinama?

5. Usporedite elektronegativnost atoma metala i nemetala. Razlikuju li se načini dovršavanja vanjskog elektronskog sloja, karakteristični za atome metala i nemetala? Koji su razlozi za to?

7. Koji kemijski elementi mogu donirati elektrone, prihvatiti elektrone?

Što se događa između atoma kada doniraju i prihvaćaju elektrone?

Kako se nazivaju čestice nastale iz atoma kao rezultat donacije ili adicije elektrona?

8. Što će se dogoditi kada se sretnu atomi metala i nemetala?

9. Kako nastaje ionska veza?

10. Kemijska veza koja nastaje stvaranjem zajedničkih elektronskih parova naziva se ...

11. Kovalentna veza se događa ... i ...

12. U čemu je sličnost kovalentne polarne i kovalentne nepolarne veze? Što određuje polaritet veze?

13. Koja je razlika između kovalentne polarne i kovalentne nepolarne veze?

PLAN LEKCIJE #8

Disciplina: Kemija.

Predmet: Metalni spoj. Agregatna stanja tvari i vodikova veza .

Svrha lekcije: Oblikovati pojam kemijske veze na primjeru metalne veze. Ostvariti razumijevanje mehanizma stvaranja veze.

Planirani rezultati

Predmet: formiranje svjetonazorske i funkcionalne pismenosti osobe za rješavanje praktičnih problema; sposobnost obrade, obrazloženja rezultata; spremnost i sposobnost primjene metoda znanja u rješavanju praktičnih problema;

Metasubjekt: korištenje različitih izvora za dobivanje kemijskih informacija, sposobnost procjene njihove pouzdanosti u svrhu postizanja dobri rezultati u profesionalnom području;

Osobno: sposobnost korištenja dostignuća suvremene kemijske znanosti i kemijske tehnologije za povećanje vlastitog intelektualnog razvoja u odabranom profesionalna djelatnost;

Vremenska norma: 2 sata

Vrsta klase: Predavanje.

Plan učenja:

1. Metalna veza. Metalna kristalna rešetka i metalna kemijska veza.

2. Fizikalna svojstva metala.

3. Agregatna stanja tvari. Prijelaz tvari iz jednog agregatnog stanja u drugo.

4. Vodikova veza

Oprema: Periodni sustav kemijski elementi, kristalna rešetka, brošura.

Književnost:

1. Kemija 11. razred: udžbenik. za opće obrazovanje organizacije G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M.: Prosvjetljenje, 2014. -208 str.: Ilustr.

2. Kemija za zanimanja i specijalnosti tehničkog profila: udžbenik za studente. srednje institucije. prof. obrazovanje / O.S.Gabrielyan, I.G. Ostroumov. - 5. izd., izbrisano. - M .: Izdavački centar "Akademija", 2017. - 272 str., u boji. bolestan

Predavač: Tubaltseva Yu.N.

Razgovarajmo o čvrstim tvarima. Krutine se mogu podijeliti u dvije velike skupine: amorfan I kristalan. Razdvojit ćemo ih po principu ima li reda ili nema.

U amorfne tvari molekule su raspoređene nasumično. Nema pravilnosti u njihovom prostornom rasporedu. Zapravo, amorfne tvari su vrlo viskozne tekućine, toliko viskozne da su krute.

Otuda naziv: "a-" je negativna čestica, "morphe" je oblik. U amorfne tvari ubrajamo: stakla, smole, vosak, parafin, sapun.

Nedostatak reda u rasporedu čestica određuje fizikalna svojstva amorfnih tijela: oni nemaju fiksna tališta. Kako se zagrijavaju, njihova viskoznost postupno opada, a također postupno postaju tekući.

Za razliku od amorfnih tvari, postoje kristalne tvari. Čestice kristalne tvari su prostorno poredane. To je ispravna struktura prostornog rasporeda čestica u kristalnoj tvari tzv kristalna rešetka.

Za razliku od amorfnih tijela, kristalne tvari imaju fiksna tališta.

Ovisno o tome koje su čestice u čvorovi rešetke, i od toga koje ih veze drže razlikuju: molekularni, nuklearni, ionski I metal rešetke.

Zašto je fundamentalno važno znati što je kristalna rešetka tvari? Što ona definira? Svi. Struktura definira kako kemijska i fizikalna svojstva tvari.

Najjednostavniji primjer je DNK. U svim organizmima na zemlji, izgrađen je od istog skupa strukturne komponente: četiri vrste nukleotida. I kakav raznolik život. Sve je određeno strukturom: redoslijedom kojim su ti nukleotidi raspoređeni.

Molekularna kristalna rešetka.

Tipičan primjer je voda u čvrstom stanju (led). Mjesta rešetke sadrže cijele molekule. I drži ih zajedno međumolekularne interakcije: vodikove veze, van der Waalsove sile.

Ove veze su slabe, pa molekularna rešetka – najkrhkiji, talište takvih tvari je nisko.

Dobar dijagnostički znak: ako tvar ima tekuće ili plinovito stanje u normalnim uvjetima i / ili ima miris, tada najvjerojatnije ta tvar ima molekularnu kristalnu rešetku. Uostalom, tekuće i plinovito stanje posljedica su činjenice da se molekule na površini kristala loše drže (veze su slabe). I oni su “ispuhani”. Ovo svojstvo naziva se volatilnost. A ispuhane molekule difuzijom u zraku dolaze do naših organa za miris, što se subjektivno osjeća kao miris.

Molekularna kristalna rešetka ima:

1. Neke jednostavne tvari nemetala: I 2, P, S (odnosno svi nemetali koji nemaju atomsku rešetku).
2. Gotovo sve organske tvari ( osim soli).
3. I kao što je ranije spomenuto, tvari pod normalnim uvjetima su tekuće ili plinovite (smrznute) i/ili imaju miris (NH 3, O 2, H 2 O, kiseline, CO 2).

Atomska kristalna rešetka.

U čvorovima atomske kristalne rešetke, za razliku od molekularne, postoje pojedinačni atomi. Ispada da kovalentne veze drže rešetku (uostalom, one vežu neutralne atome).

Klasičan primjer je standard čvrstoće tvrdoće - dijamant (po kemijskoj prirodi to je jednostavna tvar ugljik). Veze: kovalentni nepolarni, budući da samo atomi ugljika tvore rešetku.

Ali, na primjer, u kristalu kvarca ( kemijska formula od kojih su SiO 2) atomi Si i O. Stoga se veze kovalentni polarni.

Fizička svojstva tvari s atomskom kristalnom rešetkom:

1. snaga, tvrdoća
2. visoka tališta (vatrostalni)
3. nehlapljive tvari
4. netopljiv (ni u vodi ni u drugim otapalima)

Sva ova svojstva zahvaljuju jakosti kovalentnih veza.

Malo je tvari u atomskoj kristalnoj rešetki. Ne postoji poseban obrazac, pa ih samo trebate zapamtiti:

1. Alotropske modifikacije ugljika (C): dijamant, grafit.
2. Bor (B), silicij (Si), germanij (Ge).
3. Samo dvije alotropske modifikacije fosfora imaju atomsku kristalnu rešetku: crveni fosfor i crni fosfor. (Bijeli fosfor ima molekularnu kristalnu rešetku).
4. SiC - karborund (silicijev karbid).
5. BN je bor nitrid.
6. Silicij, gorski kristal, kvarc, riječni pijesak - sve ove tvari imaju sastav SiO 2.
7. Korund, rubin, safir - ove tvari imaju sastav Al 2 O 3.

Sigurno se postavlja pitanje: C je i dijamant i grafit. Ali oni su potpuno različiti: grafit je neproziran, mrlja, provodi električnu struju, a dijamant je proziran, ne mrlja i ne provodi struju. Razlikuju se u strukturi.

I onda, i onda - atomska rešetka, ali drugačija. Stoga su svojstva različita.

Ionska kristalna rešetka.

Klasičan primjer: kuhinjska sol: NaCl. Na čvorovima rešetke su pojedinačni ioni: Na+ i Cl–. Održava rešetkaste elektrostatske sile privlačenja između iona ("plus" privlači "minus"), tj. ionska veza.

Ionske kristalne rešetke su prilično jake, ali krhke, tališta takvih tvari su prilično visoka (viša od onih predstavnika metala, ali niža od tvari s atomskom rešetkom). Mnogi su topljivi u vodi.

U pravilu nema problema s definicijom ionske kristalne rešetke: gdje postoji ionska veza, postoji ionska kristalna rešetka. Ovaj: sve soli, metalni oksidi, lužine(i drugi bazični hidroksidi).

Metalna kristalna rešetka.

Metalna rešetka je izvedena u jednostavne tvari metali. Ranije smo rekli da se sav sjaj metalne veze može razumjeti samo zajedno s metalnom kristalnom rešetkom. Došao je čas.

Glavno svojstvo metala: elektroni na vanjska energetska razina slabo se drže, pa se lako daju. Izgubivši elektron, metal se pretvara u pozitivno nabijeni ion - kation:

Na 0 – 1e → Na +

U metalnoj kristalnoj rešetki neprestano se odvijaju procesi trzaja i vezivanja elektrona: elektron se odvaja od metalnog atoma na jednom mjestu rešetke. Nastaje kation. Odvojeni elektron privlači drugi kation (ili isti): ponovno se formira neutralni atom.

Čvorovi metalne kristalne rešetke sadrže i neutralne atome i metalne katione. A slobodni elektroni putuju između čvorova:

Ti slobodni elektroni nazivaju se elektronski plin. Oni određuju fizikalna svojstva jednostavnih tvari metala:

1. toplinska i električna vodljivost
2. metalni sjaj
3. savitljivost, plastičnost

Ovo je metalna veza: metalni kationi privlače neutralne atome i sve to "lijepe" slobodni elektroni.

Kako odrediti vrstu kristalne rešetke.

P.S. Ima nešto unutra školski plan i program a USE program na ovu temu je nešto s čime se baš i ne slažemo. Naime: generalizacija da je svaka veza metal-nemetal ionska veza. Ova pretpostavka je namjerno napravljena, očito radi pojednostavljenja programa. Ali to dovodi do iskrivljenja. Granica između ionskih i kovalentnih veza je uvjetna. Svaka veza ima svoj postotak "ionske" i "kovalentne". Veza s nisko aktivnim metalom ima mali postotak "ioniciteta", više je poput kovalentne. Ali po USE programu je "zaokružen" prema ionskom. To dovodi do ponekad apsurdnih stvari. Na primjer, Al 2 O 3 je tvar s atomskom kristalnom rešetkom. O kakvoj ioničnosti ovdje govorimo. Samo kovalentna veza može držati atome na ovaj način. Ali prema standardu "metal-nemetal", ovu vezu kvalificiramo kao ionsku. I ispada kontradikcija: rešetka je atomska, a veza je ionska. To je ono do čega vodi pretjerano pojednostavljivanje.