Dom › Sustav hlađenja › Što je kristalna rešetka. Atomska, molekularna, ionska i metalna kristalna rešetka

Što je kristalna rešetka. Atomska, molekularna, ionska i metalna kristalna rešetka

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 fizikalna 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.

Glavni cilj sata: Dati učenicima konkretne ideje o amorfnim i kristalnim tvarima, vrstama kristalnih rešetki, utvrditi odnos između strukture i svojstava tvari.

Ciljevi lekcije.

Obrazovni: 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 kristala. rešetke, dati studentima osnovne ideje o utjecaju prirode kemijske veze i vrste kristalnih rešetki na svojstva tvari, dati studentima ideju o zakonu stalnosti sastava.

Obrazovni: nastaviti formiranje svjetonazora učenika, razmotriti međusobni utjecaj sastavnih dijelova cjeline - strukturnih čestica tvari, uslijed čega se pojavljuju nova svojstva, njegovati sposobnost organiziranja svog obrazovnog rada, poštivati pravila timskog rada.

Razvijanje: razviti kognitivni interes učenika koristeći problemske situacije; unaprijediti sposobnost učenika za utvrđivanje uzročne ovisnosti fizikalnih svojstava tvari o kemijskoj vezi i vrsti kristalne rešetke, predviđanje vrste kristalne rešetke na temelju fizikalnih svojstava tvari.

Oprema: Periodni sustav D. I. Mendeljejeva, zbirka "Metali", nemetali: sumpor, grafit, crveni fosfor, kisik; Prezentacija “Kristalne rešetke”, modeli kristalnih rešetki različitih vrsta (sol, dijamant i grafit, ugljični dioksid i jod, metali), uzorci plastike i proizvoda od njih, stakla, plastelina, smole, voska, žvakaće gume, čokolade, računala , multimedijska instalacija, video eksperiment “Sublimacija benzojeve kiseline”.

Tijekom nastave

1. Organizacijski trenutak.

Učitelj pozdravlja učenike, popravlja odsutne.

Zatim govori temu lekcije i svrhu lekcije. Učenici zapisuju temu sata u bilježnicu. (Slajd 1, 2).

2. Provjera domaće zadaće

(2 učenika za pločom: Odredite vrstu kemijske veze tvari formulama:

1) NaCl, CO2, I2; 2) Na, NaOH, H 2 S (odgovor zapisati na ploču i uključiti u upitnik).

3. Analiza situacije.

Učitelj: Što proučava kemija? Odgovor: Kemija je znanost o tvarima, njihovim svojstvima i pretvorbama tvari.

Učitelj: Što je tvar? Odgovor: Materija je ono od čega se sastoji fizičko tijelo. (Slajd 3).

Učitelj: Koja agregatna stanja tvari poznajete?

Odgovor: Postoje tri agregatna stanja: čvrsto, tekuće i plinovito. (Slajd 4).

Učitelj: Navedite primjere tvari koje na različitim temperaturama mogu postojati u sva tri agregatna stanja.

Odgovor: Voda. U normalnim uvjetima voda je u tekućem stanju, kada temperatura padne ispod 0 0 C voda prelazi u čvrsto stanje – led, a kada temperatura poraste na 100 0 C dobivamo vodenu paru (plinovito stanje).

Učitelj (dodatak): Svaka tvar se može dobiti u krutom, tekućem i plinovitom obliku. Osim vode, to su metali koji su u normalnim uvjetima u krutom stanju, zagrijavanjem počinju omekšavati, a na određenoj temperaturi (t pl) prelaze u tekuće stanje – tale se. Daljnjim zagrijavanjem, do točke vrenja, metali počinju isparavati, tj. prijeći u plinovito stanje. Bilo koji plin može se snižavanjem temperature pretvoriti u tekuće i kruto stanje: na primjer, kisik, koji se na temperaturi (-194 0 C) pretvara u plavu tekućinu, a na temperaturi (-218,8 0 C) skrutne u snježna masa koja se sastoji od kristala plave boje. Danas ćemo u lekciji razmatrati čvrsto stanje materije.

Učitelj: Navedite koje su čvrste tvari na vašim stolovima.

Odgovor: Metali, plastelin, kuhinjska sol: NaCl, grafit.

Učitelj: Što ti misliš? Koja je od ovih tvari u suvišku?

Odgovor: Plastelin.

Učitelj: Zašto?

Pretpostavke su napravljene. Ako je učenicima teško, onda uz pomoć nastavnika dolaze do zaključka da plastelin, za razliku od metala i natrijeva klorida, nema određeno talište – on (plastelin) postupno omekšava i postaje tekuć. Takva je, na primjer, čokolada koja se topi u ustima ili žvakaća guma, kao i staklo, plastika, smole, vosak (prilikom objašnjavanja nastavnik pokazuje razredu uzorke tih tvari). Takve se tvari nazivaju amorfne. (slajd 5), a metali i natrijev klorid su kristalni. (Slajd 6).

Dakle, postoje dvije vrste čvrstih tijela : amorfni i kristalan. (slajd 7).

1) Amorfne tvari nemaju određeno talište i raspored čestica u njima nije strogo uređen.

Kristalne tvari imaju strogo određeno talište i, što je najvažnije, karakterizirane su pravilnim rasporedom čestica od kojih su građene: atoma, molekula i iona. Te se čestice nalaze na točno određenim točkama u prostoru, a ako su ti čvorovi povezani ravnim linijama, tada se formira prostorni okvir - kristalna ćelija.

Učiteljica pita problematična pitanja

Kako objasniti postojanje čvrstih tijela s tako različitim svojstvima?

2) Zašto se kristalne tvari pri udaru cijepaju u određenim ravninama, dok amorfne tvari nemaju to svojstvo?

Poslušajte odgovore učenika i navedite ih na zaključak:

Svojstva tvari u čvrstom stanju ovise o vrsti kristalne rešetke (prvenstveno o tome koje se čestice nalaze u njezinim čvorovima), što je pak posljedica vrste kemijske veze u određenoj tvari.

Provjera domaće zadaće:

1) NaCl - ionska veza,

CO 2 - kovalentna polarna veza

I 2 - kovalentna nepolarna veza

2) Na - metalna veza

NaOH - ionska veza između Na + i OH - (O i H kovalentni)

H 2 S - kovalentni polarni

prednja anketa.

Koja se veza naziva ionskom?
Koja se veza naziva kovalentnom?
Što je polarna kovalentna veza? nepolarni?
Što se zove elektronegativnost?

Zaključak: Postoji logičan slijed, odnos pojava u prirodi: Građa atoma-> EO-> Vrste kemijskih veza-> Vrsta kristalne rešetke-> Svojstva tvari . (slajd 10).

Učitelj: Ovisno o vrsti čestica i prirodi veze među njima, razlikuju se četiri vrste kristalnih rešetki: ionski, molekularni, atomski i metalni. (Slajd 11).

Rezultati su prikazani u sljedećoj tablici, oglednoj tablici za učenike na stolu. (vidi Dodatak 1). (Slajd 12).

Ionske kristalne rešetke

Učitelj: Što ti misliš? Za tvari s kojom će vrstom kemijske veze biti karakteristična ova vrsta rešetke?

Odgovor: Za tvari s ionskom kemijskom vezom bit će karakteristična ionska rešetka.

Učitelj: Koje čestice će biti u čvorovima rešetke?

Odgovor: Jonah.

Učitelj: Koje se čestice nazivaju ionima?

Odgovor: Ioni su čestice koje imaju pozitivan ili negativan naboj.

Učitelj: Kakav je sastav iona?

Odgovor: Jednostavno i složeno.

Demo je model kristalne rešetke natrijevog klorida (NaCl).

Objašnjenje nastavnika: U čvorovima kristalne rešetke natrijeva klorida nalaze se ioni natrija i klora.

U kristalima NaCl nema pojedinačnih molekula natrijeva klorida. Cijeli kristal treba promatrati kao divovsku makromolekulu koja se sastoji od jednakog broja iona Na + i Cl -, Na n Cl n, gdje je n veliki broj.

Veze između iona u takvom kristalu su vrlo jake. Stoga tvari s ionskom rešetkom imaju relativno veliku tvrdoću. Oni su vatrostalni, neisparljivi, krti. Njihove taline provode električnu struju (Zašto?), lako se otapaju u vodi.

Ionski spojevi su binarni spojevi metala (I A i II A), soli, lužina.

Atomske kristalne rešetke

Demonstracija kristalnih rešetki dijamanta i grafita.

Učenici na stolu imaju uzorke grafita.

Učitelj: Koje čestice će biti u čvorovima atomske kristalne rešetke?

Odgovor: Pojedinačni atomi nalaze se u čvorovima atomske kristalne rešetke.

Učitelj: Kakva će se kemijska veza između atoma pojaviti?

Odgovor: Kovalentna kemijska veza.

Objašnjenje učitelja.

Doista, u čvorovima atomskih kristalnih rešetki postoje pojedinačni atomi povezani kovalentnim vezama. Budući da se atomi, kao i ioni, mogu različito rasporediti u prostoru, nastaju kristali različitih oblika.

Atomska kristalna rešetka dijamanta

U tim rešetkama nema molekula. Cijeli kristal treba smatrati divovskom molekulom. Primjer tvari s ovom vrstom kristalne rešetke su alotropske modifikacije ugljika: dijamant, grafit; kao i bor, silicij, crveni fosfor, germanij. Pitanje: Kakve su to tvari po sastavu? Odgovor: Jednostavan po sastavu.

Atomske kristalne rešetke nisu samo jednostavne, već i složene. Na primjer, aluminijev oksid, silicij oksid. Sve ove tvari imaju vrlo visoka tališta (dijamant ima preko 3500 0 C), jake su i tvrde, nehlapljive, praktički netopljive u tekućinama.

Metalne kristalne rešetke

Učitelj: Dečki, imate zbirku metala na svojim stolovima, pogledajmo ove uzorke.

Pitanje: Koja je kemijska veza karakteristična za metale?

Odgovor: metal. Komunikacija u metalima između pozitivnih iona pomoću socijaliziranih elektrona.

Pitanje: Koja su opća fizikalna svojstva metala?

Odgovor: Sjaj, električna vodljivost, toplinska vodljivost, duktilnost.

Pitanje: Objasnite zašto toliko različitih tvari ima ista fizikalna svojstva?

Odgovor: Metali imaju jedinstvenu strukturu.

Demonstracija modela kristalnih rešetki metala.

Objašnjenje učitelja.

Tvari s metalnom vezom imaju metalne kristalne rešetke

U čvorovima takvih rešetki nalaze se atomi i pozitivni ioni metala, a valentni elektroni se slobodno kreću u masi kristala. Elektroni elektrostatički privlače pozitivne metalne ione. Ovo objašnjava stabilnost rešetke.

Molekularne kristalne rešetke

Učitelj demonstrira i imenuje tvari: jod, sumpor.

Pitanje: Što je zajedničko ovim tvarima?

Odgovor: Ove tvari su nemetali. Jednostavan po sastavu.

Pitanje: Što je kemijska veza unutar molekula?

Odgovor: Kemijska veza unutar molekula je kovalentna nepolarna.

Pitanje: Koja su njihova fizička svojstva?

Odgovor: Hlapljivo, topljivo, slabo topljivo u vodi.

Učitelj: Usporedimo svojstva metala i nemetala. Učenici odgovaraju da su svojstva bitno različita.

Pitanje: Zašto se svojstva nemetala toliko razlikuju od svojstava metala?

Odgovor: Metali imaju metalnu vezu, dok nemetali imaju nepolarnu kovalentnu vezu.

Učitelj: Dakle, vrsta rešetke je drugačija. Molekularni.

Pitanje: Koje se čestice nalaze na mjestima rešetke?

Odgovor: Molekule.

Demonstracija kristalnih rešetki ugljičnog dioksida i joda.

Objašnjenje učitelja.

Molekularna kristalna rešetka

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 kompleks: čvrsta voda, čvrsti klorovodik i sumporovodik. Većina čvrstih organskih spojeva ima 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 krhke, imaju malu tvrdoću, nisko talište, hlapljive, sposobne za sublimaciju.

Pitanje : Koji se proces naziva sublimacija ili sublimacija?

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

Demonstracija iskustva: sublimacija benzojeve kiseline (video iskustvo).

Radite s ispunjenom tablicom.

Dodatak 1. (Slajd 17)

Kristalne rešetke, vrsta veze i svojstva tvari

Vrsta rešetke	Vrste čestica na mjestima rešetke	Vrsta veze među česticama	Primjeri tvari	Fizička 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 (IY)-SiO 2	Vrlo tvrd, vrlo vatrostalan, jak, neisparljiv, netopljiv u vodi
Molekularni	molekule	Između molekula postoje slabe sile međumolekulskog privlačenja, ali unutar molekula postoji jaka kovalentna veza	Čvrste tvari pod posebnim uvjetima koje su pod uobičajenim uvjetima plinovi ili tekućine (O 2, H 2, Cl 2, N 2, Br 2, 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

Pitanje: Koja vrsta kristalne rešetke od gore navedenih nije pronađena u jednostavnim tvarima?

Odgovor: Ionske kristalne rešetke.

Pitanje: Koje su kristalne rešetke tipične za jednostavne tvari?

Odgovor: Za jednostavne tvari - metale - metalna kristalna rešetka; za nemetale – atomske ili molekularne.

Rad s periodnim sustavom D. I. Mendeljejeva.

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

Odgovor: Ako nacrtate 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 IY A, Y A, YI A, YII A, YIII A i bor.

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

Učitelj: 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 IY A i bor u jednostavnoj tvari kristalna je rešetka atomska; a elementi Y A, YI A, YII A, YIII A u jednostavnim tvarima imaju molekularnu kristalnu rešetku.

Nastavljamo raditi s dovršenom tablicom.

Učitelj: Pažljivo pogledajte tablicu. Kakav je obrazac uočen?

Pažljivo slušamo odgovore učenika, nakon čega zajedno s razredom zaključujemo:

Postoji sljedeći obrazac: ako je poznata struktura tvari, tada se mogu predvidjeti njihova svojstva, ili obrnuto: ako su poznata svojstva tvari, tada se struktura može odrediti. (Slajd 18).

Učitelj: Pažljivo pogledajte tablicu. Koju drugu klasifikaciju tvari možete predložiti?

Ako je učenicima teško, nastavnik to objašnjava Tvari se mogu podijeliti na molekularne i nemolekularne tvari. (Slajd 19).

Molekularne tvari sastoje se od molekula.

Tvari nemolekularne strukture sastoje se od atoma, iona.

Zakon stalnosti sastava

Učitelj: Danas ćemo se upoznati s jednim od osnovnih zakona kemije. To je zakon postojanosti sastava koji je otkrio francuski kemičar J. L. Proust. Zakon vrijedi samo za tvari molekularne strukture. Trenutačno zakon glasi: "Molekularni kemijski spojevi, bez obzira na način njihove priprave, imaju stalan sastav i svojstva." Ali za tvari s nemolekularnom strukturom ovaj zakon nije uvijek istinit.

Teorijski i praktična vrijednost zakon je da se na temelju njega sastav tvari može izraziti kemijskim formulama (za mnoge tvari nemolekularne strukture kemijska formula pokazuje sastav ne stvarne, već uvjetne molekule).

Zaključak: Kemijska formula tvari sadrži mnogo informacija.(Slajd 21)

Na primjer, SO 3:

1. Specifična tvar je sumporni plin ili sumporni oksid (YI).

2. Vrsta tvari – složena; klasa - oksid.

3. Kvalitativni sastav – sastoji se od dva elementa: sumpora i kisika.

4. Kvantitativni sastav – molekula se sastoji od 1 atoma sumpora i 3 atoma kisika.

5. Relativna molekularna težina - M r (SO 3) \u003d 32 + 3 * 16 \u003d 80.

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

7. Puno drugih informacija.

Učvršćivanje i primjena stečenog znanja

(Slajd 22, 23).

Tic-tac-toe igra: prekrižite okomito, vodoravno, dijagonalno tvari koje imaju istu kristalnu rešetku.

Odraz.

Učitelj postavlja pitanje: "Dečki, što ste novo naučili na lekciji?".

Sažimanje lekcije

Učitelj: Dečki, rezimirajmo glavne rezultate naše lekcije - odgovorite na pitanja.

1. Koje ste klasifikacije tvari naučili?

2. Kako razumijevate pojam kristalne rešetke.

3. Koje vrste kristalnih rešetki sada poznajete?

4. Koju ste strukturu i svojstva tvari naučili?

5. U kojem agregatnom stanju tvari imaju kristalnu rešetku?

6. Koji ste osnovni zakon kemije naučili u razredu?

Domaća zadaća: §22, sažetak.

1. Napravite formule tvari: kalcijev klorid, silicijev oksid (IY), dušik, sumporovodik.

Odredite vrstu kristalne rešetke i pokušajte predvidjeti: kolika bi trebala biti tališta tih tvari.

2. Kreativni zadatak -> sastaviti pitanja za odlomak.

Učitelj zahvaljuje na lekciji. Daje ocjene studentima.

Čvrste tvari postoje u kristalnom i amorfnom stanju i pretežno imaju kristalnu strukturu. Odlikuje se pravilnim položajem čestica u točno određenim točkama, karakterizira ga periodično ponavljanje u volumenu.Ako mentalno povežemo te točke ravnim linijama, dobivamo prostorni okvir, koji se naziva kristalna rešetka. Izraz "kristalna rešetka" odnosi se na geometrijsku sliku koja opisuje trodimenzionalnu periodičnost u rasporedu molekula (atoma, iona) u kristalnom prostoru.

Točke u kojima se nalaze čestice nazivaju se čvorovi rešetke. Internodalne veze djeluju unutar okvira. Vrsta čestica i priroda veze među njima: molekule, atomi, ioni - određuju Ukupno se razlikuju četiri takve vrste: ionska, atomska, molekularna i metalna.

Ako se ioni nalaze na mjestima rešetke (čestice s negativnim ili pozitivan naboj), onda je ovo ionska kristalna rešetka koju karakteriziraju istoimene veze.

Ove veze su vrlo jake i stabilne. Stoga tvari s ovom vrstom strukture imaju dovoljno visoku tvrdoću i gustoću, nehlapljive i vatrostalne. Na niske temperature ponašaju se kao dielektrici. Međutim, tijekom taljenja takvih spojeva narušava se geometrijski ispravna ionska kristalna rešetka (raspored iona) i smanjuje se čvrstoća veza.

Na temperaturi blizu tališta, kristali s ionskom vezom već su sposobni provoditi električnu struju. Takvi spojevi lako su topljivi u vodi i drugim tekućinama koje se sastoje od polarnih molekula.

Ionska kristalna rešetka karakteristična je za sve tvari s ionskom vrstom veze - soli, metalni hidroksidi, binarni spojevi metala s nemetalima. nema smjer u prostoru, jer je svaki ion povezan s nekoliko protuiona odjednom, čija snaga međudjelovanja ovisi o udaljenosti između njih (Coulombov zakon). Ionski vezani spojevi imaju nemolekularnu strukturu, krutine su s ionskom rešetkom, visoke polarnosti, visokih tališta i vrelišta, koje su u vodenim otopinama električki vodljive. Spojevi s ionskim vezama u svom čistom obliku gotovo se nikada ne nalaze.

Ionska kristalna rešetka svojstvena je nekim hidroksidima i oksidima tipičnih metala, soli, tj. tvari s ionskim

Osim ionskih veza u kristalima postoje metalne, molekularne i kovalentne veze.

Kristali koji imaju kovalentnu vezu su poluvodiči ili dielektrici. Tipični primjeri atomskih kristala su dijamant, silicij i germanij.

Dijamant je mineral, alotropska kubična modifikacija (oblik) ugljika. Kristalna ćelija dijamant - atomski, vrlo složen. U čvorovima takve rešetke nalaze se atomi međusobno povezani iznimno jakim kovalentnim vezama. Dijamant se sastoji od pojedinačnih atoma ugljika, jednog po jednog u središtu tetraedra čiji su vrhovi četiri najbliža atoma. Takvu rešetku karakterizira kubik usmjeren na lice, koji određuje maksimalnu tvrdoću dijamanta i prilično visoko talište. U dijamantnoj rešetki nema molekula - a kristal se može promatrati kao jedna impozantna molekula.

Osim toga, karakterističan je za silicij, čvrsti bor, germanij i spojeve pojedinih elemenata sa silicijem i ugljikom (silicijev dioksid, kvarc, tinjac, riječni pijesak, karborund). Općenito, postoji relativno malo predstavnika s atomskom rešetkom.

Ono što postoji u prirodi formirano je od velikog broja istovjetnih čestica koje su međusobno povezane. Sve tvari postoje u tri agregatna stanja: plinovitom, tekućem i krutom. Kod otežanog toplinskog gibanja (pri niskim temperaturama), kao iu čvrstim tijelima, čestice su strogo orijentirane u prostoru, što se očituje u njihovoj preciznoj strukturnoj organizaciji.

Kristalna rešetka tvari je struktura s geometrijski uređenim rasporedom čestica (atoma, molekula ili iona) na određenim točkama u prostoru. U raznim rešetkama razlikuju se internodalni prostor i sami čvorovi - točke u kojima se nalaze same čestice.

Postoje četiri vrste kristalne rešetke: metalna, molekularna, atomska, ionska. Vrste rešetki određuju se u skladu s vrstom čestica smještenih u njihovim čvorovima, kao i prirodom veza između njih.

Kristalna rešetka se naziva molekularna rešetka ako se molekule nalaze u njezinim čvorovima. One su međusobno povezane relativno slabim međumolekularnim silama, koje se nazivaju van der Waalsove sile, ali su sami atomi unutar molekule povezani puno jačom ili nepolarnom). Molekularna kristalna rešetka karakteristična je za klor, kruti vodik i druge tvari koje su plinovite pri uobičajenim temperaturama.

Kristali koji tvore plemenite plinove također imaju molekularne rešetke sastavljene od monoatomskih molekula. Najsolidnije organska tvar imaju potpuno istu strukturu. Broj koji karakterizira molekularna struktura je vrlo mali. To su, na primjer, čvrsti halogenidi vodika, prirodni sumpor, led, čvrste jednostavne tvari i neke druge.

Kada se zagrijavaju, relativno slabe međumolekularne veze se prilično lako uništavaju, stoga tvari s takvim rešetkama imaju vrlo niska tališta i nisku tvrdoću, netopljive su ili slabo topljive u vodi, njihove otopine praktički ne provode električnu struju i karakterizirane su značajnim volatilnost. Minimalne točke vrelišta i tališta su za tvari iz nepolarnih molekula.

Takva kristalna rešetka naziva se metalna, čije čvorove tvore atomi i pozitivni ioni (kationi) metala sa slobodnim valentnim elektronima (odvojeni od atoma tijekom stvaranja iona), koji se nasumično kreću u volumenu kristala. . Međutim, ti su elektroni u biti poluslobodni, jer se mogu slobodno kretati samo unutar granica koje ograničava ova kristalna rešetka.

Elektrostatički elektroni i pozitivni metalni ioni međusobno se privlače, što objašnjava stabilnost metalne kristalne rešetke. Skup slobodno pokretnih elektrona naziva se elektronski plin - daje dobar elektricitet i Kada se pojavi električni napon, elektroni hrle prema pozitivnoj čestici, sudjelujući u stvaranju električne struje i u interakciji s ionima.

Metalna kristalna rešetka karakteristična je uglavnom za elementarne metale, kao i za međusobne spojeve različitih metala. Glavna svojstva koja su svojstvena metalnim kristalima (mehanička čvrstoća, volatilnost, fluktuiraju prilično snažno. Međutim, takva fizička svojstva kao što su duktilnost, duktilnost, visoka električna i toplinska vodljivost, karakterističan metalni sjaj karakteristični su samo za kristale s metalnom rešetkom.

U kemijske interakcije ne ulaze pojedinačni atomi ili molekule, već tvari.

Naš zadatak je upoznati građu tvari.

Na niskim temperaturama tvari su u stabilnom čvrstom stanju.

☼ Najtvrđa tvar u prirodi je dijamant. Smatra se kraljem svih dragulja i drago kamenje. I samo njegovo ime na grčkom znači "neuništiv". Dijamanti su se od davnina smatrali čudesnim kamenjem. Vjerovalo se da osoba koja nosi dijamante ne poznaje želučane bolesti, otrov ne utječe na nju, zadržava pamćenje i vedro raspoloženje do starosti, uživa kraljevsku naklonost.

☼ Dijamant podvrgnut juvelirskoj obradi - brušenju, poliranju, naziva se dijamant.

Tijekom taljenja, kao rezultat toplinskih vibracija, narušava se poredak čestica, one postaju pokretne, dok priroda kemijske veze nije narušena. Dakle, nema temeljnih razlika između krutog i tekućeg stanja.

U tekućini se javlja fluidnost (tj. sposobnost poprimanja oblika posude).

tekući kristali

Tekući kristali otkriveni su krajem 19. stoljeća, ali se proučavaju zadnjih 20-25 godina. Mnogo uređaja za prikaz Moderna tehnologija, na primjer, neki elektronički satovi, miniračunala, rade na tekućim kristalima.

Općenito, riječi "tekući kristali" zvuče ništa manje neobično od "vrućeg leda". Međutim, u stvari, led također može biti vruć, jer. pri pritiscima preko 10 000 atm. vodeni led se topi na temperaturama iznad 200 0 C. Neobična kombinacija "tekućih kristala" je u tome što tekuće stanje ukazuje na pokretljivost strukture, a kristal poprima strogi red.

Ako se tvar sastoji od poliatomskih molekula izduženog ili lamelarnog oblika i ima asimetričnu strukturu, tada kada se topi, te su molekule usmjerene na određeni način jedna u odnosu na drugu (duge osi su im paralelne). U tom slučaju molekule se mogu slobodno kretati paralelno same sa sobom, tj. sustav dobiva karakteristiku fluidnosti tekućine. Istodobno, sustav zadržava uređenu strukturu koja određuje svojstva karakteristična za kristale.

Visoka pokretljivost takve strukture omogućuje upravljanje vrlo slabim utjecajima (toplinski, električni, itd.), tj. namjerno mijenjati svojstva tvari, uključujući i optička, s vrlo malo energije, što se koristi u modernoj tehnologiji.

Vrste kristalnih rešetki

Svaka kemijska tvar sastoji se od velikog broja identičnih čestica koje su međusobno povezane.

Na niskim temperaturama, kada je toplinsko gibanje otežano, čestice su strogo orijentirane u prostoru i oblikuju kristalna rešetka.

Kristalna ćelija - Ovaj struktura s geometrijski pravilnim rasporedom čestica u prostoru.

U samoj kristalnoj rešetki razlikuju se čvorovi i internodalni prostor.

Ista tvar ovisno o uvjetima (str, t,…) postoji u različitim kristalnim oblicima (to jest, imaju različite kristalne rešetke) - alotropske modifikacije koje se razlikuju po svojstvima.

Na primjer, poznate su četiri modifikacije ugljika - grafit, dijamant, karbin i lonsdaleit.

☼ Četvrta varijanta kristalnog ugljika "lonsdaleite" malo je poznata. Pronađen je u meteoritima i dobiven umjetnim putem, a njegova se struktura još proučava.

☼ Čađa, koks, drveni ugljen pripisuje se amorfnim polimerima ugljika. Međutim, sada je postalo poznato da su i to kristalne tvari.

☼ Inače, u čađi su pronađene sjajne crne čestice koje su nazvali "zrcalni ugljik". Zrcalni ugljik je kemijski inertan, otporan na toplinu, ne propušta plinove i tekućine, ima glatku površinu i apsolutnu kompatibilnost sa živim tkivima.

☼ Naziv grafit dolazi od talijanske riječi "graffito" - pišem, crtam. Grafit je tamno sivi kristal s blagim metalnim sjajem, ima slojevitu rešetku. Odvojeni slojevi atoma u kristalu grafita, međusobno relativno slabo vezani, lako se odvajaju jedan od drugoga.

VRSTE KRISTALNIH REŠETKA

	ionski			metalik
Što se nalazi u čvorovima kristalne rešetke, strukturna jedinica	ioni	atomi	molekule	atoma i kationa
Vrsta kemijske veze između čestica čvora	ionski		kovalentni: polarni i nepolarni	metalik
Sile međudjelovanja kristalnih čestica	elektrostatski kal	kovalentni	intermolekularni nye	elektrostatski kal
Fizička svojstva zbog kristalne rešetke	privlačne sile između iona su jake, T mn. (vatrostalni), Lako topljiv u vodi talina i otopina provode električnu struju, neisparljiv (bez mirisa)	kovalentne veze između atoma su velike, T mn. i T kip jako, nisu topljivi u vodi talina ne provodi struju	Privlačne sile između molekula su male T mn. ↓, Neki se otapaju u vodi Imaju miris - hlapljivi su	interakcijske sile su velike T mn. , Visoka toplinska i električna vodljivost
Agregatno stanje tvari u normalnim uvjetima	čvrsta	čvrsta	teško, plinoviti, tekućina	teško, tekućina (H g)
Primjeri	većina soli, lužine, tipični metalni oksidi	C (dijamant, grafit), Si, Ge, B, SiO 2, CaC 2, SiC (karborund), BN, Fe 3 C, TaC (t pl. \u003d 3800 0 S) Crveni i crni fosfor. Oksidi nekih metala.	svi plinovi, tekućine, većina nemetala: inertni plinovi, halogeni, H 2 , N 2 , O 2 , O 3 , P 4 (bijeli), S 8 . Vodikovi spojevi nemetala, oksidi nemetala: H 2 O, CO 2 "suhi led". većina organskih spojeva.	Metali, legure

Ako je brzina rasta kristala mala nakon hlađenja, nastaje staklasto stanje (amorfno).

Odnos između položaja elementa u periodnom sustavu i kristalne rešetke njegove jednostavne tvari.

Postoji tijesan odnos između položaja elementa u periodnom sustavu i kristalne rešetke njegove odgovarajuće elementarne tvari.

		skupina
			III			VII	VIII
P e R I O d						H2
				N 2	O2	F2
	III			P4	S8	Cl2
						Br2
						ja 2
Tip kristalna rešetka		metalik			nuklearni	molekularni

Jednostavne tvari preostalih elemenata imaju metalnu kristalnu rešetku.

POPRAVLJANJE

Proučite gradivo predavanja, pismeno odgovorite na sljedeća pitanja u svoju bilježnicu:

Što je kristalna rešetka?
Koje vrste kristalnih rešetki postoje?
Opišite svaku vrstu kristalne rešetke prema planu: Što se nalazi u čvorovima kristalne rešetke, strukturna jedinica → Vrsta kemijske veze među česticama čvora → Sile međudjelovanja među česticama kristala → Fizikalna svojstva uzrokovana kristalom rešetka → Agregatno stanje tvari u normalnim uvjetima → Primjeri

Izvršite zadatke na ovu temu:

Koju vrstu kristalne rešetke imaju sljedeće tvari koje se široko koriste u svakodnevnom životu: voda, octena kiselina (CH 3 COOH), šećer (C 12 H 22 O 11), kalijevo gnojivo (KCl), riječni pijesak (SiO 2) - taljenje točka 1710 0 C , amonijak (NH 3), kuhinjska sol? Napravite opći zaključak: koja svojstva tvari mogu odrediti vrstu njezine kristalne rešetke?
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 fizikalna svojstva svakog od četiri tvari.
Trener broj 1. "Kristalne mreže"
Trener broj 2. "Testni zadaci"
Test (samokontrola):

1) Tvari koje imaju molekularnu kristalnu rešetku, u pravilu:

a). vatrostalan i vrlo topiv u vodi
b). topljive i hlapljive
V). Čvrsto i električki vodljivo
G). Toplinski vodljiv i plastičan

2) Pojam "molekula" nije primjenjivo u odnosu na strukturnu jedinicu tvari:

a). voda

b). kisik

V). dijamant

G). ozon

3) Atomska kristalna rešetka je karakteristična za:

a). aluminij i grafit

b). sumpora i joda

V). silicijev oksid i natrijev klorid

G). dijamant i bor