11 классТема 3. Химические реакцииУрок 3 (12)
Регистрация

Версия для слабовидящих
Сила влияния нравственного выше всяких сил
Николай Васильевич Гоголь
Сертификат владельца сайта
Сертификат владельца сайта http://www.kuksova-irina.ru/
Школа "Карьера"
Высшая школа делового администрирования
Проголосуй за наш сайт
Оцените мой сайт





Результаты
счетчик посещений
Банк Интернет-портфолио учителей
Мир олимпиад
ФГОС урок

Установите себе наш баннер

Показать код баннера
Сейчас на сайте: 66
Периодическая таблица
Таблица растворимости
Праздники сегодня

Типы кристаллических решёток и свойства веществ Причины многообразия веществ


На уроке будут рассмотрены типы кристаллических решеток, типы агрегатных состояний вещества и твердые тела с кристаллической структурой. Вводится понятие полиморфизма и аллотропии.

I. Повторение


Повторите из курса 8 класса:

  1. Кристаллические решетки
  2. Изомерия
  3. Предмет органической химии. Основные положения теории строения органических веществ

II.  Многообразие веществ в окружающем мире


В настоящее время известно более 100 химических элементов. Они образуют более 400 простых веществ и несколько миллионов самых разнообразных сложных химических соединений. Каковы причины такого многообразия?

1. Изотопия элементов и их соединений

Изотопы – разновидность атомов одного и того же химического элемента, отличающиеся друг от друга только своей массой.

Например, у атома водорода три изотопа: 11Н – протий, 12Н (D) – дейтерий и 1Н (Т) – тритий. Они с кислородом образуют сложное вещество – воду различного состава: обычная природная вода – Н2О, тяжёлая вода – D2O(содержится в природной воде в соотношении Н : D = 6900 : 1).

Изобары, атомы различных химических элементов с одинаковым массовым числом А.

Ядра изобары (в химии) содержат равное число нуклонов, но различные числа протонов Z и нейтронов N.

Например, атомы 10Be, 5 10B, 6 10C представляют собой три Изобары (в химии) с A = 10. 

2. Аллотропия

Аллотропия – явление существования химического элемента в виде нескольких простых веществ (аллотропных видоизменений или аллотропных модификаций).

Например, атом кислорода встречается в виде кислорода и озона.

Аудио-определение: Аллотропия

Аллотропия объ­яс­ня­ет­ся раз­лич­ным со­ста­вом ве­ще­ства или раз­ли­чи­ем в их кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ке. Кис­ло­род и озон – ал­ло­троп­ные мо­ди­фи­ка­ции хи­ми­че­ско­го эле­мен­та кис­ло­ро­да. Уг­ле­род об­ра­зу­ет гра­фит, алмаз, фул­ле­рен, кар­бин. Рас­по­ло­же­ние ато­мов в их кри­стал­ли­че­ских ре­шет­ках раз­ное, и по­это­му они про­яв­ля­ют раз­ные свой­ства. У фос­фо­ра ал­ло­троп­ные ве­ще­ства – крас­ный, белый и чер­ный фос­фор. Ал­ло­тро­пия ха­рак­тер­на и для ме­тал­лов. На­при­мер, же­ле­зо может су­ще­ство­вать в виде α, β, δ, γ.

Те­ку­честь аморф­ных ве­ществ

Одним из свойств, по ко­то­рым от­ли­ча­ют­ся аморф­ные тела от жид­ких, яв­ля­ет­ся их те­ку­честь. Если по­ло­жить ку­со­чек смолы на на­гре­тую по­верх­ность, то он по­сте­пен­но рас­те­чет­ся по этой по­верх­но­сти.

Вяз­кость – это спо­соб­ность со­про­тив­лять­ся пе­ре­ме­ще­нию одних ча­стей тела от­но­си­тель­но дру­гих для жид­ко­стей и газов: чем она выше, тем слож­нее из­ме­нить форму тела. Окон­ные стек­ла – это ти­пич­ные аморф­ные ве­ще­ства. Тео­ре­ти­че­ски они долж­ны по­сте­пен­но сте­кать вниз. Но вяз­кость стек­ла вы­со­кая, и его де­фор­ма­ци­ей можно пре­не­бречь. Вяз­кость стек­ла при­мер­но в 1000 раз выше вяз­ко­сти смолы. За год де­фор­ма­ция стек­ла со­став­ля­ет 0,001%. За 1000 лет де­фор­ма­ция стек­ла со­став­ля­ет 1%.

Зависимость агрегатного состояния от дальнего и ближнего порядка расположения

В за­ви­си­мо­сти от дав­ле­ния и тем­пе­ра­ту­ры, все ве­ще­ства могут су­ще­ство­вать в раз­лич­ных аг­ре­гат­ных со­сто­я­ни­ях: твер­дом, жид­ком, га­зо­об­раз­ном или в виде плаз­мы. При низ­ких тем­пе­ра­ту­рах и вы­со­ком дав­ле­нии все ве­ще­ства су­ще­ству­ют в твёр­дом аг­ре­гат­ном со­сто­я­нии. Твер­дое и жид­кое со­сто­я­ние ве­ще­ства на­зы­ва­ют кон­ден­си­ро­ван­ным.

В твер­дых телах ча­сти­цы рас­по­ла­га­ют­ся ком­пакт­но, в опре­де­лен­ном по­ряд­ке. В за­ви­си­мо­сти от сте­пе­ни упо­ря­до­чен­но­сти ча­стиц в твер­дых телах опре­де­ля­ют 2 фа­зо­вых со­сто­я­ния: кри­стал­ли­че­ское и аморф­ное. Если ча­сти­цы рас­по­ла­га­ют­ся таким об­ра­зом, что между со­сед­ни­ми ча­сти­ца­ми есть неко­то­рая упо­ря­до­чен­ность в рас­по­ло­же­нии, а имен­но: по­сто­ян­ное рас­сто­я­ние и углы между ними, такое яв­ле­ние на­зы­ва­ют на­ли­чие ближ­не­го по­ряд­ка в рас­по­ло­же­нии. Рис. а.

Наличие ближнего и дальнего порядка в расположении частиц

       a                              б

Рис. 1. На­ли­чие ближ­не­го и даль­не­го по­ряд­ка в рас­по­ло­же­нии ча­стиц

Если же ча­сти­цы рас­по­ло­же­ны таким об­ра­зом, что упо­ря­до­чен­ность на­блю­да­ет­ся и между бли­жай­ши­ми со­се­дя­ми, и на го­раз­до боль­ших рас­сто­я­ни­ях, это на­зы­ва­ют на­ли­чие даль­не­го по­ряд­ка. Рис. б.

Примеры аморфных веществ

Аморф­ное тело (от греч А – не, morfe – форма) – бес­фор­мен­ные ве­ще­ства. В них су­ще­ству­ет толь­ко ближ­ний по­ря­док и нет даль­не­го по­ряд­ка.

При­ме­ры аморф­ных тел при­ве­де­ны на рис. 2.

Аморфные тела

Рис. 2. Аморф­ные тела

Это воск, стек­ло, пла­сти­лин, смола, шо­ко­лад.

Свой­ства аморф­ных ве­ществ

  • Имеют толь­ко ближ­ний по­ря­док (как в жид­ко­стях).
  • Твер­дое аг­ре­гат­ное со­сто­я­ние при нор­маль­ных усло­ви­ях.
  • Нет чет­кой тем­пе­ра­ту­ры плав­ле­ния. Пла­вят­ся в ин­тер­ва­ле тем­пе­ра­тур.

Кристаллические вещества

В кри­стал­ли­че­ском теле су­ще­ству­ет и ближ­ний, и даль­ний по­ря­док. Если мыс­лен­но со­еди­нить точки, обо­зна­ча­ю­щие линии, по­лу­чит­ся про­стран­ствен­ный кар­кас, ко­то­рый на­зы­ва­ет­ся кри­стал­ли­че­ской ре­шет­кой. Точки, в ко­то­рых раз­ме­ще­ны ча­сти­цы – ионы, атомы или мо­ле­ку­лы – на­зы­ва­ют уз­ла­ми кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ки (рис. 3). Ча­сти­цы не жест­ко фик­си­ро­ва­ны в узлах, они могут немно­го ко­ле­бать­ся, не убе­гая из этих точек. В за­ви­си­мо­сти от того, какие ча­сти­цы на­хо­дят­ся в узлах кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ки, вы­де­ля­ют её типы (табл. 1).

Кристаллическая решетка

Рис. 3. Кри­стал­ли­че­ская ре­шет­ка

 Зависимость свойств от типа кристаллической решетки

Фи­зи­че­ские свой­ства ве­ществ с раз­лич­ны­ми ти­па­ми кри­стал­ли­че­ских ре­ше­ток

Тип кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ки

Фи­зи­че­ские свой­ства ве­ществ

Тип хи­ми­че­ской связи в ве­ще­ствах

При­ме­ры ве­ществ

ион­ная

От­но­си­тель­но проч­ная ре­шет­ка, до­ста­точ­но вы­со­кие зна­че­ния Тпл. До­воль­но твер­дые неле­ту­чие. Рас­пла­вы и рас­тво­ры про­во­дят элек­три­че­ский ток.

ион­ная

Соли, ще­ло­чи, ок­си­ды ще­лоч­ных и ще­лоч­но­зе­мель­ных ме­тал­лов

ме­тал­ли­че­ская

От­но­си­тель­но проч­ная ре­шет­ка, до­ста­точ­но вы­со­кие зна­че­ния Тпл. Ков­кие, пла­стич­ные, элек­тро-и теп­ло­про­вод­ны.

ме­тал­ли­че­ская

Ме­тал­лы и спла­вы

атом­ная

Проч­ная ре­шет­ка .Самые вы­со­кие зна­че­ния Т пл., очень твер­дые, неле­ту­чие, нерас­тво­ри­мые в воде.

Ко­ва­лент­ная

Про­стые ве­ще­ства неме­тал­лы (гра­фит, алмаз),SiO2,Al2O3

мо­ле­ку­ляр­ная

Ве­ще­ства ха­рак­те­ри­зу­ют­ся низ­ки­ми Тпл., ле­ту­чие, низ­кая проч­ность.

Ко­ва­лент­ная по­ляр­ная и ко­ва­лент­ная непо­ляр­ная

Боль­шин­ство ор­га­ни­че­ских ве­ществ (глю­ко­за, метан, бен­зол), сера, йод, твер­дый уг­ле­кис­лый газ

Табл.1. Фи­зи­че­ские свой­ства ве­ществ

Су­ще­ству­ет несколь­ко под­ти­пов кри­стал­ли­че­ских ре­ше­ток, раз­ли­ча­ю­щих­ся рас­по­ло­же­ни­ем ато­мов в про­стран­стве.

В ве­ще­ствах с атом­ной, ион­ной, ме­тал­ли­че­ской кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ка­ми нет мо­ле­кул – это немо­ле­ку­ляр­ные ве­ще­ства. Мо­ле­ку­ляр­ные ве­ще­ства – с мо­ле­ку­ляр­ной кри­стал­ли­че­ской ре­шет­кой.

Полиморфизм

По­ли­мор­физм - это яв­ле­ние, при ко­то­ром слож­ные ве­ще­ства оди­на­ко­во­го со­ста­ва имеют раз­ные кри­стал­ли­че­ские ре­шет­ки.

На­при­мер, пирит и мар­ка­зит. Их фор­му­ла – FeS2.Но они и вы­гля­дят по-раз­но­му, и об­ла­да­ют раз­лич­ны­ми фи­зи­че­ски­ми свой­ства­ми. Ана­ло­гич­но, раз­лич­ны­ми фи­зи­че­ски­ми свой­ства­ми об­ла­да­ют ми­не­ра­лы со­ста­ва CaCO3: ара­го­нит, мра­мор, ис­ланд­ский шпат, мел.

3. Изомерия

Изомерия – явление существования веществ - изомеров с одинаковым молекулярным составом, но разным строением и свойствами.

Вандервальсовское обращение

4. Гомология

Гомологи – вещества с одинаковым химическим строением и свойствами, но отличающиеся по составу на одну или несколько групп (– СН2).

5. Химический синтез

Вещества, которые нас окружают, имеют не только природное происхождение. Огромное число веществ получают искусственным путём.

III. Тренажеры


Тренажер №1: Аллотропия

Тренажер №2: Аллотропная форма углерода, соответсвующая по строению ацетилену

Тренажер №3: Аллотропные модификации

Тренажер №4: “Определение лишнего элемента с точки зрения возможности образования им аллотропных модификаций

Тренажер №5: Явление аллотропии

Тренажер №6: Изомеризация

Тренажер №7: Изомеры

Тренажер №8: Изомеры, гомологи, изотопы, изобары

ЦОРы


Аудио-определение: Аллотропия