| Тип кристаллической решетки | Характеристика |
| Ионные | Состоят из ионов. Образуют вещества с ионной связью. Обладают высокой твердостью, хрупкостью, тугоплавки и малолетучи, легко растворяются в полярных жидкостях, являются диэлектриками. Плавление ионных кристаллов приводит к нарушению геометрически правильной ориентации ионов относительно друг друга и ослаблению прочности связи между ними. Поэтому их расплавы (растворы) проводят электрический ток. Ионные кристаллические решетки образуют многие соли, оксиды, основания. |
| Атомные (ковалентные) | В узлах находятся атомы, которые соединены между собой ковалентными связями. Атомных кристаллов много. Все они имеют высокую температуру плавления, не растворимы в жидкостях, обладают высокой прочностью, твердостью, имеют широкий диапазон электропроводимости. Атомные кристаллические решетки образуют элементы III и IV групп главных подгрупп (Si, Ge, B, C). |
Продолжение табл. З4
| Молекулярные | Состоят из молекул (полярных и неполярных), которые соединены между собой слабыми водородными, межмолекулярными и электростатическими силами. Поэтому молекулярные кристаллы имеют малую твердость, низкие температуры плавления, малорастворимы в воде, не проводят электрический ток и обладают высокой летучестью. Молекулярную решетку образует лед, твердый углекислый газ («сухой лед»), твердые галогенводороды, твердые простые вещества, образованные одно- (благородные газы), двух- (F 2 , Cl 2 , Br 2 , J 2 , H 2 , N 2 , O 2), трех- (O 3), четырех- (P 4), восьми- (S 8) атомными молекулами, многие кристаллические органические соединения. |
| Металлические | Состоят из атомов или ионов металлов, соединенных металлической связью. Узлы металлических решеток заняты положительными ионами, между которыми перемещаются валентные электроны, находящиеся в свободном состоянии (электронный газ). Металлическая решетка является прочной. Этим объясняются свойственные большинству металлов твердость, малая летучесть, высокая температура плавления и кипения. Она же обусловливает такие характерные свойства металлов как электро- и теплопроводность, блеск, ковкость, пластичность, непрозрачность, фотоэффект. Металлической кристаллической решеткой обладают чистые металлы и сплавы. |
Кристаллы по величине электропроводности делятся на три класса:
Проводники I рода – электропроводность 10 4 - 10 6 (Ом×см) -1 –вещества с металлической кристаллической решеткой, характеризующиеся наличием «переносчиков тока» - свободно перемещающихся электронов (металлы, сплавы).
Диэлектрики (изоляторы) – электропроводность 10 -10 -10 -22 (Ом×см) -1 – вещества с атомной, молекулярной и реже ионной решеткой, обладающие большой энергией связи между частицами (алмаз, слюда, органические полимеры и др.).
Полупроводники – электропроводность 10 4 -10 -10 (Ом×см) -1 – вещества с атомной или ионной кристаллической решеткой, обладающие более слабой энергией связи между частицами, чем изоляторы. С ростом температуры электропроводность у полупроводников возрастает (серое олово, бор, кремний и др.)
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Основы общей химии
На сайте сайт читайте: основы общей химии. c м дрюцкая..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Кристаллические решетки
8 КЛАСС
* По учебнику: Габриелян О.С. Химия-8. М.: Дрофа, 2003.
Цели.
Обучающие.
Дать понятие о
кристаллическом и аморфном состоянии твердых
веществ; познакомиться с типами кристаллических
решеток, их взаимосвязью с видами химической
связи и влиянием на физические свойства веществ;
дать представление о законе постоянства состава
веществ.
Развивающие
. Развивать логическое
мышление, умения наблюдать и делать выводы.
Воспитательные
. Формировать
эстетический вкус и коллективизм, расширять
кругозор.
Оборудование и реактивы.
Модели
кристаллических решеток, диафильм «Зависимость
свойств веществ от состава и строения»,
диапозитивы «Химическая связь. Строение
вещества»; пластилин, жевательная резинка, смолы,
воск, поваренная соль NaCl, графит, сахар, вода.
Форма организации работы.
Групповая.
Методы и приемы.
Самостоятельная
работа, демонстрационный опыт, лабораторная
работа.
Эпиграф.
ХОД УРОКА
УЧИТЕЛЬ.
Кристаллы встречаются нам
повсюду. Мы ходим по кристаллам, строим из
кристаллов, создаем приборы и изделия из
кристаллов, широко применяем кристаллы в технике
и в науке, едим кристаллы, лечимся кристаллами,
находим кристаллы в живых организмах, выходим на
просторы космических дорог с помощью приборов из
кристаллов…
Что же такое кристаллы?
Вообразите на минутку, что ваши глаза стали
видеть атомы или молекулы; рост уменьшился, и вы
смогли войти внутрь кристалла. Цель нашего урока
– понять, что такое кристаллическое и аморфное
состояние твердых веществ, познакомиться с
типами кристаллических решеток, получить
представление о законе постоянства состава
веществ.
Какие агрегатные состояния веществ известны?
Твердое, жидкое и газообразное. Они
взаимосвязаны (схема 1).
Сказка о жадном хлоре
В некотором царстве, химическом государстве,
жил-был Хлор. И хотя принадлежал он к старинному
роду Галогенов, да и наследство получил немалое
(на внешнем энергетическом уровне у него было
семь электронов), был он очень жадным и
завистливым, а от злости даже стал желто-зеленым.
Днем и ночью мучило его желание сделаться
похожим на Аргон. Думал он думал и наконец
придумал: «У Аргона на внешнем уровне восемь
электронов, а у меня только семь. Значит, мне надо
заполучить еще один электрон, тогда я тоже буду
благородным». На следующий день собрался Хлор в
дорогу за заветным электроном, но далеко идти ему
не пришлось: возле самого дома встретил он атом,
похожий на него как две капли воды.
– Слушай, брат, дай мне свой электрон, –
заговорил Хлор.
– Нет уж, лучше ты дай мне электрон, – ответил
близнец.
– Ладно, давай тогда объединим наши электроны,
чтобы никому не было обидно, – сказал жадный
Хлор, надеясь, что потом он заберет электрон себе.
Но не тут-то было: оба атома в равной степени
пользовались общими электронами, несмотря на
отчаянные усилия жадного Хлора перетянуть их на
свою сторону.
УЧИТЕЛЬ.
Посмотрите на вещества на
ваших столах и распределите их на две группы.
Пластилин, жевательная резинка, смола, воск – это
аморфные вещества. У них часто нет постоянной
температуры плавления, наблюдается текучесть,
нет упорядоченного строения (кристаллической
решетки). Напротив, соль
NaCl, графит и сахар –
кристаллические вещества. Для них характерны
четкие температуры плавления, правильные
геометрические формы, симметрия.
Применение находят и аморфные, и кристаллические
вещества. Мы познакомимся с типами
кристаллических решеток и их влиянием на
физические свойства веществ. Помогут в
повторении видов химической связи
подготовленные вами творческие задания –
сказки.
Сказка про ковалентную полярную связь
В некотором царстве, в некотором государстве с названием «Периодическая система» жил-был маленький электрончик. У него не было друзей. Но однажды к нему в село под названием «Внешний уровень» пришел другой электрончик, точь-в-точь похожий на первого. Они сразу же подружились, ходили всегда вместе и даже не заметили, как оказались спаренными. Эти электроны прозвали ковалентными.
Сказка про ионную связь
В доме периодической системы Менделеева жили
два друга – металл Na и неметалл Cl. Каждый жил в
своей квартире: Na – в квартире под № 11, а Cl – под
№ 17.
И вот решили друзья поступить в кружок, а там им
сказали: чтобы поступить в этот кружок, надо
завершить энергетический уровень. Друзья
расстроились и поплелись домой. Дома они думали,
как завершить энергетический уровень. И вдруг Сl
сказал:
– Давай, ты мне подаришь со своего третьего
уровня один электрон.
– То есть как подарю? – спросил Na.
– А так, возьмешь и подаришь. У тебя будет два
уровня и все завершенные, а у меня будет три
уровня и тоже все завершенные. Тогда нас примут в
кружок.
– Ладно, забирай, – сказал Na и отдал свой
электрон.
Когда они пришли в кружок, то директор кружка
спросил: «Как вам это удалось?» Они все ему
рассказали. Директор сказал: «Молодцы, ребята» –
и принял их в свой кружок. Натрию директор дал
карточку со знаком «+1», а хлору – со знаком «–1».
И теперь он принимает в кружок всех желающих –
металлы и неметаллы. А то, что сделали Na и Сl, он
назвал ионной связью.
УЧИТЕЛЬ.
Вы хорошо разобрались в
типах химической связи? Эти знания пригодятся
при изучении кристаллических решеток. Мир
веществ велик и разнообразен. Они обладают
самыми разными свойствами. Различают физические
и химические свойства веществ. Какие свойства мы
отнесем к физическим?
Ответы учеников:
агрегатное состояние, цвет,
плотность, температуры плавления и кипения,
растворимость в воде, электропроводность.
УЧИТЕЛЬ.
Опишите физические
свойства веществ:
O 2 , H 2 O, NaCl, графит
С.
Ученики заполняют таблицу, которая в результате
приобретает следующий вид.
Таблица
| Физические свойства |
Вещества | |||
|---|---|---|---|---|
| О 2 | Н 2 О | NaCl | C | |
| Агрегатное состояние | Газ | Жидкость | Твердое | Твердое |
| Плотность, г/см 3 | 1,429 (г/л) | 1,000 | 2,165 | 2,265 |
| Цвет | Бесцветный | Бесцветный | Белый | Черный |
| t пл, °С | –218,8 | 0,0 | +801,0 | – |
| t кип, °С | –182,97 | +100 | +1465 | +3700 |
| Растворимость в воде | Малорастворим | – | Растворим | Нерастворим |
| Электропроводность | Неэлектропроводный | Слабая | Проводник | Проводник |
УЧИТЕЛЬ. По физическим свойствам веществ можно определить их строение.
Диапозитив.
УЧИТЕЛЬ. Кристалл – твердое тело, частицы которого (атомы, молекулы, ионы) расположены в определенном, периодически повторяющемся порядке (в узлах). При мысленном соединении узлов линиями образуется пространственный каркас – кристаллическая решетка. Различают четыре типа кристаллических решеток (схема 2 , см. с. 24).
Схема 2
КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ РЕШЕТКИ
УЧИТЕЛЬ. Какие кристаллические решетки у О 2 , Н 2 О, NaCl, С?
Ответ учеников.
О 2 и Н 2 О –
молекулярные кристаллические решетки, NaCl –
ионная решетка,
С – атомная решетка.
Демонстрация моделей кристаллических
решеток:
NaCl, C (графит), Mg, CO 2 .
УЧИТЕЛЬ.
Обратите внимание на типы
кристаллических решеток простых веществ в
зависимости от их положения в периодической
системе (с. 79 учебника).
Какой тип решетки не встречается в простых
веществах?
Ответ учеников.
У простых веществ не бывает
ионных решеток.
 |
|
УЧИТЕЛЬ.
Для веществ с
молекулярной решеткой характерно явление
возгонки или сублимации.
Демонстрационный опыт.
Возгонка
бензойной кислоты или нафталина. (Возгонка – это
превращение (при нагревании) твердого вещества в
газ, минуя жидкую фазу, а затем снова
кристаллизация в виде инея.)
УЧИТЕЛЬ.
Вещества с молекулярным
строением подчиняются закону постоянства
состава вещества; вещества молекулярного
строения имеют постоянный состав независимо от
способа их получения. Закон был открыт
Ж.Л.Прустом. Он разрешил долгий спор К.Л.Бертолле
и Дж.Дальтона в пользу первого.
Например, углекислый газ или оксид углерода(IV)
CO 2
– сложное вещество молекулярного строения. Оно
состоит из двух элементов: углерода и кислорода,
причем в молекуле один атом углерода и два атома
кислорода. Относительная молекулярная масса M r (CO 2 )
= 44, молярная масса M(CO 2 ) = 44 г/моль.
Молярный объем V M (CO 2 ) = 22,4 моль (н.у.).
Число молекул в 1 моль вещества N A (CO 2 )
= 6 10 23 молекул.
Для веществ с ионным строением закон Пруста не
всегда выполняется.
Графический диктант
«Виды химических связей и типы кристаллических
решеток»
Знаками «+» и «–» отмечается, характерно ли
данное утверждение (1–20) для типа химической
связи указанного варианта.
Вариант 1.
Ионная связь.
Вариант 2.
Ковалентная неполярная
связь.
Вариант 3.
Ковалентная полярная
связь.
Утверждения.
1. Связь образуется между атомами металлов и
неметаллов.
2. Связь образуется между атомами металлов.
3. Связь образуется между атомами неметаллов.
4. В процессе взаимодействия атомов образуются
ионы.
5. Образовавшиеся молекулы поляризованы.
6. Связь устанавливается за счет спаривания
электронов без сдвига общих электронных пар.
7. Связь устанавливается путем спаривания
электронов и сдвига общей пары к одному из
атомов.
8. В процессе химической реакции происходит
полная передача валентных электронов от одного
атома реагирующих элементов к другому.
9. Степень окисления атомов в молекуле равна нулю.
10. Степени окисления атомов в молекуле равны
количеству отданных или принятых электронов.
11. Степени окисления атомов в молекуле равны
количеству смещенных общих электронных пар.
12. Соединения с данным видом связи образуют
кристаллическую решетку ионного типа.
13. Для соединений с этим видом химической связи
характерны кристаллические решетки
молекулярного типа.
14. Соединения с таким видом связи образуют
кристаллические решетки атомного типа.
15. Соединения могут быть газообразными при
обычных условиях.
16. Соединения твердые при обычных условиях.
17. Соединения с таким видом связи обычно
тугоплавкие.
18. Вещества с таким видом связи могут быть
жидкими при обычных условиях.
19. Вещества с такой химической связью имеют
запах.
20. Вещества с такой химической связью имеют
металлический блеск.
Ответы (самооценка).
Вариант 1
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| + | – | – | + | + | – | – | + | – | + |
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| – | + | – | – | – | + | + | – | – | – |
Вариант 2
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| – | – | + | – | – | + | – | – | + | – |
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| – | – | + | – | + | + | – | + | + | – |
Вариант 3
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| – | – | + | – | + | – | + | – | – | – |
| 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| + | – | + | + | + | – | + | + | + | – |
Критерии оценки: 1–2 ошибки – «5», 3–4 ошибки – «4», 5–6 ошибок – «3».
Закрепление материала
Кремний имеет атомную кристаллическую
решетку. Каковы его физические свойства?
Какой тип кристаллической решетки у Na 2 SO 4 ?
Оксид СО 2 имеет низкую t
пл, а
кварц SiO 2 – очень высокую (кварц плавится
при 1725 °С). Какие кристаллические решетки они
должны иметь?
УЧИТЕЛЬ. Мы заглянули в нутро вещей, не правда ли? В заключение хочется упомянуть драгоценные камни: алмаз, сапфир, изумруд, александрит, аметист, жемчуг, опал и др. Драгоценным камням издавна приписывали целебные свойства. Считали, что кристалл аметиста предохраняет от пьянства и навевает счастливые сны. Изумруд спасает от бурь. Алмаз бережет от болезней. Топаз приносит счастье в ноябре, а гранат – в январе.
Драгоценные камни служили мерой
богатств князей и императоров. Иноземные послы,
побывавшие в XVII в. в России, писали, что ими
овладел «тихий ужас» при виде роскошных нарядов
царской семьи, сплошь унизанных драгоценными
камнями.
На голове царицы Ирины Годуновой была корона,
«как стена с зубцами», разделенная на 12 башенок,
искусно выделанных из рубинов, топазов, алмазов и
«скатных жемчугов», кругом корона была унизана
огромными аметистами и сапфирами.
 |
Известно, что шляпа князя Потемкина
Таврического так была усеяна бриллиантами и
из-за этого столь тяжела, что владелец не мог
носить ее на голове; адъютант нес шляпу в руках за
князем. На одном из платьев императрицы
Елизаветы было нашито столько драгоценных
камней, что она, не выдержав их тяжести, упала на
балу в обморок. Впрочем, еще раньше с супругой
царя Александра Михайловича случилось более
досадное происшествие: ей пришлось прервать
обряд венчания, чтобы снять с себя усыпанный
самоцветами наряд.
Самые большие в мире алмазы известны каждый под
своим названием: «Орлов», «Шах», «Конкур»,
«Регент» и др.
Кристаллы необходимы – в часах, эхолотах,
микрофонах; алмаз – «работник» (в подшипниках,
стеклорезах и др.).
«Камень сейчас в руках человека – не забава и
роскошь, а прекрасный материал, которому мы
сумели вернуть его место, материал, среди
которого прекраснее и веселее жить. Он не будет
“драгоценным камнем” – его время прошло: это
будет самоцвет, дающий красоту жизни. ...В нем
человек будет видеть воплощение непревзойденных
красок и нетленности самой природы, к которым
может прикоснуться только горящим огнем
вдохновения художник», – писал академик
А.Е.Ферсман.
Кристаллы можно вырастить даже в бытовых
условиях. Попробуйте выполнить творческое
домашнее задание по выращиванию кристаллов.
Домашнее задание
«Выращивание кристаллов»
Оборудование и реактивы. Чистые стаканы, картон, карандаш, нитки; вода, соль (NaCl, или СuSO 4 , или KNO 3 .)
Ход работы
Первый способ
.
Приготовьте
насыщенный раствор выбранной вами соли. Для
этого в горячую воду насыпьте порциями соль и
перемешивайте до растворения. Как только соль
перестанет растворяться, раствор насыщен.
Раствор профильтруйте через марлю. Этот раствор
налейте в стакан, положите карандаш с ниткой и
грузом (пуговичка, например). Через 2–3 дня груз
должен обрасти кристалликами.
Второй способ
.
Банку с насыщенным
раствором закройте картоном и подождите, пока
при медленном охлаждении на дно выпадут
кристаллы. Обсушите кристаллы на салфетке,
несколько самых привлекательных укрепите на
нитке, привяжите к карандашу и опустите в
насыщенный раствор, освобожденный от других
кристаллов. Кристаллы могут расти 2–3 недели.
Который при обычных условиях представляет собой газ, при температуре -194 °С превращается в жидкость голубого цвета, я при температуре -218,8º С затвердевает в снегообразную массу, состоящую из кристаллов синего цвета.
В этом параграфе мы рассмотрим, как влияют особенности химических связей на свойства твердых веществ. Температурный интервал существования вещества в твердом состоянии определяется его температурами кипения и плавления. Твердые вещества делятся на кристаллические и аморфные.
Аморфные вещества не имеют четкой температуры плавления - при нагревании они постепенно размягчаются и переходят в текучее состояние. В аморфном состоянии, например, находится пластилин или различные смолы.
Кристаллические вещества характеризуются правильным расположением тех частиц, из которых они состоят: атомов, молекул и ионов. - в строго определенных точках пространства. При соединении этих точек прямыми линиями образуется пространственный каркас, который называют кристаллической решеткой. Точки, в которых размещены частицы кристалла, называют изложи решетки.
В узлах воображаемой решетки могут находиться ионы, атомы и молекулы . Эти частицы совершают колебательные движения. С повышением температуры размах этих колебаний возрастает, что приводит, как правило, к тепловому расширению тел.
В зависимости от типа частиц, расположенных в узлах кристаллической решетки, и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, атомные, молекулярные и металлические (табл. 6).
Простые вещества остальных элементов, не представленные в таблице 6, имеют металлическую решетку.
Ионными называют кристаллические решетки, в узлах которых находятся ионы. Их образуют вещества с ионной связью, которой могут быть связаны как простые ионы Na+,Сl-, так и сложные SO 2- 4, ОН-. Следовательно, ионные кристаллические решетки имеют соли, некоторые оксиды и гидроксиды металлов , то есть те вещества, в которых существует ионная химическая связь. Например, кристалл хлорида натрия построен из чередующихся положительных ионов Na+ и отрицательных Сl-, образующих решетку в форме куба. Связи между ионами в таком кристалле очень устойчивы. Поэтому вещества с ионной решетной обладают сравнительно высокой твердостью и прочностью, они тугоплавки и нелетучи.
Атомными наливают кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы. В таких решетках атомы соединены между собой очень прочными ковалентними связями. Примером веществ с таким типом кристаллических решеток может служить алмаз - одно из аллотропных видоизменений углерода.
Число веществ с атомной кристаллической решеткой не очень велико. К ним относятся кристаллические бор, кремний и германий, а также сложные вещества, например такие, в состав которых входит оксид кремния (IV) - SlО2: кремнезем, кварц, песок, горный хрусталь.
Большинство веществ с атомной кристаллической решеткой имеют очень высокие температуры плавления (например, у алмаза она свыше 3500 ºС), они прочны и тверды, практически нерастворимы.
Молекулярными называют кристаллические решетки, в узлах которых располагаются молекулы. Химические связи в этих молекулах могут быть и полярными и неполяриыми. Несмотря на то что атомы внутри молекул связаны очень прочными ковалентными связями , между самими молекулами действуют слабые силы можмолекулярно-го притяжения. Поэтому вещества с молекулярными кристаллическими решетками имеют малую твердость, низкие температуры плавления, летучи.
Примерами веществ с молекулярными кристаллическими решетками являются твердая вода - лед, твердый оксид углерода (IV) - «сухой лед», твердые хлороводород и сероводород, твердые простые вещества, образованные одно- (благородные газы), двух- , трех- (О3), четырех- (Р4). восьмиатомными молекулами. Большинство твердых органических соединений имеют молекулярные кристаллические решетки (нафталин, глюкоза, сахар).
Вещества с металлической связью имеют металлические кристаллические решетки. В узлах таких решеток находятся атомы и ионы (то атомы, то ионы, в которые легко превращаются атомы металла, отдавая свои внешние электроны в общее пользование). Такое внутреннее строение металлов определяет их характерные физические свойства: ковкость, пластичность, электро- и теплопроводность, характерный металлический блеск.
Для веществ, имеющих молекулярное строение, справедлив открытый французским химиком Ж. Л. Прустом (1799-1803) закон постоянства состава. В настоящее время этот закон формулируется так: «Молекулярные химические соединения независимо от способа их получения имеют постоянный состав и свойства. Закон Пруста является одним из основных законов химии. Однако для веществ с нсмолекулярным строением, например ионным, этот закон не всегда справедлив.
1. Твердое, жидкое и газообразное состояния вещества.
2. Твердые вещества: аморфные и кристаллические.
3. Кристаллические решетки: атомные, ионные, металлические и молекулярные.
4. Закон постоянства состава.
Какие свойства нафталина лежат в основе его применения для защиты шерстяных изделий от моли?
Какие качества аморфных тел применимы для опнсаиия особенностей характера отдельных людей?
Почему открытый датским ученым К. X. Эрстедом алюминий в 1825 г. еще долгое время относился к драгоценным металлам?
Вспомните произведение А. Беляева «Продавец воздуха» и охарактеризуйте свойства твердого кислорода, используя его описание, приведенное в книге.
Почему температура плавления металлов изменяется в очень широких пределах? Для подготовки ответа на этот вопрос используйте дополнительную литературу .
Почему изделие из кремния при ударе раскалывается на кусочки, а изделие из свинца только расплющивается? В каком из указанных случаев происходит разрушение химической связи, а в каком - нет? Почему?
Кристаллические решетки Тип решетки Виды частиц в узлах решетки Вид связи между частицами Примеры веществ Физические свойства веществ Ионная ИоныИонная Это бинарные соединения металлов (I А и II A), соли, оксиды и гидроксиды типичных металлов. Твердые, прочные, нелетучие, хрупкие, тугоплавкие, многие растворимы в воде, растворы и расплавы проводят электрический ток.
Кристаллические решетки Тип решетки Виды частиц в узлах решетки Вид связи между частицами Примеры веществ Физические свойства веществ Атомная Атомы 1. Ковалентная неполярная - связь очень прочная 2. Ковалентная полярная - связь прочная Простые вещества: алмаз (C), графит (C), бор (B), кремний (Si), красный фосфор. Сложные вещества: оксид алюминия (Al 2 O 3), оксид кремния (IY) -SiO 2. Очень твердые, тугоплавкие, нелетучие, не растворимы в воде.
Кристаллические решетки Тип решетки Виды частиц в узлах решетки Вид связи между частицами Примеры веществ Физические свойства веществ Молеку лярная Молеку лы Между молекулами- слабые силы межмолекулярного притяжения, а внутри молекул прочная ковалентная связь. Твердые вещества при низких температурах. При обычных - газы или жидкости – О 2, Н 2, Cl 2, N 2, Br 2, H 2 O, CO 2, HCl, благородные газы, сера, белый фосфор Р 4, йод; органические вещества. Непрочные, летучие, легкоплавкие, имеют небольшую твердость.
Кристаллические решетки Тип решетки Виды частиц в узлах решетки Вид связи между частицами Примеры веществ Физические свойства веществ Металл ическая Атомы, ионы Металлич еская, разной прочности Металлы и сплавы. Металлы, которые находятся в I A, II A, IIIA (кроме бора), а металлы побочных подгрупп Ковкие, обладают металлическим блеском, тепло - и электропроводностью
Для большинства веществ характерна способность в зависимости от условий находиться в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком или газообразном.
Например, вода при нормальном давлении в интервале температур 0-100 o C является жидкостью, при температуре выше 100 о С способна существовать только в газообразном состоянии, а при температуре менее 0 о С представляет собой твердое вещество.
Вещества в твердом состоянии различают аморфные и кристаллические.
Характерными признаками аморфных веществ является отсутствие четкой температуры плавления: их текучесть плавно увеличивается с ростом температуры. К аморфным веществам относятся такие соединения, как воск, парафин, большинство пластмасс, стекло и т.д.
Все же кристаллические вещества обладают конкретной температурой плавления, т.е. вещество с кристаллическим строением переходит из твердого состоянии в жидкое не постепенно, а резко, при достижении конкретной температуры. В качестве примера кристаллических веществ можно привести поваренную соль, сахар, лед.
Разница в физических свойствах аморфных и кристаллических твердых веществ обусловлена прежде всего особенностями строения таких веществ. В чем заключается разница между веществом в аморфном и кристаллическом состоянии, проще всего понять из следующей иллюстрации:
Как можно заметить, в аморфном веществе, в отличие от кристаллического, отсутствует какой-либо порядок в расположении частиц. Если же в кристаллическом веществе мысленно соединить прямой два близкорасположенных друг к другу атома, то можно обнаружить, что на этой линии на строго определенных промежутках будут лежать одни и те же частицы:
Таким образом, в случае кристаллических веществах можно говорить о таком понятии, как кристаллическая решетка.
Кристаллической решеткой называют пространственный каркас, соединяющий точки пространства, в которых находятся частицы, образующие кристалл.
Точки пространства, в которых находятся образующие кристалл частицы, называют узлами кристаллической решетки .
В зависимости от того, какие частицы находятся в узлах кристаллической решетки, различают: молекулярную, атомную, ионную и металлическую кристаллические решетки .
В узлах молекулярной кристаллической решетки
Кристаллическая решетка льда как пример молекулярной решеткинаходятся молекулы, внутри которых атомы связаны прочными ковалентными связями, однако сами молекулы удерживаются друг возле друга слабыми межмолекулярными силами. Вследствие таких слабых межмолекулярных взаимодействий кристаллы с молекулярной решеткой являются непрочными. Такие вещества от веществ с иными типами строения отличаются существенно более низкими температурами плавления и кипения, не проводят электрический ток, могут как растворяться, так и не растворяться в различных растворителях. Растворы таких соединений могут как проводить, так и не проводить электрический ток в зависимости от класса соединения. К соединениям с молекулярной кристаллической решеткой относятся многие простые вещества — неметаллы (отвержденные H 2 , O 2 , Cl 2 , ромбическая сера S 8 , белый фосфор P 4), а также многие сложные вещества – водородные соединения неметаллов, кислоты, оксиды неметаллов, большинство органических веществ. Следует отметить, что, если вещество находится в газообразном или жидком состоянии, говорить о молекулярной кристаллической решетке неуместно: корректнее использовать термин — молекулярный тип строения.
Кристаллическая решетка алмаза как пример атомной решеткиВ узлах атомной кристаллической решетки
находятся атомы. При этом все узлы такой кристаллической решетки «сшиты» между собой посредством прочных ковалентных связей в единый кристалл. Фактически, такой кристалл является одной гигантской молекулой. Вследствие особенностей строения все вещества с атомной кристаллической решеткой являются твердыми, обладают высокими температурами плавления, химически мало активны, не растворимы ни в воде, ни в органических растворителях, а их расплавы не проводят электрический ток. Следует запомнить, что к веществам с атомным типом строения из простых веществ относятся бор B, углерод C (алмаз и графит), кремний Si, из сложных веществ — диоксид кремния SiO 2 (кварц), карбид кремния SiC, нитрид бора BN.
У веществ с ионной кристаллической решеткой
в узлах решетки находятся ионы, связанные друг с другом посредством ионных связей.
Поскольку ионные связи достаточно прочны, вещества с ионной решеткой обладают сравнительно высокой твердостью и тугоплавкостью. Чаще всего они растворимы в воде, а их растворы, как и расплавы проводят электрический ток.
К веществам с ионным типом кристаллической решетки относятся соли металлов и аммония (NH 4 +), основания, оксиды металлов. Верным признаком ионного строения вещества является наличие в его составе одновременно атомов типичного металла и неметалла.
Кристаллическая решетка хлорида натрия как пример ионной решетки
наблюдается в кристаллах свободных металлов, например, натрия Na, железа Fe, магния Mg и т.д. В случае металлической кристаллической решетки, в ее узлах находятся катионы и атомы металлов, между которыми движутся электроны. При этом движущиеся электроны периодически присоединяются к катионам, таким образом нейтрализуя их заряд, а отдельные нейтральные атомы металлов взамен «отпускают» часть своих электронов, превращаясь, в свою очередь, в катионы. Фактически, «свободные» электроны принадлежат не отдельным атомам, а всему кристаллу.
Такие особенности строения приводят к тому, что металлы хорошо проводят тепло и электрический ток, часто обладают высокой пластичностью (ковкостью).
Разброс значений температур плавления металлов очень велик. Так, например, температура плавления ртути составляет примерно минус 39 о С (жидкая в обычных условиях), а вольфрама — 3422 °C. Следует отметить, что в обычных условиях все металлы, кроме ртути, являются твердыми веществами.
