Dalelės, sudarančios joninę kristalinę gardelę. Materijos struktūra

Atgal Pirmyn

Dėmesio! Skaidrių peržiūros yra skirtos tik informaciniams tikslams ir gali neatspindėti visų pristatymo funkcijų. Jei jus domina šis darbas, atsisiųskite pilną versiją.

Pamokos tipas: Kombinuotas.

Pamokos tikslas: Sudaryti sąlygas ugdytis mokinių gebėjimui nustatyti medžiagų fizikinių savybių priežastinę-pasekmės priklausomybę nuo cheminio ryšio tipo ir kristalinės gardelės tipo, pagal fizikines savybes numatyti kristalinės gardelės tipą. medžiagos.

Pamokos tikslai:

• Suformuoti sampratas apie kietųjų kūnų kristalinę ir amorfinę būseną, supažindinti studentus su įvairių tipų kristalinėmis gardelėmis, nustatyti kristalo fizikinių savybių priklausomybę nuo cheminės jungties kristale pobūdžio ir kristalinės gardelės tipo; Suteikti studentams pagrindines idėjas apie cheminių ryšių prigimties ir kristalinių gardelių tipų įtaką medžiagos savybėms .
• Toliau formuoti mokinių pasaulėžiūrą, atsižvelgti į visapusės struktūrinių medžiagų dalelių komponentų tarpusavio įtaką, dėl kurios atsiranda naujų savybių, ugdyti gebėjimą organizuoti savo ugdomąjį darbą, laikytis darbo komandoje taisyklių. .
• Ugdyti mokinių pažintinį susidomėjimą naudojant problemines situacijas;

Įranga: Periodinė sistema D.I. Mendelejevas, kolekcija „Metalai“, nemetalai: siera, grafitas, raudonasis fosforas, kristalinis silicis, jodas; Pristatymas „Kristolinių gardelių tipai“, įvairių tipų kristalinių gardelių modeliai (valgomosios druskos, deimanto ir grafito, anglies dvideginio ir jodo, metalų), plastikų ir iš jų pagamintų gaminių pavyzdžiai, stiklas, plastilinas, kompiuteris, projektorius.

Pamokos eiga

1. Organizacinis momentas.

Mokytojas priima mokinius ir fiksuoja nesančius.

2. Žinių tikrinimas temomis „Cheminis ryšys“. Oksidacijos būsena“.

Savarankiškas darbas (15 min.)

3. Naujos medžiagos studijavimas.

Mokytojas paskelbia pamokos temą ir pamokos tikslą. (1,2 skaidrė)

Mokiniai į sąsiuvinius užsirašo pamokos datą ir temą.

Žinių atnaujinimas.

Mokytojas užduoda klasei klausimus:

1. Kokias dalelių rūšis žinote? Ar jonai, atomai ir molekulės turi krūvius?
2. Kokias cheminių jungčių rūšis žinote?
3. Kokias agregacines medžiagų būsenas žinote?

Mokytojas:„Bet kuri medžiaga gali būti dujos, skysta arba kieta. Pavyzdžiui, vanduo. Normaliomis sąlygomis tai yra skystis, bet gali būti garai ir ledas. Arba deguonis normaliomis sąlygomis yra dujos, esant -1940 C temperatūrai, jis virsta mėlynu skysčiu, o esant -218,8 ° C - sukietėja į sniegą panašią masę, susidedančią iš mėlynų kristalų. Šioje pamokoje pažvelgsime į kietą medžiagų būseną: amorfinę ir kristalinę. (3 skaidrė)

Mokytojas: amorfinės medžiagos neturi aiškios lydymosi temperatūros – kaitinamos jos palaipsniui minkštėja ir virsta skysta būsena. Amorfinėms medžiagoms priskiriamas, pavyzdžiui, šokoladas, tirpstantis tiek rankose, tiek burnoje; kramtomoji guma, plastilinas, vaškas, plastikai (rodomi tokių medžiagų pavyzdžiai). (7 skaidrė)

Kristalinės medžiagos turi aiškią lydymosi temperatūrą ir, svarbiausia, pasižymi teisingu dalelių išsidėstymu griežtai apibrėžtuose erdvės taškuose. (5,6 skaidrės) Sujungus šiuos taškus tiesiomis linijomis, susidaro erdvinis karkasas, vadinamas kristaline gardele. Taškai, kuriuose yra kristalų dalelės, vadinami gardelės mazgais.

Mokiniai į sąsiuvinius užsirašo apibrėžimą: „Kristolinė gardelė – tai erdvės taškų rinkinys, kuriame yra kristalą sudarančios dalelės. Taškai, kuriuose yra kristalų dalelės, vadinami gardelės mazgais.

Priklausomai nuo to, kokių tipų dalelės yra šios gardelės mazguose, yra 4 rūšių gardelės. (8 skaidrė) Jei kristalinės gardelės mazguose yra jonų, tai tokia gardelė vadinama jonine.

Mokytojas užduoda mokiniams klausimus:

– Kaip vadinsis kristalinės gardelės, kurių mazguose yra atomai ir molekulės?

Tačiau yra kristalų gardelių, kurių mazguose yra ir atomų, ir jonų. Tokios grotelės vadinamos metalinėmis.

Dabar užpildysime lentelę: „Krištolinės gardelės, ryšio tipas ir medžiagų savybės“. Pildydami lentelę nustatysime ryšį tarp gardelės tipo, dalelių ryšio tipo ir kietųjų medžiagų fizinių savybių.

Panagrinėkime 1-ąjį kristalinės gardelės tipą, vadinamą jonine. (9 skaidrė)

– Kokia cheminė jungtis šiose medžiagose?

Pažvelkite į joninę kristalinę gardelę (parodytas tokios gardelės modelis). Jo mazguose yra teigiamai ir neigiamai įkrautų jonų. Pavyzdžiui, natrio chlorido kristalą sudaro teigiami natrio jonai ir neigiami chlorido jonai, sudarantys kubo formos gardelę. Medžiagos, turinčios joninę kristalinę gardelę, apima tipiškų metalų druskas, oksidus ir hidroksidus. Medžiagos, turinčios joninę kristalinę gardelę, turi didelį kietumą ir stiprumą, yra ugniai atsparios ir nelakios.

Mokytojas: Medžiagų, turinčių atominę kristalinę gardelę, fizinės savybės yra tokios pačios kaip medžiagų, turinčių joninę kristalinę gardelę, tačiau dažnai aukščiausiu laipsniu – labai kietos, labai patvarios. Deimantas, turintis atominę kristalinę gardelę, yra kiečiausia medžiaga iš visų natūralių medžiagų. Jis naudojamas kaip kietumo standartas, kuris pagal 10 balų sistemą yra įvertintas aukščiausiu balu – 10. (10 skaidrė). Tokio tipo krištolinėms grotelėms reikiamą informaciją į lentelę įvesite patys, dirbdami su vadovėliu.

Mokytojas: Panagrinėkime 3-ią kristalinės gardelės tipą, vadinamą metaliniu. (11,12 skaidrės) Tokios gardelės mazguose yra atomai ir jonai, tarp kurių laisvai juda elektronai, sujungdami juos į vientisą visumą.

Ši vidinė metalų struktūra lemia jiems būdingas fizines savybes.

Mokytojas: Kokias fizines metalų savybes žinote? (kalumas, plastiškumas, elektros ir šilumos laidumas, metalinis blizgesys).

Mokytojas:Į kokias grupes visos medžiagos skirstomos pagal jų struktūrą? (12 skaidrė)

Panagrinėkime kristalinės gardelės tipą, kurį turi tokios gerai žinomos medžiagos kaip vanduo, anglies dioksidas, deguonis, azotas ir kt. Tai vadinama molekuline. (14 skaidrė)

– Kokios dalelės yra šios gardelės mazguose?

Cheminis ryšys molekulėse, esančiose gardelės vietose, gali būti polinis kovalentinis arba nepolinis kovalentinis. Nepaisant to, kad molekulės viduje esantys atomai yra sujungti labai stipriais kovalentiniais ryšiais, tarp pačių molekulių veikia silpnos tarpmolekulinės patrauklios jėgos. Todėl medžiagos, turinčios molekulinę kristalinę gardelę, turi mažą kietumą, žemą lydymosi temperatūrą ir yra lakios. Kai dujinės ar skystos medžiagos ypatingomis sąlygomis virsta kietomis medžiagomis, tada jose susidaro molekulinė kristalinė gardelė. Tokių medžiagų pavyzdžiai gali būti kietas vanduo – ledas, kietas anglies dioksidas – sausas ledas. Šioje grotelėje yra naftaleno, kuris naudojamas vilnonių gaminių apsaugai nuo kandžių.

– Kokios molekulinės kristalinės gardelės savybės lemia naftalino panaudojimą? (kintamumas). Kaip matome, ne tik kietosios medžiagos gali turėti molekulinę kristalinę gardelę. paprastas medžiagos: inertinės dujos, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, baltas fosforas P 4, bet ir sudėtingas: kietas vanduo, kietas vandenilio chloridas ir vandenilio sulfidas. Dauguma kietųjų organinių junginių turi molekulines kristalines gardeles (naftaleną, gliukozę, cukrų).

Grotelių vietose yra nepolinių arba polinių molekulių. Nepaisant to, kad molekulių viduje esantys atomai yra sujungti stipriais kovalentiniais ryšiais, tarp pačių molekulių veikia silpnos tarpmolekulinės jėgos.

Išvada: medžiagos yra trapios, mažo kietumo, žemos lydymosi temperatūros ir yra lakios.

Klausimas: Kuris procesas vadinamas sublimacija ar sublimacija?

Atsakymas: Medžiagos perėjimas iš kietos agregacijos būsenos tiesiai į dujinę būseną, apeinant skystąją būseną, vadinamas sublimacija arba sublimacija.

Eksperimento demonstravimas: jodo sublimacija

Tada mokiniai paeiliui įvardija informaciją, kurią užsirašė lentelėje.

Kristalinės gardelės, ryšio tipas ir medžiagų savybės.

Mokytojas: Kokią išvadą galime padaryti iš darbo ant stalo?

1 išvada: fizinės medžiagų savybės priklauso nuo kristalinės gardelės tipo. Medžiagos sudėtis → Cheminio ryšio tipas → Kristalinės gardelės tipas → Medžiagų savybės . (18 skaidrė).

Klausimas: Kurio tipo kristalinės gardelės iš aukščiau aptartų nėra paprastose medžiagose?

Atsakymas: Joninės kristalinės gardelės.

Klausimas: Kokios kristalinės gardelės būdingos paprastoms medžiagoms?

Atsakymas: Paprastoms medžiagoms – metalams – metalinė kristalinė gardelė; nemetalams – atominiai arba molekuliniai.

Darbas su periodine sistema D.I. Mendelejevas.

Klausimas: Kur periodinėje lentelėje yra metaliniai elementai ir kodėl? Nemetaliniai elementai ir kodėl?

Atsakymas : Jei nubrėžiate įstrižainę nuo boro iki astatino, tada apatiniame kairiajame šios įstrižainės kampe bus metaliniai elementai, nes paskutiniame energijos lygyje juose yra nuo vieno iki trijų elektronų. Tai elementai I A, II A, III A (išskyrus borą), taip pat alavas ir švinas, stibis ir visi antrinių pogrupių elementai.

Nemetaliniai elementai yra viršutiniame dešiniajame šios įstrižainės kampe, nes paskutiniame energijos lygyje juose yra nuo keturių iki aštuonių elektronų. Tai elementai IV A, V A, VI A, VII A, VIII A ir boras.

Mokytojas: Raskime nemetalinius elementus, kurių paprastosios medžiagos turi atominę kristalinę gardelę (Atsakymas: C, B, Si) ir molekulinė ( Atsakymas: N, S, O , halogenai ir inertinės dujos )

Mokytojas: Suformuluokite išvadą, kaip galite nustatyti paprastos medžiagos kristalinės gardelės tipą, priklausomai nuo elementų padėties D.I. periodinėje lentelėje.

Atsakymas: Metaliniams elementams, kurie yra I A, II A, IIIA (išskyrus borą), taip pat alavui ir švinui bei visiems antrinių pogrupių elementams paprastoje medžiagoje, gardelės tipas yra metalas.

Nemetalinių elementų IV A ir boro paprastoje medžiagoje kristalinė gardelė yra atominė; o elementai V A, VI A, VII A, VIII A paprastose medžiagose turi molekulinę kristalinę gardelę.

Toliau dirbame su užpildyta lentele.

Mokytojas: Atidžiai pažiūrėkite į stalą. Kokį modelį galima pastebėti?

Atidžiai išklausome mokinių atsakymus, o tada kartu su klase darome išvadas. 2 išvada (17 skaidrė)

4. Medžiagos tvirtinimas.

Testas (savikontrolė):

Medžiagos, turinčios molekulinę kristalinę gardelę, kaip taisyklė:
a) Ugniai atsparus ir gerai tirpus vandenyje
b) Lydieji ir lakūs
c) kietas ir elektrai laidus
d) šilumai laidus ir plastiškas

Sąvoka „molekulė“ netaikoma medžiagos struktūriniam vienetui:
a) Vanduo
b) deguonis
c) deimantas
d) ozonas

Atominė kristalinė gardelė būdinga:
a) Aliuminis ir grafitas
b) siera ir jodas
c) Silicio oksidas ir natrio chloridas
d) Deimantas ir boras

Jei medžiaga gerai tirpsta vandenyje, turi aukštą lydymosi temperatūrą ir yra laidži elektrai, tada jos kristalinė gardelė yra:
a) Molekulinė
b) Branduolinė
c) Joninės
d) metalas

5. Refleksija.

6. Namų darbai.

Apibūdinkite kiekvieną kristalinės gardelės tipą pagal planą: Kas yra kristalinės gardelės mazguose, struktūrinis vienetas → Cheminio ryšio tipas tarp mazgo dalelių → Sąveikos jėgos tarp kristalo dalelių → Fizinės savybės dėl kristalo gardelė → Medžiagos suminė būsena normaliomis sąlygomis → Pavyzdžiai.

Naudodami pateiktų medžiagų formules: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - nustatykite kiekvieno junginio kristalinės gardelės tipą (joninę, molekulinę) ir pagal tai apibūdinkite numatomas kiekvieno iš keturių fizinių savybių. medžiagų.

Gamtoje yra dviejų tipų kietosios medžiagos, kurios labai skiriasi savo savybėmis. Tai amorfiniai ir kristaliniai kūnai. Ir amorfiniai kūnai neturi tikslios lydymosi temperatūros kaitinant, jie palaipsniui suminkštėja ir pereina į skystą būseną. Tokių medžiagų pavyzdys yra derva arba paprastas plastilinas. Tačiau visiškai kitokia situacija yra su kristalinėmis medžiagomis. Kietos būsenos jos išlieka iki tam tikros temperatūros ir tik ją pasiekusios šios medžiagos išsilydo.

Viskas priklauso nuo tokių medžiagų struktūros. Kristalinėse kietosiose medžiagose dalelės, iš kurių jos susideda, yra tam tikruose taškuose. O sujungus juos tiesiomis linijomis, gaunamas kažkoks įsivaizduojamas rėmelis, kuris vadinamas krištoline gardele. O kristalinių gardelių tipai gali būti labai įvairūs. Ir pagal dalelių tipą, iš kurio jos „sukurtos“, grotelės skirstomos į keturias rūšis. Tai joniniai, atominiai, molekuliniai ir

Atitinkamai, mazguose yra jonai, tarp jų yra joninis ryšys. gali būti paprastas (Cl-, Na+) arba kompleksinis (OH-, SO2-). O tokio tipo kristalinėse gardelėse gali būti kai kurių metalų hidroksidų ir oksidų, druskų ir kitų panašių medžiagų. Paimkite, pavyzdžiui, įprastą natrio chloridą. Jame kaitaliojami neigiami chloro jonai ir teigiami natrio jonai, kurie sudaro kubinę kristalinę gardelę. Joninės jungtys tokioje grotelėje yra labai stabilios, o pagal šį principą „sukurtos“ medžiagos turi gana didelį stiprumą ir kietumą.

Taip pat yra kristalinių gardelių, vadinamų atominėmis. Čia mazguose yra atomų, tarp kurių yra stiprus kovalentinis ryšys. Nedaug medžiagų turi atominę gardelę. Tai yra deimantas, taip pat kristalinis germanis, silicis ir boras. Taip pat yra keletas sudėtingų medžiagų, kuriose yra ir atitinkamai yra atominė kristalinė gardelė. Tai kalnų krištolas ir silicio dioksidas. Ir dažniausiai tokios medžiagos yra labai stiprios, kietos ir atsparios ugniai. Jie taip pat praktiškai netirpūs.

O molekuliniai kristalų gardelių tipai turi įvairių medžiagų. Tai yra užšaldytas vanduo, tai yra paprastas ledas, „sausasis ledas“ - sukietėjęs anglies monoksidas, taip pat kietas vandenilio sulfidas ir vandenilio chloridas. Molekulinėse gardelėse taip pat yra daug kietųjų organinių junginių. Tai cukrus, gliukozė, naftalenas ir kitos panašios medžiagos. O molekulės, esančios tokios gardelės mazguose, yra sujungtos viena su kita poliniais ir nepoliniais cheminiais ryšiais. Ir nepaisant to, kad molekulių viduje tarp atomų yra stiprūs kovalentiniai ryšiai, šios molekulės pačios yra laikomos grotelėje dėl labai silpnų tarpmolekulinių ryšių. Todėl tokios medžiagos yra gana lakios, lengvai tirpsta ir neturi didelio kietumo.

Na, metalai turi įvairių tipų kristalines groteles. O jų mazguose gali būti ir atomų, ir jonų. Tokiu atveju atomai gali lengvai virsti jonais, atiduodami savo elektronus „bendram naudojimui“. Lygiai taip pat jonai, „pagavę“ laisvąjį elektroną, gali tapti atomais. O ši gardelė lemia tokias metalų savybes kaip plastiškumas, plastiškumas, šilumos ir elektros laidumas.

Taip pat metalų ir kitų medžiagų kristalinių gardelių tipai skirstomi į septynias pagrindines sistemas pagal gardelės elementariųjų ląstelių formą. Paprasčiausia yra kubinė ląstelė. Taip pat yra rombinės, tetragoninės, šešiakampės, romboedrinės, monoklininės ir triklininės vienetinės ląstelės, kurios lemia visos kristalinės gardelės formą. Tačiau daugeliu atvejų kristalinės gardelės yra sudėtingesnės nei išvardytos aukščiau. Taip yra dėl to, kad elementariosios dalelės gali būti ne tik pačiuose gardelės mazguose, bet ir jos centre arba jos kraštuose. O tarp metalų labiausiai paplitusios šios trys sudėtingos kristalinės gardelės: į veidą orientuotos kubinės, į kūną orientuotos kubinės ir šešiakampės sandarios. Fizinės metalų savybės taip pat priklauso ne tik nuo jų kristalinės gardelės formos, bet ir nuo tarpatominio atstumo bei kitų parametrų.

Kietosiose medžiagose dalelės (molekulės, atomai ir jonai) yra taip arti viena kitos, kad tarpusavio sąveikos jėgos neleidžia joms prasiskristi. Šios dalelės gali atlikti tik svyruojančius judesius aplink pusiausvyros padėtį. Todėl kietosios medžiagos išlaiko savo formą ir tūrį.

Pagal jų molekulinę struktūrą kietosios medžiagos skirstomos į kristalinis Ir amorfinis .

Kristalinių kūnų sandara

Kristalinė gardelė

Kristalinės yra tos kietosios medžiagos, molekulės, atomai ar jonai, kuriuose jie yra išsidėstę griežtai apibrėžta geometrine tvarka, sudarydami erdvėje struktūrą, vadinamą kristalinė gardelė . Ši tvarka trimatėje erdvėje periodiškai kartojama visomis kryptimis. Jis išlieka dideliais atstumais ir nėra ribojamas erdvėje. Jie jį vadina toli .

Kristalinių gardelių rūšys

Kristalinė gardelė yra matematinis modelis, pagal kurį galima įsivaizduoti, kaip kristale išsidėsto dalelės. Psichiškai sujungę erdvės taškus, kuriuose yra šios dalelės, tiesiomis linijomis, gauname kristalinę gardelę.

Atstumas tarp atomų, esančių šios gardelės vietose, vadinamas gardelės parametras .

Priklausomai nuo to, kurios dalelės yra mazguose, gali būti kristalinės gardelės molekulinės, atominės, joninės ir metalinės .

Kristalinių kūnų savybės, tokios kaip lydymosi temperatūra, elastingumas ir stiprumas, priklauso nuo kristalinės gardelės tipo.

Kai temperatūra pakyla iki vertės, nuo kurios prasideda kietosios medžiagos lydymasis, kristalinė gardelė sunaikinama. Molekulės įgyja daugiau laisvės, o kieta kristalinė medžiaga pereina į skystąją stadiją. Kuo stipresni ryšiai tarp molekulių, tuo aukštesnė lydymosi temperatūra.

Molekulinė gardelė

Molekulinėse gardelėse ryšiai tarp molekulių nėra stiprūs. Todėl normaliomis sąlygomis tokios medžiagos yra skystos arba dujinės būsenos. Kietoji būsena jiems įmanoma tik esant žemai temperatūrai. Jų lydymosi temperatūra (perėjimas iš kieto į skystą) taip pat žema. O normaliomis sąlygomis jie yra dujinės būsenos. Pavyzdžiai yra jodas (I 2), „sausasis ledas“ (anglies dioksidas CO 2).

Atominė gardelė

Medžiagose, turinčiose atominę kristalinę gardelę, ryšiai tarp atomų yra stiprūs. Todėl pačios medžiagos yra labai kietos. Aukštoje temperatūroje jie tirpsta. Silicis, germanis, boras, kvarcas, kai kurių metalų oksidai ir kiečiausia gamtoje medžiaga deimantas turi kristalinę atominę gardelę.

Jonų gardelė

Medžiagos, turinčios joninę kristalinę gardelę, yra šarmai, dauguma druskų ir tipiškų metalų oksidai. Kadangi jonų traukos jėga yra labai stipri, šios medžiagos gali ištirpti tik esant labai aukštai temperatūrai. Jie vadinami ugniai atspariais. Jie turi didelį stiprumą ir kietumą.

Metalinis grilis

Metalinės gardelės mazguose, kuriuos turi visi metalai ir jų lydiniai, yra ir atomai, ir jonai. Dėl šios struktūros metalai pasižymi geru kaliumu ir lankstumu, dideliu šilumos ir elektros laidumu.

Dažniausiai kristalo forma yra įprastas daugiakampis. Tokių daugiakampių paviršiai ir kraštai tam tikrai medžiagai visada išlieka pastovūs.

Vienkristalas vadinamas vieno kristalo . Jis turi taisyklingą geometrinę formą, ištisinę kristalinę gardelę.

Natūralių monokristalų pavyzdžiai yra deimantas, rubinas, kalnų krištolas, akmens druska, Islandijos špatas, kvarcas. Dirbtinėmis sąlygomis pavieniai kristalai gaunami kristalizacijos procese, kai, aušinant tirpalus arba lydant iki tam tikros temperatūros, iš jų išskiriama kieta medžiaga kristalų pavidalu. Esant lėtam kristalizacijos greičiui, tokių kristalų pjūvis turi natūralią formą. Tokiu būdu specialiomis pramoninėmis sąlygomis gaunami puslaidininkių arba dielektrikų pavieniai kristalai.

Maži kristalai, atsitiktinai susilieję, vadinami polikristalai . Ryškiausias polikristalų pavyzdys yra granito akmuo. Visi metalai taip pat yra polikristaliniai.

Kristalinių kūnų anizotropija

Kristaluose dalelės yra skirtingo tankio skirtingomis kryptimis. Jei atomus vienoje kristalinės gardelės kryptimi sujungsime tiesia linija, tai atstumas tarp jų bus vienodas visoje šia kryptimi. Bet kuria kita kryptimi atstumas tarp atomų taip pat yra pastovus, tačiau jo reikšmė jau gali skirtis nuo atstumo ankstesniu atveju. Tai reiškia, kad skirtingo dydžio sąveikos jėgos veikia tarp atomų skirtingomis kryptimis. Todėl skirsis ir fizinės medžiagos savybės šiomis kryptimis. Šis reiškinys vadinamas anizotropija - materijos savybių priklausomybė nuo krypties.

Elektros laidumas, šilumos laidumas, elastingumas, lūžio rodiklis ir kitos kristalinės medžiagos savybės skiriasi priklausomai nuo krypties kristale. Įvairiomis kryptimis nevienodai praleidžiama elektros srovė, skirtingai kaitinama medžiaga, skirtingai lūžta šviesos spinduliai.

Polikristaluose anizotropijos reiškinys nepastebimas. Medžiagos savybės visomis kryptimis išlieka tos pačios.

Daugumai medžiagų, priklausomai nuo sąlygų, būdinga galimybė būti vienoje iš trijų agregacijos būsenų: kietos, skystos arba dujinės.

Pavyzdžiui, vanduo normaliu slėgiu 0-100 o C temperatūros intervale yra skystis, aukštesnėje nei 100 o C temperatūroje jis gali egzistuoti tik dujinėje būsenoje, o žemesnėje nei 0 o C temperatūroje – kietas.
Medžiagos kietoje būsenoje skirstomos į amorfines ir kristalines.

Būdingas amorfinių medžiagų bruožas yra aiškios lydymosi temperatūros nebuvimas: jų sklandumas palaipsniui didėja didėjant temperatūrai. Amorfinėms medžiagoms priskiriami junginiai, tokie kaip vaškas, parafinas, dauguma plastikų, stiklas ir kt.

Tačiau kristalinės medžiagos turi specifinę lydymosi temperatūrą, t.y. kristalinės struktūros medžiaga iš kietos būsenos į skystą pereina ne palaipsniui, o staiga, pasiekusi tam tikrą temperatūrą. Kristalinių medžiagų pavyzdžiai yra valgomoji druska, cukrus ir ledas.

Amorfinių ir kristalinių kietųjų medžiagų fizikinių savybių skirtumą pirmiausia lemia tokių medžiagų struktūriniai ypatumai. Koks skirtumas tarp amorfinės ir kristalinės būsenos medžiagos, lengviausia suprasti iš šios iliustracijos:

Kaip matote, amorfinėje medžiagoje, skirtingai nei kristalinėje, dalelių išdėstymo tvarka nėra. Jei kristalinėje medžiagoje psichiškai sujungiate du arti vienas kito esančius atomus tiesia linija, galite pastebėti, kad tos pačios dalelės gulės šioje linijoje griežtai nustatytais intervalais:

Taigi kristalinių medžiagų atveju galime kalbėti apie tokią sąvoką kaip kristalinė gardelė.

Kristalinė gardelė vadinama erdvine sistema, jungiančia erdvės taškus, kuriuose yra kristalą sudarančios dalelės.

Erdvės taškai, kuriuose yra kristalą sudarančios dalelės, vadinami kristalinės gardelės mazgai .

Priklausomai nuo to, kurios dalelės yra kristalinės gardelės mazguose, jos išskiriamos: molekulinė, atominė, joninė Ir metalinės kristalinės grotelės .

Mazguose molekulinė kristalinė gardelė

Yra molekulių, kuriose atomai yra sujungti stipriais kovalentiniais ryšiais, tačiau pačios molekulės yra laikomos šalia viena kitos silpnų tarpmolekulinių jėgų. Dėl tokios silpnos tarpmolekulinės sąveikos kristalai su molekuline gardele yra trapūs. Tokios medžiagos skiriasi nuo kitokios struktūros medžiagų žymiai žemesnėmis lydymosi ir virimo temperatūromis, nelaidžios elektros srovės, gali ištirpti arba netirpti įvairiuose tirpikliuose. Tokių junginių tirpalai, priklausomai nuo junginio klasės, gali leisti arba neleisti elektros srovės. Junginiai su molekuline kristaline gardele apima daug paprastų medžiagų – nemetalų (sukietėjęs H 2, O 2, Cl 2, ortorombinė siera S 8, baltasis fosforas P 4), taip pat daug sudėtingų medžiagų – nemetalų vandenilio junginiai, rūgštys, nemetalų oksidai, dauguma organinių medžiagų. Pažymėtina, kad jei medžiaga yra dujinės ar skystos būsenos, apie molekulinę kristalinę gardelę kalbėti nedera: teisingiau vartoti terminą molekulinis struktūros tipas.

Mazguose atominė kristalinė gardelė

yra atomai. Be to, visi tokios kristalinės gardelės mazgai stipriais kovalentiniais ryšiais yra „susieti“ į vieną kristalą. Tiesą sakant, toks kristalas yra viena milžiniška molekulė. Dėl savo struktūrinių savybių visos medžiagos, turinčios atominę kristalinę gardelę, yra kietos, turi aukštą lydymosi temperatūrą, yra chemiškai neaktyvios, netirpsta nei vandenyje, nei organiniuose tirpikliuose, jų lydalai nelaidžia elektros srovės. Reikėtų prisiminti, kad medžiagos, turinčios atominę struktūrą, apima borą B, anglis C (deimantas ir grafitas), silicis Si iš paprastų medžiagų ir silicio dioksidas SiO 2 (kvarcas), silicio karbidas SiC, boro nitridas BN iš sudėtingų medžiagų.

Medžiagoms su joninė kristalinė gardelė

gardelės vietose yra jonų, sujungtų vienas su kitu joniniais ryšiais.
Kadangi joninės jungtys yra gana stiprios, medžiagos, turinčios joninę gardelę, turi gana didelį kietumą ir atsparumą ugniai. Dažniausiai jie tirpsta vandenyje, o jų tirpalai, kaip ir tirpalai, praleidžia elektros srovę.
Medžiagos, turinčios joninę kristalinę gardelę, apima metalo ir amonio druskas (NH 4 +), bazes ir metalų oksidus. Tikras medžiagos joninės struktūros požymis yra tai, kad jos sudėtyje yra tiek tipiško metalo, tiek nemetalo atomų.

stebimas laisvųjų metalų kristaluose, pavyzdžiui, natrio Na, geležies Fe, magnio Mg ir kt. Metalinės kristalinės gardelės atveju jos mazguose yra katijonai ir metalo atomai, tarp kurių juda elektronai. Tokiu atveju judantys elektronai periodiškai prisijungia prie katijonų, taip neutralizuodami jų krūvį, o atskiri neutralūs metalo atomai mainais „išleidžia“ dalį savo elektronų, savo ruožtu virsdami katijonais. Tiesą sakant, „laisvieji“ elektronai priklauso ne atskiriems atomams, o visam kristalui.

Tokios konstrukcijos ypatybės lemia tai, kad metalai gerai praleidžia šilumą ir elektros srovę ir dažnai turi didelį lankstumą (kalumą).
Metalų lydymosi temperatūrų plitimas yra labai didelis. Pavyzdžiui, gyvsidabrio lydymosi temperatūra yra maždaug minus 39 ° C (skystas normaliomis sąlygomis), o volframo - 3422 ° C. Reikėtų pažymėti, kad normaliomis sąlygomis visi metalai, išskyrus gyvsidabrį, yra kietieji.

Kaip jau žinome, medžiaga gali egzistuoti trimis agregacijos būsenomis: dujinis, sunku Ir skystis. Deguonis, kuris normaliomis sąlygomis yra dujinės būsenos, -194 ° C temperatūroje virsta melsvu skysčiu, o -218,8 ° C temperatūroje virsta į sniegą panašia mase su mėlynais kristalais.

Temperatūros diapazonas, kai medžiaga egzistuoja kietoje būsenoje, nustatoma pagal virimo ir lydymosi temperatūras. Kietosios medžiagos yra kristalinis Ir amorfinis.

U amorfinės medžiagos nėra fiksuoto lydymosi taško – kaitinant jie palaipsniui minkštėja ir virsta skysta būsena. Šioje būsenoje, pavyzdžiui, randama įvairių dervų ir plastilino.

Kristalinės medžiagos Jie išsiskiria taisyklingu dalelių, iš kurių jie susideda: atomų, molekulių ir jonų, išsidėstymu griežtai apibrėžtuose erdvės taškuose. Sujungus šiuos taškus tiesiomis linijomis, susidaro erdvinis karkasas, vadinamas kristaline gardele. Taškai, kuriuose yra kristalų dalelės, vadinami gardelės mazgai.

Mūsų įsivaizduojamuose gardelės mazguose gali būti jonų, atomų ir molekulių. Šios dalelės atlieka svyruojančius judesius. Kylant temperatūrai, didėja ir šių svyravimų diapazonas, o tai lemia kūnų šiluminį plėtimąsi.

Priklausomai nuo dalelių, esančių kristalinės gardelės mazguose, tipo ir ryšio tarp jų pobūdžio, išskiriami keturi kristalų gardelių tipai: joninės, atominis, molekulinės Ir metalo.

Joninės Tai vadinamos kristalinėmis gardelėmis, kurių mazguose išsidėstę jonai. Jas sudaro joninius ryšius turinčios medžiagos, galinčios surišti tiek paprastus jonus Na+, Cl-, tiek kompleksinius SO24-, OH-. Taigi joninės kristalinės gardelės turi druskų, kai kurių metalų oksidų ir hidroksilų, t.y. tos medžiagos, kuriose yra joninis cheminis ryšys. Apsvarstykite natrio chlorido kristalą, kurį sudaro teigiamai besikeičiantys Na+ ir neigiami CL- jonai, kartu jie sudaro kubo formos gardelę. Ryšiai tarp jonų tokiame kristale yra itin stabilūs. Dėl šios priežasties medžiagos, turinčios joninę gardelę, yra gana stiprios ir kietos, jos yra atsparios ugniai ir nelakios.

Atominis Kristalinės gardelės yra tos kristalinės gardelės, kurių mazguose yra atskiri atomai. Tokiose gardelėse atomai yra sujungti vienas su kitu labai stipriais kovalentiniais ryšiais. Pavyzdžiui, deimantas yra viena iš alotropinių anglies modifikacijų.

Medžiagos, turinčios atominę kristalinę gardelę, gamtoje nėra labai paplitusios. Tai kristalinis boras, silicis ir germanis, taip pat sudėtingos medžiagos, pavyzdžiui, turinčios silicio (IV) oksido - SiO 2: silicio dioksidas, kvarcas, smėlis, kalnų krištolas.

Didžioji dauguma medžiagų, turinčių atominę kristalinę gardelę, turi labai aukštą lydymosi temperatūrą (deimantams ji viršija 3500 °C), tokios medžiagos yra stiprios ir kietos, praktiškai netirpios.

Molekulinė Tai vadinamos kristalinėmis gardelėmis, kurių mazguose išsidėsčiusios molekulės. Cheminiai ryšiai šiose molekulėse taip pat gali būti poliniai (HCl, H 2 0) arba nepoliniai (N 2, O 3). Ir nors molekulių viduje esantys atomai yra sujungti labai stipriais kovalentiniais ryšiais, tarp pačių molekulių veikia silpnos tarpmolekulinės traukos jėgos. Štai kodėl medžiagoms su molekulinėmis kristalinėmis gardelėmis būdingas mažas kietumas, žema lydymosi temperatūra ir lakumas.

Tokių medžiagų pavyzdžiai yra kietas vanduo – ledas, kietas anglies monoksidas (IV) – „sausasis ledas“, kietas vandenilio chloridas ir vandenilio sulfidas, kietos paprastos medžiagos, sudarytos iš vieno – (inerriosios dujos), dviejų – (H 2, O 2, CL 2, N 2, I 2), trys - (O 3), keturios - (P 4), aštuonių atomų (S 8) molekulės. Didžioji dauguma kietųjų organinių junginių turi molekulines kristalines gardeles (naftaleną, gliukozę, cukrų).

svetainėje, kopijuojant visą medžiagą ar jos dalį, būtina nuoroda į pirminį šaltinį.