Связи между ионами в кристалле очень прочные и устойчивые.Поэтому вещества с ионной решёткой обладают высокой твёрдостью и прочностью, тугоплавки и нелетучи.
Вещества с ионной кристаллической решеткой обладают следующими свойствами:
1. Относительно высокой твердостью и прочностю;
2. Хрупкостью;
3. Термостойкостью;
4. Тугоплавкостью;
5. Нелетучестью.
Примеры: соли – хлорид натрия, карбонат калия, основания – гидрооксид кальция, гидрооксид натрия.
4. Механизм образования ковалентной связи (обменный и донорно-акцепторный).
Каждый атом стремится завершить свой внешний электронный уровень, чтобы уменьшить потенциальную энергию. Поэтому ядро одного атома притягивается к себе электронную плотность другого атома и наоборот, происходит наложение электронных облаков двух соседних атомов.
Демонстрация аппликации и схемы образования ковалентной неполярной химической связи в молекуле водорода. (Учащиеся записывают и зарисовывают схемы).
Вывод: Связь между атомами в молекуле водорода осуществляется за счет общей электронной пары. Такая связь называется ковалентной.
Какую связь называют ковалентной неполярной? (Учебник стр. 33).
Составление электронных формул молекул простых веществ неметаллов:
CI CI - электронная формула молекулы хлора,
CI -- CI - структурная формула молекула хлора.
N N - электронная формула молекулы азота,
N ≡ N - структурная формула молекулы азота.
Электроотрицательность. Ковалентные полярная и неполярная связи. Кратность ковалентной связи.
Но молекулы могут образовывать и разные атомы неметаллов и в этом случае общая электронная пара будет смещаться к более электроотрицательному химическому элементу.
Изучить материал учебника на стр. 34
Вывод: Металлы имеют более низкое значение электроотрицательности, чем неметаллы. И между ними она сильно отличается.
Демонстрация схемы образования полярной ковалентной связи в молекуле хлороводорода.
Общая электронная пара смещена к хлору, как более электроотрицательному. Значит это ковалентная связь. Она образована атомами, электроотрицательности которых несильно отличаются, поэтому это ковалентная полярная связь.
Составление электронных формул молекул йодоводорода и воды:
H J - электронная формула молекулы йодоводорода,
H → J - структурная формула молекулы йодоводорода.
H O - электронная формула молекулы воды,
Н →О - структурная формула молекулы воды.
Самостоятельная работа с учебником: выписать определение электроотрицательности.
Молекулярные и атомные кристаллические решетки. Свойства веществ с молекулярными и атомными кристаллическими решетками
Самостоятельная работа с учебником.
Вопросы для самоконтроля
Атом, какого химического элемента имеет заряд ядра +11
– Записать схему электронного строения атома натрия
– Внешний слой завершен?
– Как добиться завершения заполнения электронного слоя?
– Составить схему отдачи электрона
– Сравнить строение атома и иона натрия
Сравнить строение атома и иона инертного газа неона.
Определить атом, какого элемента с количеством протонов 17.
– Запишите схему электронного строения атома.
– Слой завершен? Как этого добиться.
– Составить схему завершения электронного слоя хлора.
Задание по группам:
1-3 группа: Cоставьте электронные и структурные формулы молекул веществ и укажите тип связи Br 2 ; NH 3 .
4-6 группы: Cоставьте электронные и структурные формулы молекул веществ и укажите тип связи F 2 ; HBr.
Два ученика работают у дополнительной доски с этим же заданием для образца к самопроверке.
Устный опрос.
1. Дайте определение понятия «электроотрицательность».
2. От чего зависит электроотрицательность атома?
3. Как изменяется электроотрицательность атомов элементов в периодах?
4. Как изменяется электроотрицательность атомов элементов в главных подгруппах?
5. Сравните электроотрицательность атомов металлов и неметаллов. Отличаются ли способы завершения внешнего электронного слоя, характерные для атомов металлов и неметаллов? Каковы причины этого?
7. Какие химические элементы способны отдавать электроны, принимать электроны?
Что происходит между атомами при отдаче и принятии электронов?
Как называют частицы, образовавшиеся из атома в результате отдачи или присоединения электронов?
8. Что произойдет при встрече атомов металла и неметалла?
9. Как образуется ионная связь?
10. Химическая связь, образуемая за счет образования общих электронных пар называется …
11. Ковалентная связь бывает … и …
12. В чем сходство ковалентной полярной и ковалентной неполярной связи? От чего зависит полярность связи?
13. В чем различие ковалентной полярной и ковалентной неполярной связи?
ПЛАН ЗАНЯТИЯ № 8
Дисциплина: Химия.
Тема: Металлическая связь. Агрегатные состояния веществ и водородная связь.
Цель занятия: Сформировать понятие об химических связях на примере металлической связи. Добиться понимания механизма образования связи.
Планируемые результаты
Предметные: формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач; умение обрабатывать, объяснять результаты; готовность и способность применять методы познания при решении практических задач;
Метапредметные: использование различных источников для получения химической информации, умение оценить ее достоверность для достижения хороших результатов в профессиональной сфере;
Личностные: умение использовать достижения современной химической науки и химических технологий для повышения собственного интеллектуального развития в выбранной профессиональной деятельности;
Норма времени: 2 часа
Вид занятия: Лекция.
План занятия:
1. Металлическая связь. Металлическая кристаллическая решетка и металлическая химическая связь.
2. Физические свойства металлов.
3. Агрегатные состояния веществ. Переход вещества из одного агрегатного состояния в другое.
4. Водородная связь
Оснащение: Периодическая система химических элементов, кристаллическая решетка, раздаточный материал.
Литература:
1. Химия 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.:Просвещение, 2014. -208 с.: ил..
2. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / О.С.Габриелян, И.Г. Остроумов. – 5 - изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2017. – 272с., с цв. ил.
Преподаватель: Тубальцева Ю.Н.
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
ТИПЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ РЕШЕТОК Л.А.Зайцева Учитель химии МОУ СОШ №9 г.Лабинск
ЦЕЛИ УРОКА Сформировать понятия о кристаллическом и аморфном состоянии твердых тел Дать представления о типах кристаллических решеток Установить взаимосвязь между строением и свойствами веществ
ОТВЕТЫ К ТЕСТУ № 1 Вариант 1 Вариант 2 1)Б 1)В 2)Б 2)В 3)Г 3)В 4)Б 4)Б 5)В 5)Б 6)3512 (2балла) 6)2434 (2 балла) Оценка 5- 7 баллов 4- 6-5 3- 4-3
ВЕЩЕСТВО – ТО, ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ ФИЗИЧЕСКОЕ ТЕЛО.
Состояние вещества Твердое Жидкое Газообразное
АМОРФНЫЕ ВЕЩЕСТВА
КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
Твердое вещество Аморфное нет определенной t пл, расположение частиц в них строго не упорядоченно смола стекло пластилин воск пластмассы Кристаллическое определенная t пл, правильное расположение частиц, из которых они построены: атомов, ионов, молекул хлорид натрия графит металлы
Кристаллические решётки веществ- это упорядоченное расположение частиц (атомов, молекул, ионов) в строго определённых точках пространства. Точки размещения частиц называют узлами кристаллической решётки.
ВЫВОД: Свойства веществ в твердом состоянии зависят от типа кристаллической решетки (прежде всего от того, какие частицы находятся в ее узлах).
ВЫВОД: Строение атома ЭО Вид химической связи Тип кристаллической решетки Свойства веществ
ТИПЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ РЕШЕТОК Ионные Атомные Молекулярные Металлические
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ РЕШЕТКИ Молекулярными называют кристаллические решётки, в узлах которых располагаются молекулы. Химические связи в них ковалентные, как полярные, так и неполярные. Связи в молекулах прочные, но между молекулами связи не прочные. Вещества с МКР непрочные,имеют малую твёрдость, низкую температуру плавления,летучие,способны к возгонке при обычных условиях находятся в газообразном или жидком состоянии.
РИС. 1 ГРУППА СУПРУЖЕСКИХ ПАР (АНАЛОГИЯ МОЛЕКУЛЯРНОГО КРИСТАЛЛА)
ИОННЫЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ РЕШЕТКИ Ионные кристаллические решётки имеют соли, некоторые оксиды и гидроксиды металлов. Рассмотрим строение кристалла поваренной соли, в узлах которого находятся ионы хлора и натрия. Связи между ионами в кристалле очень прочные и устойчивые. Поэтому вещества с ионной решёткой обладают высокой твёрдостью и прочностью, тугоплавки и нелетучи. Ионными называют кристаллические решетки, в узлах которых находятся ионы. Их образуют вещества с ионной связью.
РИС. 2. РОМАНТИЧЕСКАЯ СИЛА ВЛЕЧЕНИЯ (АНАЛОГИЯ ИОННОГО КРИСТАЛЛА)
АТОМНЫЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ РЕШЕТКИ Атомными называют кристаллические решётки, в узлах которых находятся отдельные атомы, которые соединены очень прочными ковалентными связями. В природе встречается немного веществ с атомной кристаллической решёткой. К ним относятся бор, кремний, германий, кварц, алмаз. Вещества с АКР имеют высокие температуры плавления, обладают повышенной твёрдостью. Алмаз - самый твёрдый природный материал.
РИС. 3. ГИМНАСТИЧЕСКАЯ ПИРАМИДА (АНАЛОГИЯ АТОМНОГО КРИСТАЛЛА)
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ РЕШЕТКИ Металлическими называют решётки, в узлах которых находятся атомы и ионы металла. Для металлов характерны физические свойства: пластичность, ковкость, металлический блеск, высокая электро- и теплопроводность
РИС. 4. СРЕДИ ПЧЕЛ (АНАЛОГИЯ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА)
Кристаллические решетки, вид связи и свойства веществ. Тип решетки Виды частиц в узлах решетки Вид связи между частицами Примеры веществ Физические свойства веществ Ионная Ионы Ионная – связь прочная Соли, галогениды (IA , IIA),оксиды и гидроксиды типичных металлов Твердые,прочные,нелетучие, хрупкие, тугоплавкие, многие растворимы в воде, расплавы проводят электрический ток Атомная Атомы 1.Ковалентная не- полярная связь очень прочная 2.Ковалентная полярная связь очень прочная Простые веществ а: алмаз(C), графит(C), бор(B), кремний(Si). Сложные вещества: оксид алюминия (Al 2 O 3), оксид кремния (IY)- SiO 2 Очень твердые, очень тугоплавкие,прочные,нелету-чие, не растворимы в воде Молекулярная Молекулы Между молекулами- слабые силы межмоле- лярного притяжения, а вот внутри молекул- прочная ковалентная связь Твердые вещества при особых условиях, которые при обычных газы или жидкости (О 2 , Н 2 ,Cl 2 ,N 2 ,Br 2 ,H 2 O , CO 2 , HCl); сера, белый фосфор, йод; органические вещества Непрочные, летучие, легкоплавкие, способны к возгонке, имеют небольшую твердость Металлическая Атом-ионы Металлическая разной прочности Металлы и сплавы Ковкие, обладают блеском, пластичностью, тепло- и электропроводны
ВЫВОД: Существует следующая закономерность: если известно строение веществ, то можно предсказать их свойства, или наоборот: если известны свойства веществ, то можно определить строение.
ЗАЧЕРКНИТЕ ПО ВЕРТИКАЛИ, ГОРИЗОНТАЛИ, ДИАГОНАЛИ ВЕЩЕСТВА, ИМЕЮЩИЕ ОДИНАКОВУЮ КРИСТАЛЛИЧЕСКУЮ РЕШЕТКУ. NaCl N 2 O Mg (OH) 2 CO 2 K 2 S NH 3 Cl 2 O 2 NaOH NaCl N 2 O Mg (OH) 2 CO 2 K 2 S NH 3 Cl 2 O 2 NaOH
М gCl 2 H 2 O Na NaNO 3 SO 2 KOH K HCl HBr М gCl 2 H 2 O Na NaNO 3 SO 2 KOH K HCl HBr
ОТВЕТЫ К ТЕСТУ № 2 1)А 2) Г 3)В 4)А 5)В 6)А 7)Б 8)В 9)А
ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ ЗАНЯТИЯ Какие классификации веществ вы узнали? Как вы понимаете термин кристаллическая решетка. В каком агрегатном состоянии вещества имеют кристаллические решетки? Какие типы кристаллических решеток вы теперь знаете? О какой закономерности строения и свойств веществ вы узнали?
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ §11, УПР 1-3 СОСТАВИТЬ МАКЕТЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ РЕШЕТОК
Предварительный просмотр:
Тема: Типы кристаллических решеток
Задачи:
Образовательная : сформировать понятия о кристаллическом и аморфном состоянии твердых тел, ознакомить учащихся с различными типами кристаллических решеток, установить зависимость физических свойств кристалла от характера химической связи в кристалле и типа кристаллической решетки, дать учащимся основные представления о влиянии природы химической связи и типов кристаллических решеток на свойства вещества, дать учащимся представление о законе постоянства состава.
Воспитательная: продолжить формирование мировоззрения учащихся, рассмотреть взаимное влияние компонентов целого- структурных частиц веществ, в результате которого появляются новые свойства, воспитывать умения организовать свой учебный труд, соблюдать правила работы в коллективе.
Развивающая: развивать познавательный интерес школьников, используя проблемные ситуации; совершенствовать умения учащихся устанавливать причинно-следственную зависимость физических свойств веществ от химической связи и типа кристаллической решетки, предсказывать тип кристаллической решетки на основе физических свойств вещества.
Оборудование: Периодическая система Д.И.Менделеева, коллекция “Металлы”, неметаллы: сера, поваренная соль, пластилин; Презентация “Кристаллические решетки”, модели кристаллических решеток разных типов (поваренной соли, алмаза и графита, углекислого газа и йода, металлов), образцы пластмасс и изделий из них, стекло, пластилин, смолы, воск, жевательная резинка, шоколад, компьютер, мультимедийная установка, видеопыт “Возгонка бензойной кислоты”.
Ход урока
I.Опрос учащихся
1.Для того, чтобы познакомиться с кристаллическими решетками мы должны вспомнить, что такое: физическое тело, химическая связь, виды связей: ковалентная(полярная и неполярная), ионная, металлическая, водородная
2.Составить схемы образования связи в веществах: N 2 , H 2 S, CaBr 2
3.Выполните тест (проверка теста)
II. Изучение нового материала
1.Вещества находятся в различных агрегатных состояниях. Приведите примеры веществ, которые при различных температурах могут существовать во всех трех агрегатных состояниях.
Ответ : Вода. При обычных условиях вода находится в жидком состоянии, при понижении температуры ниже 0 0 С вода переходит в твердое состояние - лед, а при повышении температуры до 100 0 С мы получим водяной пар (газообразное состояние).
Учитель (дополнение): Любое вещество можно получить в твердом, жидком и газообразном виде. Кроме воды – это металлы, которые при нормальных условиях находятся в твердом состоянии, при нагревании начинают размягчаться, и при определенной температуре(t пл ) переходят в жидкое состояние - плавятся. При дальнейшем нагревании, до температуры кипения, металлы начинают испаряться, т.е. переходить в газообразное состояние. Любой газ можно перевести в жидкое и твердое состояние, понижая температуру: например, кислород, который при температуре (-194 0 С) превращается в жидкость голубого цвета, а при температуре (-218,8 0 С) затвердевает в снегообразную массу, состоящую из кристаллов синего цвета. Сегодня на уроке мы будем рассматривать твердое состояние вещества.
Проблемный вопрос : металлы, пластилин, соль, шоколад, жевательная резинка, сера, образцы пластмасс, воск. Что общего в строении этих веществ, чем они отличаются?
Делаются предположения. Если ученики затрудняются, то с помощью учителя приходят к выводу, что пластилин в отличие от металлов и хлорида натрия не имеет определенной температуры плавления - он (пластилин) постепенно размягчается и переходит в текучее состояние. Таков, например, шоколад, который тает во рту, или жевательная резинка, а также стекло, пластмассы, смолы, воск (при объяснении учитель демонстрирует классу образцы этих веществ). Такие вещества называют аморфными, а металлы и хлорид натрия - кристаллические.
Таким образом, различают два вида твердых веществ : аморфные и кристаллические.
(слайд 5,6)
У аморфных веществ нет определенной температуры плавления, и расположение частиц в них строго не упорядочено.
Кристаллические вещества имеют строго определенную температуру плавления и, главное, характеризуются правильным расположением частиц, из которых они построены.(слайд 7)
Кристаллическая решетка – пространственный каркас вещества.(слайд8)
Свойства веществ в твердом состоянии зависят от типа кристаллической решетки (прежде всего от того, какие частицы находятся в ее узлах), что, в свою очередь, обусловлено типом химической связи в данном веществе.(слайд 9)
Вывод: Прослеживается логическая последовательность, взаимосвязь явлений в природе: Строение атома->ЭО->Виды химической связи->Тип кристаллической решетки->Свойства веществ . (слайд 10).
В зависимости от вида частиц и от характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток : ионные, молекулярные, атомные и металлические. (Cлайд 11).
1. Молекулярная кристаллическая решетка (работа с таблицей и текстом параграфа)
1. Характеристика
У веществ с молекулярным строением в узлах кристаллической решетки находятся молекулы с прочными ковалентными связями между атомами. В то же время отдельные молекулы взаимосвязаны гораздо слабее, что делает молекулярный кристалл довольно непрочным. (слайд 12)
2. Аналогия
Можно уподобить эту структуру группе семейных пар (рис. 1). В каждой паре супругов связывают прочные узы брака (подобно прочной связи атомов внутри молекулы), а вот отношения между парами носят поверхностный характер: они могут дружить семьями, испытывать дружеские чувства, но довольно свободно могут обойтись и друг без друга.
Рис. 1 Группа супружеских пар (аналогия молекулярного кристалла ) (слайд 13)
2. Ионная кристаллическая решетка
1. Характеристика
У веществ с ионной решеткой в узлах расположены разноименно заряженные ионы, удерживаемые силами электростатического притяжения. (слайд 14)
2. Аналогия
Уподобим эту структуру группе расположенных в шахматном порядке мужчин и женщин (рис. 2). Пусть мужчины символизируют катионы, а женщины - анионы. Тогда каждый человек оказывается в зоне действия обаяния окружающих его представителей противоположного пола, к которым он (она) в силу закона притяжения противоположностей испытывает интерес. Интерес этот одинаково выражен во всех направлениях, поскольку на рисунке - холостые мужчины и незамужние женщины. Этим и объясняется повышенная прочность ионного кристалла.
Рис. 2. Романтическая сила влечения (аналогия ионного кристалла)(слайд15)
3. Атомная кристаллическая решетка
1. Характеристика
В узлах атомной кристаллической решетки находятся атомы, связанные прочными ковалентными связями в протяженную пространственную сеть. В этом случае структура отличается таким внутренним единством, что можно сказать, что весь кристалл представляет одну молекулу.
2. Аналогия.
Представим эту структуру в виде гимнастической пирамиды.
Рис. 3. Гимнастическая пирамида (аналогия атомного кристалла)(слайд 17)
Каждый гимнаст на ней символизирует атом углерода, связанный четырьмя ковалентными связями с соседними атомами. Целостность структуры поддерживается исключительно благодаря усилиям каждого из гимнастов. Таким образом, зависимость людей друг от друга в этой ситуации больше, чем на любом из предыдущих рисунков (это и является аналогией повышенной прочности атомного кристалла). Пирамида (см. рис. 3) демонстрирует также высокую взаимосвязанность узлов атомной кристаллической решетки: стоит одному из гимнастов ослабить только одну связку, и вся структура может рухнуть.
4. Металлическая кристаллическая решетка
1. Характеристика
Этим типом кристаллической решетки обладают металлы с металлической химической связью. (слайд18)
2. Аналогия
Для иллюстрации строения металлов в твердом состоянии найдена особенно экстравагантная аналогия. Группа мужчин (рис. 4) изображает катионы металлов (узлы металлической кристаллической решетки). Все пространство между ними заполнено летающими пчелами (это, понятно, свободные электроны). Рисунок убедительно иллюстрирует силы, удерживающие одноименно заряженные катионы в узлах решетки: при всем желании деваться некуда – всюду пчелы!
Рис. 4. Среди пчел (аналогия структуры металла)(слайд 19)
Вывод: Существует следующая закономерность: если известно строение веществ,
То можно предсказать их свойства, или наоборот: если известны свойства
Веществ, то можно определить строение. (слайд 21)
Работа с текстом параграфа, таблицами «Типы кристаллических решеток», «Зависимость свойств веществ от вида химической связи»
Задание для работы в группе:
1 группа
1 . Какие должны быть отличительные свойства веществ с молекулярной решеткой?
3. Приведите примеры веществ с молекулярной кристаллической решеткой?
2 группа
1 . Какие должны быть отличительные свойства веществ с ионной решеткой?
2. Каково их агрегатное состояние?
3. Приведите примеры веществ с ионной кристаллической решеткой?
3 группа
1 . Какие должны быть отличительные свойства веществ с атомной решеткой?
2. Каково их агрегатное состояние?
3. Приведите примеры веществ с атомной кристаллической решеткой?
4 группа
1 . Какие должны быть отличительные свойства веществ с металлической решеткой?
2. Каково их агрегатное состояние?
3. Приведите примеры веществ с металлической решеткой?
(слайд 22,23,24)
Зачеркните по вертикали, горизонтали, диагонали вещества, имеющие одинаковую кристаллическую решетку.
Закрепление:
Элементарные кристаллические решетки могут иметь различную форму, но для металлов характерны лишь три из них: объемноцентрированная кубическая - ОЦК,
гранецентрированная кубическая - ГЦК,
гексагональная плотноупакованная - ГПУ.
1. Объемноцентрированная кубическая решетка;
имеет вид правильного куба с расположением атомов в углах и на пересечении диагоналей в центре куба. Такую решетку имеют вольфрам, хром, ванадий, натрий.
2. Гранецентрированная кубическая решетка;
атомы располагаются в углах куба и на пересечении диагоналей каждой грани. Такую решетку имеют алюминий, медь, никель марганец.
3.Гексагональная плотноупакованная решетка;
имеет вид шестигранной призмы, атомы расположены в углах и центре шестигранного основания призмы и три атома в средней плоскости призмы. Такую решетку имеют графит, цинк, магний.
Любое кристаллическое тело можно представить построенным из элементарных кристаллических ячеек в результате многократного повторения. Атомы в кристаллической решетке колеблются возле точек равновесия, и только при значительном повышении температуры можно сорвать атомы со своих мест и обеспечить переход на другое место.
Железо и другие металлы могут иметь два и более устойчивых типа решеток, существующих при разных температурах. Такое явление называется аллотропией – это способность одного и того же металла менять тип кристаллической решетки при различной температуре.
Свойства твердых веществ зависят от расстояний между атомами, а расстояния эти в кристаллах по разным направлениям различны, то есть различна плотность атомов. Поэтому свойства кристаллов, измеренные в разных направлениях, различны. Такое явление называется анизотропией – это неоднородность свойств в различных направлениях. Отсюда и разные физические, химические, механические свойства.
Инструкция
Как легко можно догадаться из самого называния, металлический тип решетки встречается у металлов. Эти вещества характеризуются, как правило, высокой температурой плавления, металлическим блеском, твердостью, являются хорошими проводниками электрического тока. Запомните, что в узлах решеток такого типа находятся или нейтральные атомы или положительно заряженные ионы. В промежутках между узлами – электроны, миграция которых и обеспечивает высокую электропроводимость подобных веществ.
Ионный тип кристаллической решетки. Следует запомнить, что он присущ и солям. Характерный – кристаллы всем известной поваренной соли, хлорида натрия. В узлах таких решеток попеременно чередуются положительно и отрицательно заряженные ионы. Такие вещества, как правило, тугоплавки, с малой летучестью. Как легко догадаться, они имеют ионный тип .
Атомный тип кристаллической решетки присущ простым веществам – неметаллам, которые при нормальных условиях представляют собою твердые тела. Например, сере, фосфору, . В узлах таких решеток находятся нейтральные атомы, связанные друг с другом ковалентной химической связью. Таким веществам свойственна тугоплавкость, нерастворимость в воде. Некоторым (например, углероду в виде ) – исключительно высокая твердость.
Наконец, последний тип решетки - молекулярный. Он встречается у веществ, находящихся при нормальных условиях в жидком или газообразном виде. Как опять-таки легко можно понять из названия, в узлах таких решеток – молекулы. Они могут быть как неполярного вида (у простых газов типа Cl2, О2), так и полярного вида (самый известный пример – вода H2O). Вещества с таким типом решетки не проводят ток, летучи, имеют низкие температуры плавления.
Таким образом, чтобы с уверенностью определить, какой тип кристаллической решетки имеет то или иное вещество, вам следует разобраться, к какому классу веществ оно относится и какие физико-химические свойства имеет.
Источники:
- тип решетки
В кристаллах химические частицы (молекулы, атомы и ионы) расположены в определенном порядке, в некоторых условиях они образуют правильные симметричные многогранники. Выделяют четыре типа кристаллических решеток - ионные, атомные, молекулярные и металлические.
Кристаллы
Кристаллическое состояние характеризуется наличием дальнего порядка в расположении частиц, а также симметрией кристаллической решетки. Твердыми кристаллами называют трехмерные образования, у которых один и тот же элемент структуры повторяется во всех направлениях.
Правильная форма кристаллов обусловлена их внутренним строением. Если в них заменить молекулы, атомы и ионы точками вместо центров тяжести этих частиц, получится трехмерное регулярное распределение - . Повторяющиеся элементы ее структуры называют элементарными ячейками, а точки - узлами кристаллической решетки. Выделяют несколько типов кристаллов в зависимости от частиц, которые их образуют, а также от характера химической связи между ними.
Ионные кристаллические решетки
Ионные кристаллы образуют анионы и катионы, между которыми есть . К данному типу кристаллов относятся соли большинства металлов. Каждый катион притягивается r аниону и отталкивается от других катионов, поэтому в ионном кристалле невозможно выделить одиночные молекулы. Кристалл можно рассматривать как одну огромную , причем ее размеры не ограничены, она способна присоединять новые ионы.
Атомные кристаллические решетки
В атомных кристаллах отдельные атомы объединены ковалентными связями. Как и ионные кристаллы, их также можно рассматривать как огромные молекулы. При этом атомные кристаллы очень твердые и прочные, плохо проводят электричество и тепло. Они практически нерастворимы, для них характерна низкая реакционная способность. Вещества с атомными решетками плавятся при очень высоких температурах.
Молекулярные кристаллы
Молекулярные кристаллические решетки образуются из молекул, атомы которых объединены ковалентными связями. Из-за этого между молекулами действуют слабые молекулярные силы. Такие кристаллы отличаются малой твердостью, низкой температурой плавления и высокой текучестью. Вещества, которые они образуют, а также их расплавы и растворы плохо проводят электрический ток.
Металлические кристаллические решетки
В кристаллических решетках металлов атомы расположены с максимальной плотностью, их связи являются делокализованными, они распространяются на весь кристалл. Такие кристаллы непрозрачны, отличаются металлическим блеском, легко деформируются, при этом хорошо проводят электричество и тепло.
Данная классификация описывает лишь предельные случаи, большинство кристаллов неорганических веществ принадлежит к промежуточным типам - молекулярно-ковалентным, ковалентно-ионным и др. В качестве примера можно привести кристалл графита, внутри каждого слоя у него ковалентно-металлические связи, а между слоями - молекулярные.
Источники:
- alhimik.ru, Твердые вещества
Алмаз - это минерал, относящийся к одной из аллотропных модификаций углерода. Отличительной чертой его является высокая твердость, которая по праву приносит ему звание самого твердого вещества. Алмаз достаточно редкий минерал, но вместе с этим и самый широко распространенный. Исключительная его твердость находит свое применение в машиностроении и промышленности.
Инструкция
Алмаз имеет атомную кристаллическую решетку. Атомы углерода, составляющие основу молекулы, располагаются в виде тетраэдра, благодаря чему алмаз имеет такую высокую прочность. Все атомы связаны прочными ковалентными связями, которые образуются, исходя из электронного строения молекулы.
Атом углерода имеет sp3-гибридизацию орбиталей, которые располагаются под углом в 109 градусов и 28 минут. Перекрывание гибридных орбиталей происходит по прямой линии в горизонтальной плоскости.
Таким образом, при перекрывании орбиталей под таким углом образуется центрированный , который относится к кубической системе, поэтому можно сказать, что алмаз имеет кубическую структуру. Такая структура считается одной из самых прочных в природе. Все тетраэдры образуют трехмерную сеть из слоев шестичленных колец атомов. Такая устойчивая сеть ковалентных связей и трехмерное их распределение ведет к дополнительной прочности кристаллической решетки.
Твердые вещества, как правило, имеют кристаллическое строение. Оно характеризуется правильным расположением частиц в строго определенных точках пространства. При мысленном соединении этих точек пересекающимися прямыми линиями образуется пространственный каркас, который называют кристаллической решеткой .
Точки, в которых размещены частицы, называются узлами кристаллической решетки . В узлах воображаемой решетки могут находиться ионы, атомы или молекулы. Они совершают колебательные движения. С повышением температуры амплитуда колебаний возрастает, что проявляется в тепловом расширении тел.
В зависимости от вида частиц и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные , атомные , молекулярные и металлические .
Кристаллические решетки, состоящие из ионов, называются ионными . Их образуют вещества с ионной связью. Примером может служит кристалл хлорида натрия, в котором, как уже отмечалось, каждый ион натрия окружен шестью хлорид-ионами, а каждый хлорид-ион — шестью ионами натрия. Такому расположению соответствует наиболее плотная упаковка, если ионы представить в виде шаров, размещенных в кристалле. Очень часто кристаллические решетки изображают, как показано на рис , где указывается только взаимное расположение частиц, но не их размеры.
Число ближайших соседних частиц, вплотную примыкающих к данной частице в кристалле или в отдельной молекуле, называется координационным числом .
В решетке хлорида натрия координационные числа обоих ионов равны 6. Итак, в кристалле хлорида натрия нельзя выделить отдельные молекулы соли. Их нет. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую макромолекулу, состоящую из равного числа ионов Na + и Cl — , Na n Cl n , где n — большое число. Связи между ионами в таком кристалле весьма прочны. Поэтому вещества с ионной решеткой обладают сравнительно высокой твердостью. Они тугоплавки и малолетучи.
Плавление ионных кристаллов приводит к нарушению геометрически правильной ориентации ионов относительно друг друга и уменьшению прочности связи между ними. Поэтому расплавы их проводят электрический ток. Ионные соединения, как правило, легко растворяются в жидкостях, состоящих из полярных молекул, например в воде.
Кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы, называются атомными
. Атомы в таких решетках соединены между собой прочными ковалентными связями. Примером может служить алмаз — одна из модификаций углерода. Алмаз состоит из атомов углерода, каждый из которых связан с четырьмя соседними атомами. Координационное число углерода в алмазе 4 
. В решетке алмаза, как и в решетке хлорида натрия, молекулы отсутствуют. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую молекулу. Атомная кристаллическая решетка характерна для твердого бора, кремния, германия и соединений некоторых элементов с углеродом и кремнием.
Кристаллические решетки, состоящие из молекул (полярных и неполярных), называются молекулярными .
Молекулы в таких решетках соединены между собой сравнительно слабыми межмолекулярными силами. Поэтому вещества с молекулярной решеткой имеют малую твердость и низкие температуры плавления, нерастворимы или малорастворимы в воде, их растворы почти не проводят электрический ток. Число неорганических веществ с молекулярной решеткой невелико.
Примерами их являются лед, твердый оксид углерода (IV) ("сухой лед"), твердые галогеноводороды, твердые простые вещества, образованные одно- (благородные газы), двух- (F 2 , Сl 2 , Br 2 , I 2 , Н 2 , О 2 , N 2), трех- (О 3), четырех- (Р 4), восьми- (S 8) атомными молекулами. Молекулярная кристаллическая решетка йода показана на рис 
. Большинство кристаллических органических соединений имеют молекулярную решетку.
