Іонні кристалічні грати мають речовини з формулою. Типи кристалічних грат

У природі є два види твердих тіл, які помітно відрізняються своїми властивостями. Це аморфні та кристалічні тіла. І аморфні тілане мають точної температури плавлення, вони під час нагрівання поступово розм'якшуються, а потім переходять у плинний стан. Прикладом таких речовин може бути смола або звичайний пластилін. Але зовсім по-іншому справа з кристалічними речовинами. Вони залишаються в твердому стані до певної температури, і тільки досягнувши її, ці речовини розплавляються.

Тут вся справа у будові таких речовин. У кристалічних тілах частинки, з яких вони складаються, розташовані у певних точках. І якщо їх з'єднати прямими лініями, то вийде якийсь уявний каркас, який так і називається - кристалічні грати. А типи кристалічних решіток можуть бути різні. І на вигляд частинок, з яких вони «побудовані», решітки поділяються на чотири типи. Це іонна, атомна, молекулярна та

І у вузлах відповідно розташовані іони, і між ними існує іонний зв'язок. можуть бути простими (Cl-, Na+), і складними (OH-, SO2-). І такі типи кристалічних решіток можуть містити деякі гідроксиди та оксиди металів, солі та інші подібні речовини. Візьмемо, наприклад, простий хлорид натрію. У ньому чергуються негативні іони хлору та позитивні іони натрію, які утворюють кубічну кристалічну решітку. Іонні зв'язки в таких ґратах дуже стійкі і речовини, «побудовані» за таким принципом, мають досить високу міцність та твердість.

Є також типи кристалічних ґрат, званих атомними. Тут у вузлах розташовані атоми, між якими існує сильний ковалентний зв'язок. Атомні грати мають не дуже багато речовин. До них відноситься алмаз, а також кристалічний германій, кремній та бор. Є ще деякі складні речовини, які містять і мають, відповідно, атомні кристалічні грати. Це гірський кришталь та кремнезем. І в більшості випадків такі речовини дуже міцні, тверді та тугоплавкі. Також вони практично нерозчинні.

А молекулярні типи кристалічних решіток мають різні речовини. До них відноситься замерзла вода, тобто звичайний лід, «сухий лід» - оксид вуглецю, що затвердів, а також твердий сірководень і хлороводень. Ще молекулярні гратимають багато твердих органічних сполук. До них відноситься цукор, глюкоза, нафталін та інші подібні речовини. А молекули, що знаходяться у вузлах таких грат, пов'язані між собою полярними та неполярними хімічними зв'язками. І незважаючи на те, що всередині молекул між атомами існують міцні ковалентні зв'язки, ці молекули тримаються в решітці за рахунок дуже слабких міжмолекулярних зв'язків. Тому такі речовини досить леткі, легко плавляться і не мають великої твердості.

Ну а метали мають самі різні видикристалічних ґрат. І в їх вузлах можуть бути як атоми, так і іони. При цьому атоми можуть легко перетворюватися на іони, віддаючи свої електрони на «загальне користування». Так само іони, «захопивши» вільний електрон, можуть ставати атомами. І такі грати визначає такі властивості металів, як пластичність, ковкість, тепло-і електропровідність.

Також типи кристалічних ґрат металів, та й інших речовин, діляться на сім основних систем за формою елементарних осередків решітки. Найпростішим є кубічний осередок. Є також ромбічні, тетрагональні, гексагональні, ромбоедричні, моноклінні та триклінні елементарні осередки, які визначають форму всієї кристалічної решітки. Але в більшості випадків кристалічні решітки є більш складними, ніж перераховані вище. Це зв'язано з тим що елементарні часткиможуть перебувати у самих вузлах решітки, а й у її центрі чи його гранях. І серед металів найбільш поширені такі три складні кристалічні грати: гранецентрована кубічна, об'ємно-центрована кубічна і гексагональна щільноупакована. Ще Фізичні характеристикиметалів залежать не тільки від форми їх кристалічних ґрат, а й від міжатомної відстані та від інших параметрів.

Назад вперед

Увага! Попередній перегляд слайдів використовується виключно для ознайомлення та може не давати уявлення про всі можливості презентації. Якщо вас зацікавила дана робота, будь ласка, завантажте повну версію.

Тип уроку: Комбінований.

Мета уроку:Створити умови на формування вміння учнів встановлювати причинно-наслідкову залежність фізичних властивостей речовин від виду хімічного зв'язкуі типу кристалічних ґрат, передбачати тип кристалічних ґрат на основі фізичних властивостей речовини.

Завдання уроку:

• Сформувати поняття про кристалічний та аморфний стан твердих тіл, ознайомити учнів з різними типамикристалічних ґрат, встановити залежність фізичних властивостей кристала від характеру хімічного зв'язку в кристалі і типу кристалічних ґрат, дати учням основні уявлення про вплив природи хімічного зв'язку та типів кристалічних ґрат на властивості речовини.
• Продовжити формування світогляду учнів, розглянути взаємний вплив компонентів цілого-структурних частинок речовин, внаслідок якого з'являються нові властивості, виховувати вміння організувати свою навчальну працю, дотримуватись правил роботи в колективі.
• Розвивати пізнавальний інтересшколярів, використовуючи проблемні ситуації;

Обладнання:Періодична система Д.І. Менделєєва, колекція "Метали", неметали: сірка, графіт, червоний фосфор, кристалічний кремній, йод; Презентація «Типи кристалічних ґрат», моделі кристалічних грат різних типів (кухонної солі, алмазу та графіту, вуглекислого газу та йоду, металів), зразки пластмас та виробів з них, скло, пластилін, комп'ютер, проектор.

Хід уроку

1. Організаційний момент.

Вчитель вітає учнів, фіксує відсутніх.

2. Перевірка знань на теми” Хімічний зв'язок. Ступінь окислення".

Самостійна робота (15 хвилин)

3. Вивчення нового матеріалу.

Вчитель озвучує тему уроку та мету уроку. (Слайд 1,2)

Учні записують у зошиті дату, тему урок.

Актуалізація знань.

Вчитель ставить питання класу:

1. Які види частинок ви знаєте? Чи мають заряди іони, атоми та молекули?
2. Які види хімічних зв'язків ви знаєте?
3. Які вам відомі агрегатні стани речовин?

Вчитель:«Будь-яка речовина може бути газом, рідиною та твердою речовиною. Наприклад, вода. За звичайних умов – це рідина, але може бути парою і льодом. Або кисень при звичайних умовах є газом, при температурі -1940 C він перетворюється на рідину блакитного кольору, а при температурі -218,8°C твердне в снігоподібну масу, що складається з кристалів синього кольору. На цьому уроці ми розглянемо твердий стан речовин: аморфний та кристалічний». (Слайд 3)

Вчитель:аморфні речовини не мають точної температури плавлення – при нагріванні вони поступово розм'якшуються та переходять у текучий стан. До аморфних речовин відносять, наприклад, шоколад, який тане і в руках і в роті; жувальну гумку, пластилін, віск, пластмаси (подаються приклади таких речовин). (Слайд 7)

Кристалічні речовини мають точну температуру плавлення і, головне, характеризуються правильним розташуваннямчастинок у чітко визначених точках простору. (Слайди 5,6) При з'єднанні цих точок прямими лініями утворюється просторовий каркас, який називається кристалічною решіткою. Точки, в яких розміщені частинки кристала, називають вузлами ґрат.

Учні записують у зошит визначення: «Кристалічні грати називають сукупність точок простору, в яких розташовуються частинки, що утворюють кристал. Точки, в яких розміщуються частинки кристала, називають вузлами ґрат».

Залежно від того, які види частинок знаходяться у вузлах цієї ґрати, розрізняють 4 типи ґрат. (Слайд 8) Якщо у вузлах кристалічних ґрат знаходяться іони, то такі ґрати називаються іонними.

Вчитель ставить учням питання:

– Як називатимуться кристалічні ґрати, у вузлах яких знаходяться атоми, молекули?

Але є кристалічні грати, у вузлах яких і атоми, і іони. Такі ґрати називаються металевими.

Тепер ми будемо заповнювати таблицю: «Кристалічні грати, вид зв'язку та властивості речовин». У ході заповнення таблиці ми будемо встановлювати взаємозв'язок між типом ґрат, видом зв'язку між частинками та фізичними властивостями твердих речовин.

Розглянемо 1-й тип кристалічної решітки, яка називається іонною. (Слайд 9)

– Який хімічний зв'язок у цих речовинах?

Подивіться на іонну кристалічну решітку (показується модель таких ґрат). У її вузлах знаходяться позитивно та негативно заряджені іони. Наприклад, кристал хлориду натрію побудований з позитивних іонів натрію та негативних хлорид-іонів, що утворюють ґрати у формі куба. До речовин з іонною кристалічною решіткою відносяться солі, оксиди та гідроксиди типових металів. Речовини з іонними кристалічними гратами мають високу твердість і міцність, вони тугоплавкі і нелеткі.

Вчитель:Фізичні властивості речовин з атомними кристалічними гратами ті ж, що й у речовин з іонними кристалічними гратами, але часто в чудового ступеня- Дуже тверді, дуже міцні. Алмаз, у якого атомні кристалічні грати – найтвердіша речовина з усіх природних речовин. Він служить еталоном твердості, яка за 10-бальною системою оцінюється найвищим балом 10. (Слайд 10). За цим типом кристалічної решітки ви самі внесете необхідні відомості в таблицю, самостійно попрацювавши з підручником.

Вчитель:Розглянемо 3-й тип кристалічної решітки, яка називається металевою. (Слайди 11,12) У вузлах таких ґрат знаходяться атоми та іони, між якими вільно переміщуються електрони, зв'язуючи їх в єдине ціле.

Таке внутрішня будоваметалів та визначає їх характерні Фізичні властивості.

Вчитель:Які фізичні властивості металів ви знаєте? (Ковкість, пластичність, електро-і теплопровідність, металевий блиск).

Вчитель:На які групи діляться усі речовини за будовою? (Слайд 12)

Розглянемо тип кристалічних ґрат, які мають такі добре відомі нам речовини як вода, вуглекислий газ, кисень, азот та інші. Вона називається молекулярною. (Слайд14)

– Які частинки розташовуються у вузлах цієї ґрати?

Хімічний зв'язок у молекулах, які знаходяться у вузлах ґрат, може бути і ковалентна полярна, і ковалентна неполярна. Незважаючи на те, що атоми всередині молекули пов'язані дуже міцними зв'язками ковалентними, між самими молекулами діють слабкі сили міжмолекулярного тяжіння. Тому речовини з молекулярними кристалічними гратами мають малу твердість, низькі температуриплавлення та леткі. Коли газоподібні чи рідкі речовини за особливих умов перетворюються на тверді, тоді вони з'являється молекулярна кристалічна решітка. Прикладами таких речовин може бути тверда вода – лід, твердий вуглекислий газ – сухий лід. Такі грати має нафталін, який застосовують для захисту вовняних виробів від молі.

– Якими властивостями молекулярних кристалічних ґрат обумовлено застосування нафталіну? (летючістю). Як бачимо, молекулярні кристалічні грати можуть мати не тільки тверді простіречовини: благородні гази, H 2 ,O 2 , N 2 , I 2 , O 3 , білий фосфорР 4 та складні: тверда вода, тверді хлороводень та сірководень. Більшість твердих органічних сполук мають молекулярні кристалічні грати (нафталін, глюкоза, цукор).

У вузлах ґрат знаходяться неполярні або полярні молекули. Незважаючи на те, що атоми всередині молекул пов'язані міцними ковалентними зв'язками, між самими молекулами діють слабкі сили міжмолекулярної взаємодії.

Висновок: Речовини неміцні, мають малу твердість, низьку температуру плавлення, леткі.

Питання: Який процес називається сублімацією чи сублімацією?

Відповідь: Перехід речовини з твердого агрегатного стану відразу в газоподібний, минаючи рідкий, називається сублімацією або сублімацією.

Демонстрація досвіду: сублімація йоду

Потім учні по черзі називають відомості, що вони записали таблицю.

Кристалічні грати, вид зв'язку та властивості речовин.

Вчитель:Який ми можемо зробити висновок із виконаної роботи за таблицею?

Висновок 1: Від типу кристалічних ґрат залежать фізичні властивості речовин. Склад речовини → Вид хімічного зв'язку → Тип кристалічних ґрат → Властивості речовин . (Слайд 18).

Питання: Який тип кристалічних ґрат з розглянутих вище не зустрічається в простих речовинах?

Відповідь: Іонні кристалічні ґрати.

Питання: Які кристалічні решітки характерні для простих речовин?

Відповідь: Для простих речовин – металів – металеві кристалічні грати; для неметалів – атомна чи молекулярна.

Робота з Періодичною системою Д.І. Менделєєва.

Запитання:Де в Періодичною системоюзнаходяться елементи-метали та чому? Елементи-неметали та чому?

Відповідь : Якщо провести діагональ від бору до астату, то в нижньому лівому кутку від цієї діагоналі будуть елементи-метали, т.к. на останньому енергетичному рівні вони містять від одного до трьох електронів. Це елементи I A, II A, III A (крім бору), а також олово та свинець, сурма та всі елементи побічних підгруп.

Елементи-неметали знаходяться у верхньому правому кутку від цієї діагоналі, т.к. на останньому енергетичному рівні містять від чотирьох до восьми електронів. Це елементи IV A, V A, VI A, VII A, VIII A та бор.

Вчитель:Знайдемо елементи неметали, у яких прості речовинимають атомні кристалічні грати (Відповідь: С, В, Si) та молекулярну ( Відповідь: N, S, O , галогени та благородні гази )

Вчитель: Сформулюйте висновок, як можна визначити тип кристалічних ґрат простої речовини в залежності від положення елементів у Періодичній системі Д.І.Менделєєва.

Відповідь: Для елементів-металів, які знаходяться в I A, II A, IIIA(крім бору), а також олова та свинцю, та всіх елементів побічних підгруп у простій речовині тип решітки-металеві.

Для елементів-неметалів IV A і бору в простій речовині кристалічні решітки атомні; а у елементів V A, VI A, VII A, VIII A у простих речовинах кристалічні грати молекулярні.

Продовжуємо працювати із заповненою таблицею.

Вчитель: Уважно подивіться на таблицю. Яка закономірність простежується?

Уважно слухаємо відповіді учнів, після чого разом із класом робимо висновок. Висновок 2 (слайд 17)

4. Закріплення матеріалу.

Тест (самоконтроль):

Речовини, що мають молекулярні кристалічні грати, як правило:
a)Тугоплавки і добре розчиняються у воді
б) Легкоплавки та леткі
в) Тверди та електропровідні
г) Теплопровідні та пластичні

Поняття «молекула» не застосовується по відношенню до структурної одиниці речовини:
a) Вода
б) Кисень
в) Алмаз
г) Озон

Атомні кристалічні грати характерні для:
a) Алюмінію та графіту
б) Сірки та йоду
в) Оксиду кремнію та хлориду натрію
г) Алмазу та бору

Якщо речовина добре розчинна у воді, має високу температуру плавлення, електропровідно, то її кристалічні грати:
а) Молекулярна
б) Атомна
в) Іонна
г) Металева

5. Рефлексія.

6. Домашнє завдання.

Охарактеризуйте кожен вид кристалічних ґрат за планом: Що у вузлах кристалічних ґрат, структурна одиниця → Тип хімічного зв'язку між частинками вузла → Сили взаємодії між частинками кристалу → Фізичні властивості, зумовлені кристалічною решіткою → Агрегатний стан речовини за звичайних умов → Приклади.

За формулами наведених речовин: SiC, CS 2 , NaBr, C 2 H 2 – визначте тип кристалічних ґрат (іонна, молекулярна) кожної сполуки і на основі цього опишіть передбачувані фізичні властивості кожної з чотирьох речовин.

Будова речовини.

У хімічні взаємодії вступають не окремі атоми чи молекули, а речовини.
Наше завдання познайомитися із будовою речовини.

При низьких температурах речовин стійкий твердий стан.

☼ Найбільш твердою речовиною в природі є алмаз. Він вважається царем усіх самоцвітів і дорогоцінного каміння. Та й сама його назва означає грецькою «незламною». На алмази з давніх-давен дивилися як на чудодійне каміння. Вважалося, що людина, що носить алмази, не знає хвороб шлунка, на неї не діє отрута, вона зберігає до глибокої старості пам'ять і веселе настроювання, користується царською милістю.

☼ Алмаз, підданий ювелірній обробці - ограновуванні, шліфуванні, називають діамантом.

При плавленні внаслідок теплових коливань порядок частинок порушується, вони стають рухливими, у своїй характер хімічної зв'язку порушується. Таким чином, між твердим та рідким станами принципових відмінностей немає.
У рідини з'являється плинність (тобто здатність набувати форми судини).

Рідкі кристали.

Рідкі кристали відкриті в наприкінці XIXстоліття, але вивчені останні 20-25 років. Багато показують пристрої сучасної техніки, наприклад деякі електронний годинник, міні-ЕОМ, працюють на рідких кристалах

Загалом слова «рідкі кристали» звучать не менш незвичайно, ніж « гарячий лід». Проте насправді лід може бути гарячим, т.к. при тиску понад 10 000 атм. водяний лід плавиться при температурі вище 2000 С. Незвичайність поєднання «рідкі кристали» полягає в тому, що рідкий станвказує на рухливість структури, а кристал передбачає строгу впорядкованість.

Якщо речовина складається з багатоатомних молекул витягнутої або пластинчастої форми та мають несиметричну будову, то при її плавленні ці молекули орієнтуються певним чином одна щодо одної (їх довгі осі розташовуються паралельно). У цьому молекули можуть вільно переміщатися паралельно себе, тобто. система набуває властивість плинності, характерне рідини. У той самий час система зберігає впорядковану структуру, що зумовлює властивості, характерне кристалів.

Висока рухливість такої структури дає можливість керувати нею шляхом дуже слабких впливів (теплових, електричних та інших.), тобто. цілеспрямовано змінювати властивості речовини, зокрема оптичні, з дуже малими витратами енергії, що й у сучасної техніці.

Типи кристалічних ґрат.

Будь-яке хімічна речовинаосвічено більшим числомоднакових частинок, пов'язаних між собою.
При низьких температурах, коли тепловий рух утруднений, частинки строго орієнтуються у просторі та утворюють кристалічну решітку.

Кристалічна решітка - Це структура з геометрично правильним розташуванням частинок у просторі.

У самій кристалічній решітці розрізняють вузли та міжвузловий простір.
Одна й та сама речовина залежно від умов (p, t,…) існує у різних кристалічних формах (тобто мають різні кристалічні грати) – алотропних модифікаціях, що відрізняються за властивостями.
Наприклад, відомо чотири модифікації вуглецю – графіт, алмаз, карбін та лонсдейліт.

☼ Четвертий різновид кристалічного вуглецю «лонсдейліт» мало кому відомий. Він виявлений у метеоритах та отриманий штучно, а будова його ще вивчається.

☼ Сажу, кокс, деревне вугіллявідносили до аморфних полімерів вуглецю. Однак тепер стало відомо, що це також кристалічні речовини.

☼ До речі, у сажі виявили блискучі чорні частинки, які назвали «дзеркальним вуглецем». Дзеркальний вуглець хімічно інертний, термостійкий, непроникний для газів та рідин, має гладку поверхню та абсолютну сумісність з живими тканинами.

☼ Назва графіту походить від італійського «граффітто» – пишу, малюю. Графіт є темно – сірі кристали зі слабким металевим блиском, має шаруваті грати. Окремі шари атомів у кристалі графіту, пов'язані між собою порівняно слабо, легко відокремлюються один від одного.

ТИПИ КРИСТАЛИЧНИХ ҐРАТОК

Властивості речовин з різними кристалічними гратами (таблиця)

Якщо швидкість зростання кристалів мала при охолодженні – утворюється склоподібний стан (аморфний).

Взаємозв'язок між положенням елемента в Періодичній системі та кристалічною решіткою його простої речовини.

Між положенням елемента в періодичній системі та кристалічною решіткою його відповідної простої речовини існує тісний взаємозв'язок.

Прості речовини інших елементів мають металеві кристалічні грати.

ЗАКРІПЛЕННЯ

Вивчіть матеріал лекції, дайте відповідь на наступні запитання письмово в зошиті:
- Що таке кристалічні грати?
- Які види кристалічних ґрат існують?
- Охарактеризуйте кожен вид кристалічних ґрат за планом:

Що у вузлах кристалічних ґрат, структурна одиниця → Тип хімічного зв'язку між частинками вузла → Сили взаємодії між частинками кристала → Фізичні властивості, зумовлені кристалічними ґратами → Агрегатний стан речовини за звичайних умов → Приклади

Виконайте завдання на цю тему:

- Який тип кристалічної решітки у наступних речовин, що широко використовуються в побуті: вода, оцтова кислота (CH3 COOH), цукор (C12 H22 O11 ), калійне добриво(KCl), річковий пісок (SiO2) – температура плавлення 1710 0C, аміак (NH3), кухонна сіль? Зробіть узагальнений висновок: за якими властивостями речовини можна визначити тип кристалічної решітки?
За формулами наведених речовин: SiC, CS2, NaBr, C2 H2 - визначте тип кристалічної решітки (іонна, молекулярна) кожної сполуки та на основі цього опишіть фізичні властивості кожної з чотирьох речовин.
Тренажер №1. "Кристалічні грати"
Тренажер №2. "Тестові завдання"
Тест (самоконтроль):

1) Речовини, що мають молекулярні кристалічні грати, як правило:
a). тугоплавки і добре розчиняються у воді
б). легкоплавки та летючі
в). Тверді та електропровідні
г). Теплопровідні та пластичні

2) Поняття «молекула» не застосовується до структурної одиниці речовини:

б). кисень

в). алмаз

3) Атомні кристалічні грати характерні для:

a). алюмінію та графіту

б). сірки та йоду

в). оксиду кремнію та хлориду натрію

г). алмазу та бору

4) Якщо речовина добре розчинна у воді, має високу температуру плавлення, електропровідно, то її кристалічні грати:

а). молекулярна

б). атомна

в). іонна

г). металева

Речовина, як вам відомо, може існувати в трьох агрегатних станах: газоподібному, рідкому та твердому (рис. 70). Наприклад, кисень, який за звичайних умов є газом, при температурі -194 °С перетворюється на рідину блакитного кольору, а при температурі -218,8 °С твердне в снігоподібну масу, що складається з кристалів синього кольору.

Рис. 70.
Агрегатні стани води

Тверді речовини ділять на кристалічні та аморфні.

Аморфні речовини немає чіткої температури плавлення - при нагріванні вони поступово розм'якшуються і переходять у текучий стан. До аморфних речовин відноситься більшість пластмас (наприклад, поліетилен), віск, шоколад, пластилін, різні смоли та жувальні гумки (рис. 71).

Рис. 71.
Аморфні речовини та матеріали

Кристалічні речовини характеризуються правильним розташуванням частинок, що їх складають, у строго певних точках простору. При з'єднанні цих точок прямими лініями утворюється просторовий каркас, який називається кристалічною решіткою. Точки, в яких розміщені частинки кристала, називають вузлами ґрат.

У вузлах уявної кристалічної решітки можуть бути одноатомні іони, атоми, молекули. Ці частки здійснюють коливальні рухи. З підвищенням температури розмах цих коливань зростає, що призводить, як правило, до теплового розширення тіл.

Залежно від типу частинок, розташованих у вузлах кристалічних ґрат, і характеру зв'язку між ними розрізняють чотири типи кристалічних ґрат: іонні, атомні, молекулярні та металеві (табл. 6).

Таблиця 6
Положення елементів у Періодичній системі Д. І. Менделєєва та типи кристалічних ґрат їх простих речовин

Прості речовини, утворені елементами, не представленими в таблиці, мають металеві грати.

Іонними називають кристалічні ґрати, у вузлах яких є іони. Їх утворюють речовини з іонним зв'язком, яким можуть бути пов'язані як прості іони Na ​​+ , Cl - , так і складні , ВІН - . Отже, іонні кристалічні грати мають солі, основи (луги), деякі оксиди. Наприклад, кристал хлориду натрію побудований з позитивних іонів Na +, що чергуються, і негативних Сl - , що утворюють грати у формі куба (рис. 72). Зв'язки між іонами у такому кристалі дуже міцні. Тому речовини з іонними гратами мають порівняно високу твердість і міцність, вони тугоплавкі і нелеткі.

Рис. 72.
Іонні кристалічні грати (хлорид натрію)

Атомними називають кристалічні ґрати, у вузлах яких є окремі атоми. У таких ґратах атоми з'єднані між собою дуже міцними ковалентними зв'язками.

Рис. 73.
Атомні кристалічні грати (алмаз)

Такий тип кристалічних ґрат має алмаз (рис. 73) - одне з алотропних видозмін вуглецю. Ограновані та відшліфовані алмази називають діамантами. Їх широко застосовують у ювелірній справі (рис. 74).

Рис. 74.
Дві імператорські корони з алмазами:
а – корона Британської імперії; б - Велика імператорська корона Російської імперії

До речовин з атомними кристалічними гратами відносяться кристалічні бор, кремній і германій, а також складні речовини, наприклад такі, як кремнезем, кварц, пісок, кришталь, до складу яких входить оксид кремнію (IV) SiO 2 (рис. 75).

Рис. 75.
Атомні кристалічні грати (оксид кремнію (IV))

Більшість речовин з атомними кристалічними гратами мають дуже високі температури плавлення (наприклад, у алмазу вона понад 3500 ° С, у кремнію - 1415 ° С, у кремнезему - 1728 ° С), вони міцні і тверді, практично нерозчинні.

Молекулярними називають кристалічні грати, у вузлах яких розташовані молекули. Хімічні зв'язки в цих молекулах можуть бути і ковалентними полярними (хлороводень НСl, вода Н 2 0), і ковалентними неполярними (азот N 2 озон 0 3). Незважаючи на те, що атоми всередині молекул пов'язані дуже міцними ковалентними зв'язками, між самими молекулами діють слабкі сили міжмолекулярного тяжіння. Тому речовини з молекулярними кристалічними гратами мають малу твердість, низькі температури плавлення, летючі.

Прикладами речовин з молекулярними кристалічними гратами є тверда вода - лід, твердий оксид вуглецю (IV) С) 2 - «сухий лід» (рис. 76), тверді хлороводень НСl і сірководень H 2 S, тверді прості речовини, утворені гази: гелій, неон, аргон, криптон), двох-(водень Н 2 , кисень O 2 , хлор Сl 2 , азот N 2 , йод 1 2), трьох- (озон O 3), чотирьох-(білий фосфор Р 4 ), восьмиатомними (сірка S 7) молекулами. Більшість твердих органічних сполук мають молекулярні кристалічні ґрати (нафталін, глюкоза, цукор).

Рис. 76.
Молекулярні кристалічні грати (вуглекислий газ)

Речовини з металевим зв'язком мають металеві кристалічні ґрати (рис. 77). У вузлах таких ґрат знаходяться атоми та іони (то атоми, то іони, в які легко перетворюються атоми металу, віддаючи свої зовнішні електрониу загальне користування). Така внутрішня будова металів визначає їх характерні фізичні властивості: ковкість, пластичність, електро- та теплопровідність, металевий блиск.

Рис. 77.
Металеві кристалічні грати (залізо)

Лабораторний досвід №13
Ознайомлення з колекцією речовин із різним типом кристалічних ґрат. Виготовлення моделей кристалічних ґрат

Ознайомтеся із колекцією виданих вам зразків речовин. Запишіть їх формули, охарактеризуйте фізичні властивості та на їх основі визначте тип кристалічних ґрат.

Зберіть модель однієї з кристалічних ґрат.

Для речовин, що мають молекулярна будова, Справедливий відкритий французьким хіміком Ж. Л. Прустом (1799-1803) закон сталості складу. Нині цей закон формулюють так:

Закон Пруста – один із основних законів хімії. Однак для речовин немолекулярної будови, наприклад, іонної, цей закон не завжди справедливий.

Ключові слова та словосполучення

1. Твердий, рідкий та газоподібний стан речовини.
2. Тверді речовини: аморфні та кристалічні.
3. Кристалічні грати: іонні, атомні, молекулярні та металеві.
4. Фізичні властивості речовин із різними типами кристалічних ґрат.
5. Закон сталості складу.

Робота з комп'ютером

1. Зверніться до електронної програми. Вивчіть матеріал уроку та виконайте запропоновані завдання.
2. Знайдіть в Інтернеті електронні адреси, які можуть служити додатковими джерелами, що розкривають зміст ключових слів та словосполучень параграфа Запропонуйте вчителю свою допомогу у підготовці нового уроку - зробіть повідомлення по ключовим словамта словосполученням наступного параграфа.

Запитання та завдання

1. В якому агрегатному станібуде кисень при -205 °С?
2. Згадайте твір А. Бєляєва «Продавець повітря» та охарактеризуйте властивості твердого кисню, використовуючи його опис, наведений у книзі.
3. До якого типу речовин (кристалічні чи аморфні) відносяться пластмаси? Які властивості пластмас лежать в основі їхнього промислового застосування?
4. До якого типу відноситься кристалічна решітка алмазу? Перелічіть характерні для алмазу фізичні властивості.
5. До якого типу відноситься кристалічна решітка йоду? Перерахуйте характерні для йоду фізичні властивості.
6. Чому температура плавлення металів змінюється у дуже широких межах? Для підготовки відповіді це запитання використовуйте додаткову літературу.
7. Чому виріб із кремнію при ударі розколюється на шматочки, а виріб із свинцю тільки розплющується? У якому із зазначених випадків відбувається руйнація хімічного зв'язку, а в якому – ні? Чому?