Химия 8 класс. 23. Кристаллические решётки

Химия и не только подпишись) Поставь лайк и сохрани в закладки чтобы не потерять!

Конспект: «Кристаллические решётки»

Агрегатные состояния вещества

Три состояния вещества:

Газообразное

Жидкое

Твёрдое

Пример: кислород:

Газ при обычной температуре.

При -194 °C превращается в голубую жидкость.

При -218,8 °C становится твёрдым веществом (кристаллы синего цвета).

Разделение твёрдых веществ

Твёрдые вещества разделяются на две основные группы:

Кристаллические вещества:

Частицы (атомы, молекулы, ионы) расположены строго упорядоченно.

Формируют пространственную сетку — кристаллическую решётку.

Аморфные вещества:

Частицы расположены хаотично.

Пример: воск, шоколад, пластмассы (полиэтилен), пластилин, жевательные резинки.

Не имеют чёткой температуры плавления — размягчаются при нагревании.

Кристаллические решётки

У кристаллических веществ частицы занимают фиксированные точки — узлы решётки.

Узлы соединены линиями, образующими пространственный каркас.

Частицы в узлах совершают колебательные движения, которые усиливаются с повышением температуры (приводит к тепловому расширению тел).

Кристаллические решётки классифицируются по типу частиц и характеру связей:

Ионные

Атомные

Молекулярные

Металлические

Типы кристаллических решёток

Ионные кристаллические решётки

Узлы: ионы (положительные и отрицательные).

Химическая связь: ионная.

Примеры веществ с ионной решёткой:

Соли (например, хлорид натрия NaCl).

Основания (например, гидроксид натрия NaOH).

Некоторые оксиды (например, оксид кальция CaO).

Пример структуры:

Хлорид натрия: чередование ионов Na+ и Cl-, формирующих кубическую решётку.

Свойства веществ:

Высокая прочность.

Твёрдость.

Высокая температура плавления.

Нелетучесть.

Атомные кристаллические решётки

Узлы: атомы.

Химическая связь: ковалентная (очень прочная).

Примеры веществ с атомной решёткой:

Алмаз (углерод).

Бор (B).

Кремний (Si).

Германий (Ge).

Оксид кремния (IV) SiO₂ (входит в состав кварца, песка, горного хрусталя).

Пример структуры:

Алмаз: каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами ковалентными связями.

Свойства веществ:

Исключительная прочность.

Высокие температуры плавления (например, у алмаза свыше 3500 °C).

Практическая нерастворимость.

Молекулярные кристаллические решётки

Узлы: молекулы.

Химическая связь внутри молекул: ковалентная.

Связи между молекулами: слабое межмолекулярное притяжение.

Примеры веществ с молекулярной решёткой:

Лёд (твёрдая вода H₂O).

Сухой лёд (твёрдый CO₂).

Молекулы простых веществ (водород H₂, кислород O₂, озон O₃, сера S8).

Органические вещества (например, нафталин, сахар).

Свойства веществ:

Низкая твёрдость.

Низкая температура плавления.

Летучесть.

Металлические кристаллические решётки

Узлы: атомы и ионы металлов.

Связь: металлическая (свободные электроны создают общее «электронное облако»).

Примеры веществ с металлической решёткой:

Все металлы (например, железо, медь, алюминий).

Свойства веществ:

Ковкость.

Пластичность.

Электро- и теплопроводность.

Металлический блеск.

Закон постоянства состава (закон Пруста)

Французский химик Ж. Л. Пруст сформулировал этот закон в 1799–1803 гг.

Суть закона:

Молекулярные химические соединения имеют постоянный состав независимо от способа получения.

Закон применим только к молекулярным соединениям.

Для веществ немолекулярного строения (например, ионных соединений) он может нарушаться.

Итоги

Кристаллические вещества классифицируются на 4 типа в зависимости от частиц и связей.

Структура кристаллической решётки определяет свойства веществ.

Закон Пруста важен для понимания состава молекулярных соединений.

Презентация: «Кристаллические решётки»

Новые понятия, основные тезисы

1. Твёрдое, жидкое и газообразное состояния вещества.

Новые понятия:

Агрегатные состояния: газообразное, жидкое, твёрдое.

Основные тезисы:

Вещество может переходить из одного состояния в другое в зависимости от температуры.

Пример: кислород при -194 °C становится жидкостью, при -218,8 °C — твёрдым (кристаллическим).

2. Твёрдые вещества: аморфные и кристаллические.

Новые понятия:

Аморфные вещества — вещества с хаотичным расположением частиц, без определённой структуры.

Кристаллические вещества — вещества с упорядоченной структурой, где частицы располагаются в узлах решётки.

Основные тезисы:

Аморфные вещества: не имеют чёткой температуры плавления, размягчаются при нагревании. Примеры: пластмассы, воск, шоколад.

Кристаллические вещества: частицы образуют пространственную кристаллическую решётку.

3. Кристаллические решетки: ионные, атомные, молекулярные и металлические.

Новые понятия:

Узлы решётки — точки, где расположены частицы вещества (ионы, атомы, молекулы).

Типы решёток:

Ионные — ионы в узлах.

Атомные — атомы в узлах, связанные ковалентно.

Молекулярные — молекулы в узлах, слабо взаимодействующие между собой.

Металлические — атомы и ионы металлов с «электронным облаком».

Основные тезисы:

Тип решётки определяется природой частиц в узлах и типом химических связей.

4. Физические свойства веществ с различными типами кристаллических решеток.

Новые понятия:

Связь между типом решётки и физическими свойствами вещества.

Основные тезисы:

Ионные решётки: высокая прочность, твёрдость, тугоплавкость (например, NaCl).

Атомные решётки: исключительная прочность, высокая температура плавления, нерастворимость (например, алмаз).

Молекулярные решётки: низкая твёрдость, летучесть, низкая температура плавления (например, лёд, сухой лёд).

Металлические решётки: ковкость, пластичность, теплопроводность, металлический блеск (например, медь).

5. Закон постоянства состава.

Новые понятия:

Закон Пруста — основной закон химии, применимый к молекулярным соединениям.

Основные тезисы:

Молекулярные соединения имеют постоянный состав независимо от способа получения.

Закон не всегда справедлив для немолекулярных веществ (например, с ионными решётками).

Ключевые моменты

1. В каком агрегатном состоянии будет находиться кислород при - 205 °С?

При -205 °С кислород находится в жидком состоянии, так как температура его сжижения составляет -194 °С, а кристаллизации — -218,8 °С. Жидкий кислород имеет голубоватый оттенок и сохраняет подвижность.

2. Вспомните произведение А. Беляева «Продавец воздуха» и охарактеризуйте свойства твёрдого кислорода, используя его описание, приведённое в книге.

В книге А. Беляева свойства твердого кислорода прямо не описаны, но приводятся характеристики жидкого воздуха, который по своим свойствам аналогичен жидкому кислороду:

Плотность в 800 раз больше, чем у атмосферного воздуха.

Бледно-голубой цвет, легкоподвижность.

Температура -193 °C при нормальном давлении.

При фильтрации от замёрзших примесей жидкий воздух становится прозрачным.

3. К какому типу веществ (кристаллические или аморфные) относятся пластмассы? Какие свойства пластмасс лежат в основе их промышленного применения?

Пластмассы относятся к аморфным веществам.

Свойства:

Не имеют чёткой температуры плавления, при нагревании размягчаются и становятся текучими.

Лёгкость формования позволяет из них изготавливать изделия сложной формы.

Высокая химическая устойчивость, механическая прочность и малая плотность делают пластмассы незаменимыми в промышленности.

4. К какому типу относится кристаллическая решетка алмаза? Перечислите характерные для алмаза физические свойства.

Алмаз имеет атомную кристаллическую решётку.

Физические свойства:

Самое твёрдое вещество на Земле.

Очень прочный, не растворяется в воде.

Высокая температура плавления (свыше 3500 °C).

Прозрачность и способность к блеску после огранки делают его ценным в ювелирной промышленности.

5. К какому типу относится кристаллическая решетка иода? Перечислите характерные для иода физические свойства.

Йод имеет молекулярную кристаллическую решётку.

Физические свойства:

Небольшая твёрдость.

Летучесть.

Низкие температуры плавления и кипения.

Йод образован двухатомными молекулами I2, удерживаемыми слабыми межмолекулярными силами.

6. Почему температура плавления металлов изменяется в очень широких пределах? Для подготовки ответа на этот вопрос используйте дополнительную литературу.

Температура плавления металлов варьируется из-за:

Плотности упаковки атомов в кристаллической решётке: плотнее упакованные атомы требуют больше энергии для разрушения связей.

Природы металлической связи: металлы с более сильными связями (например, вольфрам) имеют высокую температуру плавления, в то время как металлы с более слабыми связями (например, ртуть) — низкую.
Пример: температура плавления вольфрама 3410°C и ртути −39°C.

7. 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?

Кремний: Имеет атомную кристаллическую решётку, где атомы связаны прочными ковалентными связями.

При ударе происходит разрушение химических связей, и кристалл раскалывается.

Свинец: Обладает металлической кристаллической решёткой с подвижными электронами, обеспечивающими пластичность.

При ударе происходит деформация без разрыва химических связей, поэтому он расплющивается.

Лабораторная работа №13: «Ознакомление с коллекцией веществ с разным типом кристаллической решетки. Изготовление моделей кристаллических решеток»

Ознакомьтесь с коллекцией выданных вам образцов веществ. Запишите их формулы, охарактеризуйте физические свойства и на их основе определите тип кристаллической решетки.

Соберите модель одной из кристаллических решеток.

Цель работы:

1. Ознакомиться с веществами, имеющими разные типы кристаллической решётки.

2. Научиться определять тип решётки на основе физико-химических свойств вещества.

3. Освоить навыки изготовления модели кристаллической решётки.

Оборудование и материалы:

Коллекция образцов веществ (NaCl, алмаз, йод, медь, лёд и др.).

Набор для моделирования кристаллических решёток (шарики, стержни или проволока).

Таблица с описанием типов кристаллических решёток.

Лупа или микроскоп для изучения структуры кристаллов.

Бумага и ручка для записи результатов.

Ход работы:

1. Ознакомление с коллекцией веществ:

Осмотрите каждый выданный образец.

Определите формулу вещества и зафиксируйте её в таблице.

Наблюдайте физические свойства (цвет, твёрдость, хрупкость, летучесть, растворимость, температуру плавления).

2. Определение типа кристаллической решётки:

На основе физико-химических свойств вещества сделайте вывод о типе решётки (ионная, атомная, молекулярная, металлическая).

Сопоставьте свои наблюдения с данными таблицы типов решёток.

3. Изготовление модели кристаллической решётки:

Выберите вещество для моделирования (например, NaCl).

Используя набор, постройте пространственную модель решётки, обозначая частицы (ионы, атомы, молекулы) шариками и связи между ними стержнями.

Убедитесь, что модель отражает структуру реальной решётки (например, кубическая форма для NaCl).

Пример выполнения работы:

Построенная модель:

Для NaCl:

Шарики двух цветов обозначают Na+ и Cl-.

Расположение ионов формирует кубическую решётку.

Вопросы и ответы:

Какие вещества в коллекции имеют ионную кристаллическую решётку?

Ответ: Ионную решётку имеет хлорид натрия NaCl

Почему алмаз имеет исключительную твёрдость?

В алмазе атомы углерода связаны прочными ковалентными связями в трёхмерной атомной решётке, что делает его самым твёрдым веществом.

3. Какие свойства характерны для веществ с молекулярной кристаллической решёткой?

Вещества с молекулярной решёткой имеют низкую твёрдость, низкие температуры плавления и кипения, могут быть летучими (например, йод, лёд).

4. Чем металлическая решётка отличается от других типов?

Металлическая решётка образована атомами и ионами металлов, между которыми существует «электронное облако». Это придаёт металлам ковкость, пластичность, теплопроводность и металлический блеск.

Выводы:

1. Разные типы кристаллических решёток определяют физические свойства веществ.

2. Ионные решётки связаны с прочностью и тугоплавкостью, молекулярные — с низкой прочностью и летучестью, атомные — с исключительной твёрдостью, металлические — с ковкостью и теплопроводностью.

3. Построение модели кристаллической решётки помогает лучше понять её структуру и свойства.

#химия_8_класс
#химия_8_23
#кристаллическиерешетки
#химияпрезентация
#габриелян

Использованные источники:

1. Химия. 8 класс. Учебник - Габриелян О.С.

2. Использование ChatGPT