Кристаллические решетки Кириллова Алла Евгеньевна, учитель химии Лапина Марина Григорьевна, учитель физики © ИРО, 2007 ГОД © МОУ Дубковская СОШ, 2007 ГОД. - презентация

1 Кристаллические решетки Кириллова Алла Евгеньевна, учитель химии Лапина Марина Григорьевна, учитель физики © ИРО, 2007 ГОД © МОУ Дубковская СОШ, 2007 ГОД

2 О проекте Информационный проект Категория учащихся классы Предметы физика и химия Длительность - среднесрочный

3 Цели проекта Образовательные: 1. Расширить и закрепить знания по физике по теме «Агрегатные состояния вещества» в 8 классе, по теме «Строение атома» в 9 классе. 2. Обобщить знания по химии по теме «Строение атома» в 8 классе. Развивающие: способствовать формированию информационной культуры Воспитательные: способствовать формированию коммуникативной культуры

4 Аннотация Данный проект обобщает, расширяет, закрепляет знания учащихся по теме кристаллические решетки и подтверждает межпредметную связь физики и химии. Временная привязка (март - апрель). Представление результатов проекта на дне науки (внеклассное мероприятие)

5 Частные вопросы и темы исследований «Как же взвесить 1 моль любого вещества?» Из чего состоят все вещества? Можно ли увидеть атомы и молекулы? «Строение атома. Элементарные частицы» Делим ли атом? «Агрегатные состояния вещества» Почему вода летом жидкая, а зимой застывает в лед? Почему воздух всегда - и летом, и зимой - газообразный? Почему вода в чайнике закипает и превращается в пар, а железо в тех же условиях остается твердым? «Кристаллическая решетка. Выращивание кристаллов некоторых солей» У металлов - металлическая, а у солей?.. «Строение атомов типичных металлов и неметаллов» Что такое «металлы» и «неметаллы»? Строение атома вещества определяет его химические и физические свойства

6 Этапы проекта Подготовительный - создание проблемной ситуации. Проектировочный - определение тем исследования. Формулирование частных вопросов. Практический - координация работы по сбору материала и созданию презентаций, публикаций и веб-сайта. Контрольно-коррекционный – контроль за выполнением проекта Заключительный – оценка проекта и создание портфолио.

7 Состав УМП Визитка проекта Веб-сайт Дидактические материалы - Тест «Проверьте ваши знания по теме» - Тест «Строение атома» Методические материалы Примеры работ учащихся Информационные ресурсы

8 Габариты мадам молекулы Вот и настало время узнать, как из множества частиц (атомов, молекул, ионов) образуются вещества, видимые глазами. Чтобы порция вещества была хорошо заметна, она должна содержать огромное число частиц.

9 Значит, химическая формула дает нам ключ к количественным соотношениям в мире веществ

10 Химики договорились, что новой единицей количества вещества, которая позволить избежать подсчета нескончаемого ряда отдельных молекул или атомов, будет особая химическая единица - моль.

11 Как же взвесить 1 моль любого вещества? Это просто, надо только знать молярную массу вещества (в г/моль). А ее рассчитывают по относительным атомным массам всех составных частей молекулы, иначе говоря, по формуле вещества.

12 Например: Масса 1 мол Ь водорода H 2 = 2 г Масса 1 мол Ь кислорода O 2 = 32 г Масса 1 мол Ь воды H 2 O = 18 г Масса 1 мол Ь фтороводорода HF = 20 г Масса 1 мол Ь диоксида углерода (углекислого газа) CO 2 = 44 Г

13 Для чего же нужна эта новая единица количества вещества - моль? Не проще ли было химикам обойтись «старыми» единицами - граммами и килограммами, а также литрами и миллилитрами? Оказывается, обойтись-то можно, но тогда для каждого отдельного вещества необходимо будет выводить все химические законы.

14 То, что любое тело состоит из молекул и атомов, было известно достаточно давно. Ещё в начале XIX века молекулярно- кинетическая теория установила примерные размеры атомов и небольших молекул: около м. В конце XIX века были открыты электроны и доказано их существование внутри атомов.

15 В начале ХХ века моделью ядра атома служил шарик диаметром около м, имеющий положительный заряд. Но раз есть заряд, то должен существовать и его носитель - некая частица. И вскоре она была обнаружена.

16 В середине 1930-х независимо друг от друга советский физик Д.Д. Иваненко и немецкий физик В. Гейзенберг выдвинули гипотезу, что атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, получивших общее название "нуклоны" (лат. "нуклеус" – ядро).

17 Вещества за решеткой. Кристаллической... Рано или поздно каждый человек задает себе вопросы: почему вода летом жидкая, а зимой застывает в лед? почему воздух всегда - и летом, и зимой газообразный? почему вода в чайнике закипает и превращается в пар, а железо в тех же условиях остается твердым?

18 "Необычные" состояния этих веществ настоящая диковинка! Многие ли из нас наблюдали жидкий и тем более кристаллический воздух? Он затвердевает при температуре ниже 220 °С. Или жидкое (расплавленное) железо? Температура его плавления °С. Словом, почему все вещества такие разные: одни почти всегда твердые, другие газы, третьи жидкости?

19 Оказывается, все здесь зависит от химических связей между молекулами или иными частицами, из которых состоит вещество.

20 Газы летают в пространстве, а жидкости текут и льются. Их молекулы не связаны друг с другом сколько- нибудь прочно. Другое дело твердые вещества. Они состоят из отдельных зерен кристаллов, иногда крупных, а порой микроскопических, мелких, почти незаметных глазу. В твердом состоянии подавляющее большинство веществ - кристаллические.

21 Правда, существуют вещества твердые, но все же не состоящие из кристаллов, например, стекло. На самом деле это "жидкость", только сильно переохлажденная, а вовсе не кристалл…

22 А любое твердое кристаллическое вещество обладает определенной структурой геометрически правильным расположением частиц в пространстве.

23 Частицы (молекулы, атомы или ионы), из которых состоит это вещество, не свалены в кучу как попало, а занимают каждая свое место, как зрители в театре занимают места в соответствии с купленными билетами.

24 И точно так же, как в зрительном зале, "кресла" в кристалле расположены рядами и в затылок друг другу. Только стоит добавить еще и этажами друг над другом.

25 Если молекулы (атомы, ионы) "сядут" в эти кресла, то, соединив их мысленными линиями, мы получим в пространстве трехмерный каркас – кристаллическую решетку вещества. Каждое "кресло" будет называться узлом кристаллической решетки.

26 У металлов - металлическая, а у солей?.. Совершенно особая кристаллическая решетка у металлов. Но прежде всего: что такое "металлы"?

27 Физики называют металлами вещества, которые, помимо особого «металлического» блеска, хорошо проводят тепло и электрический ток и к тому же пластичны (их можно обрабатывать молотом на наковальне). А химики относят к металлам в первую очередь те вещества, которые очень легко превращаются в катионы, теряя электроны внешнего валентного уровня.

28 Особого "газа" содержат немало Кристаллы и слитки любого металла... Металлическая кристаллическая решетка содержит в узлах положительные ионы (катионы) или атомы металла, а валентные электроны в виде «электронного газа» стягивают частицы в единую структуру и обеспечивают металлическую связь.

29 Электроны, из которых состоит "электронный газ", непрерывно и беспорядочно движутся внутри кристаллической решетки.

30 Они мечутся, как мошкара в воздухе летним вечером или снежная пыль во время метели. Как только появится электрическое напряжение, их будет как ветром сдувать в одну сторону - к положительному электроду.

31 Ионная кристаллическая решетка Кристаллическая решетка, в узлах которой находятся катионы и анионы, называется ионной.

32 В ионном кристалле нет отдельных "молекул", каждый из катионов одновременно притягивается ко всем окружающим его анионам-соседям. А их в кристалле хлорида натрия целых шесть (слева, справа, спереди и сзади, сверху и снизу).

33 Но это еще не все. Каждый катион еще и отталкивается всеми своими братьями- катионами: знай свое место в кристаллической решетке. Точно так же и анионы притягиваются соседями-катионами и отталкиваются родными братьями-анионами. Словом, химические связи в ионном кристалле никак нельзя назвать направленными: электростатические силы распространяются равномерно во все стороны.

34 И прочностью своей они горды - Но только если рядом нет воды. Вещества с ионной кристаллической решеткой более твердые и прочные, чем вещества, состоящие из молекулярных кристаллов. Они плавятся и тем более испаряются при очень высокой температуре, иногда - до нескольких сотен градусов. Но попадая в водный раствор, ионные кристаллы полностью распадаются на составляющие их ионы.

35 Молекулярная решетка 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.

36 Свойства молекулярной решетки Малая твердость Летучесть Низкие температуры плавления Плохая растворимость в воде Растворы веществ с молекулярной решеткой почти не проводят электрический ток Примеры веществ: лед, «сухой лед» (оксид углерода (IV), твердые галогены, твердые галогеноводороды.

37 Атомная решетка В узлах находятся атомы, связанные между собой прочными ковалентными связями. Вещества твердые, прочные, нелетучие, с высокой температурой плавления, нерастворимы в воде. Примеры веществ: Графит, алмаз, кварц, бор.

38 Выращивание кристаллов Кристаллы некоторых веществ, применяемых в домашнем обиходе, можно выращивать дома.

39 Медный купорос Взять стеклянную баночку с горячей водой и понемногу насыпать медный купорос и перемешивать. Продолжать до тех пор, пока раствор станет насыщенным. Взять палочку, на которую посередине прикрепить ниточку с бисеринкой на конце. Опустить бисеринку в раствор медного купороса таким образом, чтобы бусинка оказалась в центре банки, не касаясь дна. Вскоре на конце ниточки начнет расти кристалл. Получится большой красивый кристалл ярко-голубого цвета.

40 Сахар Взять банку, налить в нее горячей воды и растворять в ней сахарный песок, размешивая ложкой. Сахар добавлять до тех пор, пока о Н не станет опускаться на дно и его нельзя будет размешать. Раствор получится прозрачный, светло-желтого цвета. Опустить нитку с бисеринкой. Через два дня на бисеринке начнет расти кристалл, намного крупнее, чем в сол Е ном растворе. Через двенадцать дней можно вынимать кристаллы из раствора.

41 Поваренная соль

42 Что такое «металлы» и «неметаллы»? Металлы - это химические элементы, атомы которых легко отдают электроны внешнего (а некоторые – и предвнешнего) электронного слоя. Атомы металлов всегда содержат небольшое количество электронов на внешнем (наружном) энергетическом уровне, поэтому во время химических реакций являются восстановителями.

43 Сравним распределение электронов в атомах натрия, магния, алюминия Элемент Число электронов на энергетических уровнях 1-й2-й3-й Натрий281 Магний282 Алюминий283

44 Неметаллы Неметаллы – это химические элементы, для атомов которых характерна способность принимать электроны до завершения внешнего слоя. Как правило, у элементов – неметаллов на внешнем слое находится 4 и более электронов, поэтому во время химических реакций они являются, как правило, окислителями.

45 Рассмотрим распределение электронов в атомах фтора, кислорода, азота и фосфора Элемент Число электронов на энергетических уровнях 1-й2-й3-й Фтор27 Кислород26 Азот25 Фосфор285

46 Информационные ресурсы «Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия»