Zoals we al weten, kan materie in drie aggregatietoestanden bestaan: gasvormig, solide En vloeistof. Zuurstof, die zich onder normale omstandigheden in een gasvormige toestand bevindt, wordt bij een temperatuur van -194 ° C omgezet in een blauwachtige vloeistof en bij een temperatuur van -218,8 ° C verandert het in een besneeuwde massa met blauwe kristallen.

Het temperatuurinterval voor het bestaan ​​van een stof in vaste toestand wordt bepaald door de kook- en smeltpunten. vaste stoffen zijn kristallijn En amorf.

Bij amorfe stoffen er is geen vast smeltpunt - bij verhitting worden ze geleidelijk zachter en vloeibaarder. In deze staat zijn er bijvoorbeeld verschillende harsen, plasticine.

Kristallijne stoffen verschillen in de regelmatige rangschikking van de deeltjes waaruit ze zijn samengesteld: atomen, moleculen en ionen, op strikt gedefinieerde punten in de ruimte. Wanneer deze punten worden verbonden door rechte lijnen, ontstaat er een ruimtelijk kader, dit wordt een kristalrooster genoemd. De punten waar de kristaldeeltjes zich bevinden heten rooster knooppunten.

Op de knooppunten van het rooster dat we ons voorstellen, kunnen er ionen, atomen en moleculen zijn. Deze deeltjes oscilleren. Wanneer de temperatuur stijgt, neemt ook de omvang van deze fluctuaties toe, wat leidt tot thermische uitzetting van de lichamen.

Afhankelijk van het type deeltjes dat zich in de knopen van het kristalrooster bevindt en de aard van de verbinding daartussen, worden vier soorten kristalroosters onderscheiden: ionisch, atomair, moleculair En metaal.

Ionisch dergelijke kristalroosters genoemd, op de knooppunten waarvan ionen zich bevinden. Ze worden gevormd door stoffen met een ionische binding, die geassocieerd kunnen worden met zowel eenvoudige ionen Na+, Cl- als complexe SO24-, OH-. Ionische kristalroosters hebben dus zouten, sommige oxiden en hydroxylen van metalen, d.w.z. die stoffen waarin zich een ionische chemische binding bevindt. Laten we eens kijken naar een kristal van natriumchloride, het bestaat uit positief afwisselende Na+ en negatieve CL- ionen, samen vormen ze een rooster in de vorm van een kubus. De bindingen tussen ionen in zo'n kristal zijn extreem stabiel. Hierdoor hebben stoffen met een ionenrooster een relatief hoge sterkte en hardheid, zijn ze vuurvast en niet vluchtig.

nucleair kristalroosters worden dergelijke kristalroosters genoemd, op de knooppunten waarvan er individuele atomen zijn. In dergelijke roosters zijn atomen onderling verbonden door zeer sterke covalente bindingen. Diamant is bijvoorbeeld een van de allotrope modificaties van koolstof.

Stoffen met een atomair kristalrooster komen in de natuur niet veel voor. Deze omvatten kristallijn boor, silicium en germanium, evenals complexe stoffen, bijvoorbeeld die welke siliciumoxide (IV) - SiO2 bevatten: silica, kwarts, zand, bergkristal.

De overgrote meerderheid van stoffen met een atomair kristalrooster heeft zeer hoge smeltpunten (voor diamant is het hoger dan 3500 ° C), dergelijke stoffen zijn sterk en hard, praktisch onoplosbaar.

moleculair dergelijke kristalroosters genoemd, op de knooppunten waarvan zich moleculen bevinden. Chemische bindingen in deze moleculen kunnen ook polair (HCl, H20) of niet-polair (N 2 , O 3) zijn. En hoewel de atomen in de moleculen zijn verbonden door zeer sterke covalente bindingen, werken er zwakke intermoleculaire aantrekkingskrachten tussen de moleculen zelf. Daarom worden stoffen met moleculaire kristalroosters gekenmerkt door een lage hardheid, laag smeltpunt en vluchtigheid.

Voorbeelden van dergelijke stoffen zijn vast water - ijs, vast koolmonoxide (IV) - "droogijs", vast waterstofchloride en waterstofsulfide, vaste eenvoudige stoffen gevormd door één - (edelgassen), twee - (H 2, O 2, CL 2 , N 2, I 2), drie - (O 3), vier - (P 4), acht-atomaire (S 8) moleculen. De overgrote meerderheid van vaste organische verbindingen heeft moleculaire kristalroosters (naftaleen, glucose, suiker).

blog.site, bij volledige of gedeeltelijke kopie van het materiaal is een link naar de bron vereist.

Zoals we weten, bestaat elke stof in de natuur uit kleinere deeltjes. Ze zijn op hun beurt met elkaar verbonden en vormen een bepaalde structuur die de eigenschappen van een bepaalde stof bepaalt.

Atomair is inherent en komt voor bij lage temperaturen en hoge druk. Het is eigenlijk dankzij dit dat metalen en een aantal andere materialen karakteristieke sterkte krijgen.

De structuur van dergelijke stoffen op moleculair niveau lijkt op een kristalrooster, waarbij elk atoom met zijn buur is verbonden door de sterkste verbinding die in de natuur bestaat - een covalente binding. Alle kleinste elementen die structuren vormen, zijn ordelijk en met een zekere periodiciteit gerangschikt. Het atomaire kristalrooster, dat een raster vertegenwoordigt, in de hoeken waarvan atomen zich bevinden, altijd omringd door hetzelfde aantal satellieten, verandert praktisch niet van structuur. Het is algemeen bekend dat de enige manier om de structuur van een puur metaal of legering te veranderen, is door het te verwarmen. Hoe hoger de temperatuur, hoe sterker de bindingen in het rooster.

Met andere woorden, het atomaire kristalrooster is de sleutel tot de sterkte en hardheid van materialen. In dit geval moet er echter rekening mee worden gehouden dat de rangschikking van atomen in verschillende stoffen ook kan verschillen, wat op zijn beurt de mate van sterkte beïnvloedt. Zo verschillen bijvoorbeeld diamant en grafiet, die hetzelfde koolstofatoom in hun samenstelling hebben, sterk van elkaar in sterkte: diamant is op aarde, terwijl grafiet kan exfoliëren en breken. Feit is dat in het kristalrooster van grafiet atomen in lagen zijn gerangschikt. Elke laag lijkt op een honingraat, waarin de koolstofatomen nogal zwak gearticuleerd zijn. Een dergelijke structuur veroorzaakt gelaagde afbrokkeling van potloodstiften: bij breuk laten delen van het grafiet gewoon los. Een ander ding is diamant, waarvan het kristalrooster bestaat uit geëxciteerde koolstofatomen, dat wil zeggen die in staat zijn om 4 sterke bindingen te vormen. Zo'n articulatie vernietigen is gewoon onmogelijk.

De kristalroosters van metalen hebben bovendien bepaalde kenmerken:

1. Roosterperiode- de waarde die de afstand tussen de middelpunten van twee aangrenzende atomen bepaalt, gemeten langs de rand van het rooster. De algemeen aanvaarde aanduiding verschilt niet van die in de wiskunde: a, b, c - respectievelijk de lengte, breedte, hoogte van het rooster. Het is duidelijk dat de afmetingen van de figuur zo klein zijn dat de afstand wordt gemeten in de kleinste meeteenheden - een tiende van een nanometer of angström.

2. K - coördinatienummer. Een indicator die de pakkingsdichtheid van atomen binnen één rooster bepaalt. Dienovereenkomstig is de dichtheid des te groter, des te hoger het getal K. In feite is dit getal het aantal atomen dat zich zo dicht mogelijk bij en op gelijke afstand van het bestudeerde atoom bevindt.

3. Roosterbasis. Ook een grootheid die de roosterdichtheid kenmerkt. Vertegenwoordigt het totale aantal atomen dat behoort tot een bepaalde cel die wordt bestudeerd.

4. Compactheidsfactor: wordt gemeten door het totale volume van het rooster te berekenen, gedeeld door het volume dat wordt ingenomen door alle atomen erin. Net als de vorige twee weerspiegelt deze hoeveelheid de dichtheid van het onderzochte rooster.

We hebben slechts enkele stoffen overwogen die een atomair kristalrooster hebben. Ondertussen zijn het er veel. Ondanks de grote variëteit bevat het kristalatomaire rooster eenheden, altijd verbonden door middel van (polaire of niet-polaire). Bovendien zijn dergelijke stoffen praktisch onoplosbaar in water en worden ze gekenmerkt door een lage thermische geleidbaarheid.

In de natuur zijn er drie soorten kristalroosters: op het lichaam gecentreerd kubisch, op het gezicht gecentreerd kubisch, dicht opeengepakt zeshoekig.

Vaste stoffen hebben in de regel een kristallijne structuur. Het wordt gekenmerkt door de juiste rangschikking van deeltjes op strikt gedefinieerde punten in de ruimte. Wanneer deze punten mentaal met elkaar zijn verbonden door elkaar snijdende rechte lijnen, wordt een ruimtelijk frame gevormd, dat wordt genoemd kristalrooster.

De punten waar de deeltjes worden geplaatst heten rooster knooppunten. De knopen van een denkbeeldig rooster kunnen ionen, atomen of moleculen bevatten. Ze maken oscillerende bewegingen. Met een toename van de temperatuur neemt de amplitude van oscillaties toe, wat zich manifesteert in de thermische uitzetting van lichamen.

Afhankelijk van het type deeltjes en de aard van de verbinding daartussen, worden vier soorten kristalroosters onderscheiden: ionisch, atomair, moleculair en metallisch.

Kristalroosters bestaande uit ionen worden ionisch genoemd. Ze worden gevormd door stoffen met ionische bindingen. Een voorbeeld is het natriumchloridekristal, waarin, zoals reeds opgemerkt, elk natriumion is omgeven door zes chloride-ionen en elk chloride-ion door zes natriumionen. Deze opstelling komt overeen met de dichtste pakking als de ionen worden weergegeven als ballen die in een kristal zijn geplaatst. Heel vaak worden kristalroosters afgebeeld zoals getoond in Fig, waar alleen de onderlinge rangschikking van deeltjes wordt aangegeven, maar niet hun grootte.

Het aantal dichtstbijzijnde naburige deeltjes dat dicht bij een bepaald deeltje in een kristal of in een enkel molecuul ligt, wordt genoemd coördinatiegetal.

In het natriumchloriderooster zijn de coördinatiegetallen van beide ionen gelijk aan 6. Dus in een natriumchloridekristal is het onmogelijk om afzonderlijke zoutmoleculen te isoleren. Ze zijn niet hier. Het hele kristal moet worden beschouwd als een gigantisch macromolecuul dat bestaat uit een gelijk aantal Na + en Cl - -ionen, Na n Cl n , waarbij n een groot aantal is. De bindingen tussen ionen in zo'n kristal zijn erg sterk. Stoffen met een ionenrooster hebben daardoor een relatief hoge hardheid. Ze zijn vuurvast en hebben een lage vluchtigheid.

Het smelten van ionische kristallen leidt tot een schending van de geometrisch correcte oriëntatie van de ionen ten opzichte van elkaar en een afname van de sterkte van de binding daartussen. Daarom geleiden hun smelten elektrische stroom. Ionische verbindingen zijn in de regel goed oplosbaar in vloeistoffen die bestaan ​​uit polaire moleculen, zoals water.

Kristalroosters, op de knooppunten waarvan er individuele atomen zijn, worden atomair genoemd. Atomen in dergelijke roosters zijn onderling verbonden door sterke covalente bindingen. Een voorbeeld is diamant, een van de modificaties van koolstof. Een diamant is opgebouwd uit koolstofatomen, elk gebonden aan vier aangrenzende atomen. Het coördinatiegetal van koolstof in diamant is 4 . In het rooster van diamant, zoals in het rooster van natriumchloride, zijn er geen moleculen. Het hele kristal moet worden beschouwd als een gigantisch molecuul. Het atomaire kristalrooster is kenmerkend voor vast boor, silicium, germanium en verbindingen van bepaalde elementen met koolstof en silicium.

Kristalroosters bestaande uit moleculen (polaire en niet-polaire) worden moleculair genoemd.

Moleculen in dergelijke roosters zijn onderling verbonden door relatief zwakke intermoleculaire krachten. Daarom hebben stoffen met een moleculair rooster een lage hardheid en lage smeltpunten, zijn ze onoplosbaar of slecht oplosbaar in water, hun oplossingen geleiden bijna geen elektrische stroom. Het aantal anorganische stoffen met een moleculair rooster is klein.

Voorbeelden hiervan zijn ijs, vast koolmonoxide (IV) ("droogijs"), vaste waterstofhalogeniden, vaste eenvoudige stoffen gevormd door één- (edelgassen), twee- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2 , O 2, N 2), drie- (O 3), vier- (P 4), acht- (S 8) atomaire moleculen. Het moleculaire kristalrooster van jodium wordt getoond in Fig. . De meeste kristallijne organische verbindingen hebben een moleculair rooster.

Onderwerpen van de USE-codeerder: Stoffen van moleculaire en niet-moleculaire structuur. Type kristalrooster. De afhankelijkheid van de eigenschappen van stoffen van hun samenstelling en structuur.

Moleculaire kinetische theorie

Alle moleculen zijn opgebouwd uit kleine deeltjes die atomen worden genoemd. Alle momenteel ontdekte atomen zijn verzameld in het periodiek systeem.

Atoom is het kleinste, chemisch ondeelbare deeltje van een stof dat zijn chemische eigenschappen behoudt. Atomen verbinden met elkaar chemische bindingen. We hebben eerder overwogen a. Zorg ervoor dat je de theorie over het onderwerp bestudeert: Soorten chemische bindingen, voordat je dit artikel bestudeert!

Laten we nu eens kijken hoe deeltjes in materie kunnen combineren.

Afhankelijk van de locatie van de deeltjes ten opzichte van elkaar, kunnen de eigenschappen van de stoffen die ze vormen sterk variëren. Dus, als de deeltjes van elkaar verwijderd zijn lange weg(de afstand tussen de deeltjes is veel groter dan de grootte van de deeltjes zelf), ze hebben praktisch geen interactie met elkaar, ze bewegen willekeurig en continu in de ruimte, dan hebben we te maken met gas- .

Als de deeltjes zich bevinden dichtbij voor elkaar, maar chaotisch, meer communiceren met elkaar, maakt intense oscillerende bewegingen in de ene positie, maar kan naar een andere positie springen, dan is dit een model van de structuur vloeistoffen .

Als de deeltjes zich bevinden dichtbij voor elkaar, maar meer ordelijk, En meer interactie onderling, maar bewegen alleen binnen één evenwichtspositie, praktisch zonder naar een andere te gaan positie waar we mee te maken hebben solide .

De meeste bekende chemicaliën en mengsels kunnen in vaste, vloeibare en gasvormige toestand voorkomen. Het eenvoudigste voorbeeld is: water. Onder normale omstandigheden is het vloeistof, bij 0 o C bevriest het - het gaat van een vloeibare toestand naar solide, en bij 100 ° C kookt het - gaat in gasfase- waterdamp. Tegelijkertijd zijn veel stoffen onder normale omstandigheden gassen, vloeistoffen of vaste stoffen. Zo is lucht, een mengsel van stikstof en zuurstof, onder normale omstandigheden een gas. Maar bij hoge druk en lage temperatuur condenseren stikstof en zuurstof en komen ze in de vloeibare fase terecht. Vloeibare stikstof wordt actief gebruikt in de industrie. soms geïsoleerd plasma, net zoals vloeibare kristallen, als afzonderlijke fasen.

Veel eigenschappen van afzonderlijke stoffen en mengsels worden verklaard door: de onderlinge rangschikking van deeltjes in de ruimte ten opzichte van elkaar!

Dit artikel beschouwt: eigenschappen van vaste stoffen, afhankelijk van hun structuur. Fysische basiseigenschappen van vaste stoffen: smeltpunt, elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid, mechanische sterkte, plasticiteit, enz.

Smelttemperatuur is de temperatuur waarbij een stof verandert van vast naar vloeibaar en vice versa.

is het vermogen van een stof om te vervormen zonder te breken.

Elektrische geleiding is het vermogen van een stof om stroom te geleiden.

Stroom is de geordende beweging van geladen deeltjes. Stroom kan dus alleen worden geleid door stoffen waarin bewegende geladen deeltjes. Afhankelijk van het vermogen om stroom te geleiden, worden stoffen verdeeld in geleiders en diëlektrica. Geleiders zijn stoffen die stroom kunnen geleiden (d.w.z. ze bevatten mobiel geladen deeltjes). Diëlektrica zijn stoffen die praktisch geen stroom geleiden.

In een vaste stof kunnen de deeltjes van een stof worden gelokaliseerd chaotisch, of ordelijker over. Als de deeltjes van een vaste stof zich in de ruimte bevinden chaotisch, de stof heet amorf. Voorbeelden van amorfe stoffen - steenkool, micaglas.

Als de deeltjes van een vaste stof op een ordelijke manier in de ruimte zijn gerangschikt, d.w.z. vorm herhalende driedimensionale geometrische structuren, zo'n substantie wordt genoemd kristal, en de structuur zelf kristalrooster . De meeste van de ons bekende stoffen zijn kristallen. De deeltjes zelf bevinden zich in knooppunten kristal rooster.

Kristallijne stoffen onderscheiden zich met name door: type chemische binding tussen deeltjes in een kristal - atomair, moleculair, metallisch, ionisch; volgens de geometrische vorm van de eenvoudigste cel van het kristalrooster - kubisch, zeshoekig, enz.

Afhankelijk van soort deeltjes die een kristalrooster vormen , zich onderscheiden atomaire, moleculaire, ionische en metallische kristalstructuur .

Atoomkristalrooster

Een atomair kristalrooster wordt gevormd wanneer er atomen. Atomen zijn met elkaar verbonden covalente chemische bindingen. Dienovereenkomstig zal zo'n kristalrooster zeer duurzaam, het is niet gemakkelijk om het te vernietigen. Een atomair kristalrooster kan worden gevormd door atomen met een hoge valentie, d.w.z. met een groot aantal bindingen met naburige atomen (4 of meer). In de regel zijn dit niet-metalen: eenvoudige stoffen - silicium, boor, koolstof (allotrope modificaties van diamant, grafiet) en hun verbindingen (boorkoolstof, silicium (IV) oxide, enz..). Aangezien een overwegend covalente chemische binding optreedt tussen niet-metalen, vrije elektronen(evenals andere geladen deeltjes) in stoffen met een atomair kristalrooster in de meeste gevallen niet. Daarom zijn deze stoffen meestal: geleiden elektriciteit zeer slecht, d.w.z. zijn diëlektrica. Dit zijn algemene patronen, waarop een aantal uitzonderingen zijn.

Communicatie tussen deeltjes in atomaire kristallen: .

Op de knopen van het kristal met atomaire kristalstructuur gerangschikt atomen.

fase staat: atomaire kristallen onder normale omstandigheden: in de regel vaste stoffen.

stoffen, die atomaire kristallen vormen in de vaste toestand:

1. eenvoudige stoffen hoge valentie (gelegen in het midden van het periodiek systeem): boor, koolstof, silicium, enz.
2. Complexe stoffen gevormd door deze niet-metalen: silica (siliciumoxide, kwartszand) Si02; siliciumcarbide (korund) SiC; boorcarbide, boornitride, enz.

Fysische eigenschappen van stoffen met een atomair kristalrooster:

— kracht;

- vuurvastheid (hoog smeltpunt);

- lage elektrische geleidbaarheid;

- lage thermische geleidbaarheid;

— chemische inertie (inactieve stoffen);

- onoplosbaarheid in oplosmiddelen.

Moleculair kristalrooster is een rooster waarvan de knooppunten zijn moleculen. houden de moleculen in het kristal zwakke krachten van intermoleculaire aantrekkingskracht (van der Waals krachten, waterstofbruggen of elektrostatische aantrekking). Dienovereenkomstig is een dergelijk kristalrooster in de regel vrij gemakkelijk te vernietigen. Stoffen met een moleculair kristalrooster - dun, breekbaar. Hoe groter de aantrekkingskracht tussen moleculen, hoe hoger het smeltpunt van de stof. In de regel zijn de smeltpunten van stoffen met een moleculair kristalrooster niet hoger dan 200-300K. Daarom bestaan ​​​​onder normale omstandigheden de meeste stoffen met een moleculair kristalrooster in de vorm gassen of vloeistoffen. Het moleculaire kristalrooster wordt in de regel in vaste vorm gevormd door zuren, oxiden van niet-metalen, andere binaire verbindingen van niet-metalen, eenvoudige stoffen die stabiele moleculen vormen (zuurstof O 2, stikstof N 2, water H 2 O , enz.), organische stoffen. In de regel zijn dit stoffen met een covalente polaire (zelden niet-polaire) binding. Omdat elektronen zijn betrokken bij chemische bindingen, stoffen met een moleculair kristalrooster - diëlektrica, slechte warmtegeleiders.

Communicatie tussen deeltjes in moleculaire kristallen: m intermoleculaire, elektrostatische of intermoleculaire aantrekkingskrachten.

Op de knopen van het kristal met moleculaire kristalstructuur gerangschikt moleculen.

fase staat: moleculaire kristallen onder normale omstandigheden: gassen, vloeistoffen en vaste stoffen.

stoffen, vormend in de vaste toestand moleculaire kristallen:

1. Eenvoudige niet-metalen stoffen die kleine, sterke moleculen vormen (02, N2, H2, S8 en andere);
2. Complexe stoffen (verbindingen van niet-metalen) met covalente polaire bindingen (behalve voor oxiden van silicium en boor, verbindingen van silicium en koolstof) - water H 2 O, zwaveloxide SO 3, enz.
3. Monoatomaire zeldzame gassen (helium, neon, argon, krypton en etc.);
4. De meeste organische stoffen die geen ionische bindingen hebben — methaan CH 4, benzeen C 6 H 6, enz.

Fysieke eigenschappen stoffen met een moleculair kristalrooster:

- smeltbaarheid (laag smeltpunt):

— hoge samendrukbaarheid;

- moleculaire kristallen in vaste vorm, evenals in oplossingen en smelten, geleiden geen stroom;

- fasetoestand onder normale omstandigheden - gassen, vloeistoffen, vaste stoffen;

— hoge volatiliteit;

- lage hardheid.

Ionisch kristalrooster

Als er geladen deeltjes zijn op de knopen van het kristal - ionen, we kunnen praten over ionisch kristalrooster . In de regel wisselen ionische kristallen elkaar af positieve ionen(kationen) en negatieve ionen(anionen), zodat de deeltjes in het kristal behouden blijven krachten van elektrostatische aantrekking . Afhankelijk van het type kristal en het type ionen dat het kristal vormt, kunnen dergelijke stoffen vrij sterk en taai. In vaste toestand zijn er in de regel geen mobiele geladen deeltjes in ionische kristallen. Maar wanneer het kristal wordt opgelost of gesmolten, komen de ionen vrij en kunnen ze bewegen onder invloed van een extern elektrisch veld. Die. geleiden huidige alleen oplossingen of smelten ionische kristallen. Het ionische kristalrooster is kenmerkend voor stoffen met ionische chemische binding. Voorbeelden dergelijke stoffen zout NaCl calciumcarbonaat- CaCO 3, enz. Het ionische kristalrooster wordt in de regel gevormd in de vaste fase zouten, basen, evenals metaaloxiden en binaire verbindingen van metalen en niet-metalen.

Communicatie tussen deeltjes in ionische kristallen: .

Op de knopen van het kristal met een ionenrooster ionen.

fase staat: ionische kristallen onder normale omstandigheden: meestal vaste stoffen.

Chemische substanties met een ionisch kristalrooster:

1. Zouten (organisch en anorganisch), inclusief ammoniumzouten (bijvoorbeeld, ammoniumchloride NH4Cl);
2. gronden;
3. metaaloxiden;
4. Binaire verbindingen die metalen en niet-metalen bevatten.

Fysische eigenschappen van stoffen met een ionische kristalstructuur:

- hoog smeltpunt (vuurvast);

- oplossingen en smelten van ionische kristallen - stroomgeleiders;

- de meeste verbindingen zijn oplosbaar in polaire oplosmiddelen (water);

- vaste fase in de meeste verbindingen onder normale omstandigheden.

En ten slotte worden metalen gekenmerkt door een speciaal soort ruimtelijke structuur - metalen kristalrooster, die aanstaande is metalen chemische binding: . Metaalatomen houden valentie-elektronen nogal zwak vast. In een kristal gevormd door een metaal vinden gelijktijdig de volgende processen plaats: sommige atomen doneren elektronen en worden positief geladen ionen; deze elektronen bewegen willekeurig in het kristal; sommige elektronen worden aangetrokken door de ionen. Deze processen vinden gelijktijdig en willekeurig plaats. Op deze manier, ionen verschijnen , zoals bij de vorming van een ionische binding, en gemeenschappelijke elektronen worden gevormd zoals bij de vorming van een covalente binding. Vrije elektronen bewegen willekeurig en continu door het volume van het kristal, zoals een gas. Daarom worden ze soms elektron gas ". Door de aanwezigheid van een groot aantal mobiele geladen deeltjes kunnen metalen geleiden elektriciteit, warmte. Het smeltpunt van metalen varieert sterk. Metalen worden ook gekenmerkt eigenaardige metaalglans, kneedbaarheid, d.w.z. het vermogen om van vorm te veranderen zonder vernietiging onder sterke mechanische belasting, tk. chemische bindingen worden niet verbroken.

Communicatie tussen deeltjes : .

Op de knopen van het kristal met metalen rooster metaalionen en atomen.

fase staat: metalen onder normale omstandigheden: meestal vaste stoffen(uitzondering - kwik, vloeibaar onder normale omstandigheden).

Chemische substanties met een metalen kristalrooster - eenvoudige stoffen - metalen.

Fysische eigenschappen van stoffen met een metaalkristalrooster:

– hoge thermische en elektrische geleidbaarheid;

- kneedbaarheid en plasticiteit;

- metaalglans;

— metalen zijn over het algemeen onoplosbaar in oplosmiddelen;

De meeste metalen zijn onder normale omstandigheden vaste stoffen.

Vergelijking van de eigenschappen van stoffen met verschillende kristalroosters

Het type kristalrooster (of de afwezigheid van een kristalrooster) maakt het mogelijk om de fysieke basiseigenschappen van een stof te evalueren. Voor een benaderende vergelijking van de typische fysische eigenschappen van verbindingen met verschillende kristalroosters, is het erg handig om chemicaliën te gebruiken met: karakteristieke eigenschappen. Voor een moleculair rooster, bijvoorbeeld, kooldioxide, voor het atomaire kristalrooster - diamant, voor metaal - koper, en voor het ionische kristalrooster - zout, natriumchloride NaCl.

Een samenvattende tabel over de structuren van eenvoudige stoffen gevormd door chemische elementen uit de hoofdsubgroepen van het periodiek systeem (de elementen van de secundaire subgroepen zijn metalen, daarom hebben ze een metallisch kristalrooster).

De laatste tabel van de relatie van de eigenschappen van stoffen met de structuur:

Terug vooruit

Aandacht! Het diavoorbeeld is alleen voor informatieve doeleinden en geeft mogelijk niet de volledige omvang van de presentatie weer. Als u geïnteresseerd bent in dit werk, download dan de volledige versie.

Lestype: Gecombineerd.

Het doel van de les: Voorwaarden scheppen voor de vorming van het vermogen van leerlingen om een ​​causale afhankelijkheid van de fysische eigenschappen van stoffen vast te stellen van het type chemische binding en het type kristalrooster, om het type kristalrooster te voorspellen op basis van de fysische eigenschappen van een stof.

Lesdoelen:

• Om concepten te vormen van de kristallijne en amorfe toestand van vaste stoffen, om studenten kennis te laten maken met verschillende soorten kristalroosters, om de afhankelijkheid van de fysieke eigenschappen van een kristal vast te stellen van de aard van de chemische binding in het kristal en het type kristalrooster, leerlingen basisideeën geven over de invloed van de aard van chemische bindingen en soorten kristalroosters op de eigenschappen van een stof.
• De vorming van het wereldbeeld van studenten voortzetten, de wederzijdse invloed van de componenten van de geheel-structurele deeltjes van stoffen beschouwen, waardoor nieuwe eigenschappen verschijnen, het vermogen cultiveren om hun onderwijswerk te organiseren, de regels van in een team werken.
• De cognitieve interesse van schoolkinderen ontwikkelen door gebruik te maken van probleemsituaties;

Apparatuur: Periodiek systeem van D.I. Mendelejev, collectie "Metalen", niet-metalen: zwavel, grafiet, rode fosfor, kristallijn silicium, jodium; Presentatie "Soorten kristalroosters", modellen van verschillende soorten kristalroosters (zout, diamant en grafiet, koolstofdioxide en jodium, metalen), monsters van kunststoffen en producten daarvan, glas, plasticine, computer, projector.

Tijdens de lessen

1. Organisatorisch moment.

De leraar begroet de leerlingen, corrigeert de afwezigen.

2. Controleren van kennis over onderwerpen "Chemische binding. De mate van oxidatie”.

Zelfstandig werken (15 minuten)

3. Nieuw materiaal leren.

De leraar kondigt het onderwerp van de les en het doel van de les aan. (Dia 1,2)

De leerlingen schrijven de datum en het onderwerp van de les in hun schrift.

Kennis update.

De leraar stelt de klas vragen:

1. Welke soorten deeltjes ken je? Hebben ionen, atomen en moleculen ladingen?
2. Welke soorten chemische bindingen ken je?
3. Wat zijn de aggregatietoestanden van stoffen?

Docent:“Elke stof kan gas, vloeibaar en vast zijn. Bijvoorbeeld water. Onder normale omstandigheden is het een vloeistof, maar het kan ook stoom en ijs zijn. Of zuurstof is onder normale omstandigheden een gas, bij een temperatuur van -1940 C verandert het in een blauwe vloeistof en bij een temperatuur van -218,8 ° C stolt het tot een sneeuwachtige massa bestaande uit blauwe kristallen. In deze les gaan we kijken naar de vaste toestand van stoffen: amorf en kristallijn. (Dia 3)

Docent: amorfe stoffen hebben geen duidelijk smeltpunt - bij verhitting worden ze geleidelijk zachter en vloeibaar. Amorfe stoffen zijn bijvoorbeeld chocolade, die zowel in de handen als in de mond smelt; kauwgom, plasticine, was, plastic (voorbeelden van dergelijke stoffen worden getoond). (dia 7)

Kristallijne stoffen hebben een duidelijk smeltpunt en, belangrijker nog, worden gekenmerkt door de juiste rangschikking van deeltjes op strikt gedefinieerde punten in de ruimte. (Dia's 5,6) Wanneer deze punten worden verbonden door rechte lijnen, wordt een ruimtelijk frame gevormd, een kristalrooster genoemd. De punten waarop kristaldeeltjes zich bevinden, worden roosterknooppunten genoemd.

De leerlingen noteren de definitie in hun schrift: “Een kristalrooster is een verzameling punten in de ruimte waarin de deeltjes die een kristal vormen zich bevinden. De punten waar de deeltjes van het kristal zich bevinden, worden de knooppunten van het rooster genoemd.

Afhankelijk van welke soorten deeltjes zich in de knopen van dit rooster bevinden, zijn er 4 soorten roosters. (Dia 8) Als er ionen zijn in de knopen van het kristalrooster, dan wordt zo'n rooster ionisch genoemd.

De docent stelt vragen aan de leerlingen:

- Wat worden kristalroosters genoemd, in de knooppunten waarvan er atomen, moleculen zijn?

Maar er zijn kristalroosters, in de knopen waarvan er zowel atomen als ionen zijn. Dergelijke roosters worden metaal genoemd.

Nu gaan we de tabel invullen: "Kristalroosters, soort binding en eigenschappen van stoffen." Tijdens het invullen van de tabel zullen we de relatie leggen tussen het type rooster, het type verbinding tussen deeltjes en de fysieke eigenschappen van vaste stoffen.

Overweeg het 1e type kristalrooster, dat ionisch wordt genoemd. (dia 9)

Wat is de chemische binding in deze stoffen?

Kijk naar het ionische kristalrooster (een model van zo'n rooster wordt getoond). Op de knooppunten zijn positief en negatief geladen ionen. Een natriumchloridekristal bestaat bijvoorbeeld uit positieve natriumionen en negatieve chloride-ionen in een kubusvormig rooster. Stoffen met een ionisch kristalrooster omvatten zouten, oxiden en hydroxiden van typische metalen. Stoffen met een ionisch kristalrooster hebben een hoge hardheid en sterkte, zijn vuurvast en niet-vluchtig.

Docent: De fysische eigenschappen van stoffen met een atomair kristalrooster zijn dezelfde als die van stoffen met een ionisch kristalrooster, maar vaak in superlatieven - heel hard, heel sterk. Diamant, waarin het atomaire kristalrooster de hardste substantie is van alle natuurlijke substanties. Het dient als een standaard voor hardheid, die volgens een 10-puntensysteem wordt beoordeeld met de hoogste score van 10. (Slide 10). Volgens dit type kristalrooster voert u zelf de nodige informatie in de tabel in, nadat u onafhankelijk met het leerboek hebt gewerkt.

Docent: Laten we eens kijken naar het 3e type kristalrooster, dat metaal wordt genoemd. (Dia's 11,12) Op de knooppunten van zo'n rooster bevinden zich atomen en ionen, waartussen elektronen vrij bewegen en ze tot één geheel binden.

Een dergelijke interne structuur van metalen bepaalt hun karakteristieke fysieke eigenschappen.

Docent: Welke fysische eigenschappen van metalen ken je? (ductiliteit, plasticiteit, elektrische en thermische geleidbaarheid, metaalglans).

Docent: In welke groepen zijn alle stoffen ingedeeld naar structuur? (Dia 12)

Overweeg het type kristalrooster dat wordt bezeten door bekende stoffen als water, koolstofdioxide, zuurstof, stikstof en andere. Het heet moleculair. (Dia 14)

Welke deeltjes bevinden zich op de knopen van dit rooster?

De chemische binding in de moleculen die zich op de roosterplaatsen bevinden, kan zowel covalent polair als covalent niet-polair zijn. Ondanks het feit dat de atomen in het molecuul zijn gebonden door zeer sterke covalente bindingen, zijn er zwakke intermoleculaire aantrekkingskrachten tussen de moleculen zelf. Stoffen met een moleculair kristalrooster hebben daarom een ​​lage hardheid, een laag smeltpunt en zijn vluchtig. Wanneer gasvormige of vloeibare stoffen onder bijzondere omstandigheden vaste stoffen worden, hebben ze een moleculair kristalrooster. Voorbeelden van dergelijke stoffen kunnen vast water zijn - ijs, vast koolstofdioxide - droogijs. Zo'n rooster heeft naftaleen, dat wordt gebruikt om wollen producten te beschermen tegen motten.

– Welke eigenschappen van het moleculaire kristalrooster bepalen het gebruik van naftaleen? (wisselvalligheid). Zoals je kunt zien, kan het moleculaire kristalrooster niet alleen vast zijn, maar eenvoudig stoffen: edelgassen, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, witte fosfor P 4, but en complex: vast water, vast waterstofchloride en waterstofsulfide. De meeste vaste organische verbindingen hebben moleculaire kristalroosters (naftaleen, glucose, suiker).

De roosterplaatsen bevatten niet-polaire of polaire moleculen. Ondanks het feit dat de atomen in de moleculen zijn gebonden door sterke covalente bindingen, werken zwakke krachten van intermoleculaire interactie tussen de moleculen zelf.

Conclusie: Stoffen zijn kwetsbaar, hebben een lage hardheid, laag smeltpunt, vluchtig.

Vraag: Welk proces wordt sublimatie of sublimatie genoemd?

Antwoord: De overgang van een stof van een vaste toestand van aggregatie onmiddellijk naar een gasvormige toestand, waarbij de vloeibare toestand wordt omzeild, wordt genoemd sublimatie of sublimatie.

Demonstratie van ervaring: jodiumsublimatie

Daarna noemen de leerlingen om de beurt de informatie die ze in de tabel hebben opgeschreven.

Kristalroosters, soort binding en eigenschappen van stoffen.

Roostertype:	Soorten deeltjes op roosterplaatsen	Communicatietype: tussen deeltjes	Voorbeelden van stoffen	Fysische eigenschappen van stoffen
Ionisch	ionen	Ionisch - sterke binding	Zouten, halogeniden (IA, IIA), oxiden en hydroxiden van typische metalen	Stevig, sterk, niet-vluchtig, broos, vuurvast, veel oplosbaar in water, smelten geleiden elektriciteit;
atoom	atomen	1. Covalent niet-polair - de binding is erg sterk 2. Covalent polair - de binding is erg sterk	Eenvoudige stoffen maar: diamant (C), grafiet (C), boor (B), silicium (Si). Complexe stoffen : aluminiumoxide (Al 2 O 3), siliciumoxide (IV) - SiO 2	Zeer hard, zeer vuurvast, sterk, niet-vluchtig, onoplosbaar in water
moleculair	moleculen	Tussen moleculen - zwakke krachten intermoleculaire aantrekkingskracht, maar binnenin moleculen - een sterke covalente binding	Vaste stoffen onder speciale omstandigheden, die onder normale omstandigheden gassen of vloeistoffen zijn (02, H2, Cl2, N2, Br2, H20, C02, HCl); zwavel, witte fosfor, jodium; organisch materiaal	Breekbaar, vluchtig, smeltbaar, in staat tot sublimatie, hebben een kleine hardheid
metaal	atoom ionen	Metaal - verschillende sterkte	Metalen en legeringen	Kneedbaar, hebben glans, taaiheid, warmte en elektrische geleiding;

Docent: Wat kunnen we concluderen uit het werk dat op tafel is gedaan?

Conclusie 1: De fysische eigenschappen van stoffen zijn afhankelijk van het type kristalrooster. Samenstelling van een stof → Type chemische binding → Type kristalrooster → Eigenschappen van stoffen . (Dia 18).

Vraag: Welk type kristalrooster van bovenstaande komt niet voor in eenvoudige stoffen?

Antwoord: Ionische kristalroosters.

Vraag: Welke kristalroosters zijn typerend voor eenvoudige stoffen?

Antwoord: Voor eenvoudige stoffen - metalen - een metallisch kristalrooster; voor niet-metalen - atomair of moleculair.

Werken met het periodiek systeem van D.I. Mendelejev.

Vraag: Waar zijn de metalen elementen in het periodiek systeem en waarom? Elementen zijn niet-metalen en waarom?

Antwoord : Als we een diagonaal van boor naar astatine tekenen, dan zullen er in de linkerbenedenhoek van deze diagonaal metalen elementen zijn, omdat. op het laatste energieniveau bevatten ze één tot drie elektronen. Dit zijn de elementen I A, II A, III A (behalve boor), evenals tin en lood, antimoon en alle elementen van secundaire subgroepen.

Niet-metalen elementen bevinden zich in de rechterbovenhoek van deze diagonaal, omdat op het laatste energieniveau bevatten vier tot acht elektronen. Dit zijn de elementen IV A, VA, VI A, VII A, VIII A en boor.

Docent: Laten we niet-metalen elementen zoeken waarin eenvoudige stoffen een atomair kristalrooster hebben (Antwoord: C, B, Si) en moleculair ( Antwoord: N, S, O , halogenen en edelgassen )

Docent: Formuleer een conclusie over hoe je het type kristalrooster van een enkelvoudige stof kunt bepalen, afhankelijk van de positie van de elementen in het Periodiek systeem van D.I. Mendelejev.

Antwoord: Voor metalen elementen in I A, II A, IIIA (behalve boor), evenals tin en lood, en alle elementen van secundaire subgroepen in een eenvoudige substantie, is het roostertype metallisch.

Voor niet-metalen elementen IV A en boor in een eenvoudige stof is het kristalrooster atomair; en de elementen V A, VI A, VII A, VIII A in eenvoudige stoffen hebben een moleculair kristalrooster.

We werken verder met de ingevulde tabel.

Docent: Kijk goed naar de tafel. Welk patroon wordt waargenomen?

We luisteren aandachtig naar de antwoorden van de leerlingen, waarna we samen met de klas een conclusie trekken. Conclusie 2 (dia 17)

4. Bevestiging van het materiaal.

Test (zelfcontrole):

Stoffen met een moleculair kristalrooster, in de regel:
a) Vuurvast en zeer oplosbaar in water;
b) Smeltbaar en vluchtig
c) Vast en elektrisch geleidend
d) Thermisch geleidend en plastic

Het begrip "molecuul" is niet van toepassing op de structurele eenheid van een stof:
water
b) Zuurstof
c) Diamant
d) Ozon

Het atomaire kristalrooster is kenmerkend voor:
a) Aluminium en grafiet
b) Zwavel en jodium
c) Siliciumoxide en natriumchloride
d) Diamant en boor

Als een stof goed oplosbaar is in water, een hoog smeltpunt heeft en elektrisch geleidend is, dan is het kristalrooster:
a) Moleculair
b) Nucleair
c) Ionisch
d) metaal

5. Reflectie.

6. Huiswerk.

Beschrijf elk type kristalrooster volgens het plan: Wat zit er in de knopen van het kristalrooster, structurele eenheid → Type chemische binding tussen de deeltjes van het knooppunt → Krachten van interactie tussen de deeltjes van het kristal → Fysische eigenschappen door de kristalrooster → Geaggregeerde toestand van materie onder normale omstandigheden → Voorbeelden.

Volgens de formules van de gegeven stoffen: SiC, CS 2 , NaBr, C 2 H 2 - bepaal het type kristalrooster (ionisch, moleculair) van elke verbinding en beschrijf op basis hiervan de verwachte fysische eigenschappen van elk van de vier stoffen.