Урок 59 Тема. Будова твердих речовин. Типи кристалічних ґраток. - Хімія 8 клас - Середня школа - Каталог статей - Учительська світлиця
Головна » Статті » Середня школа » Хімія 8 клас

Урок 59 Тема. Будова твердих речовин. Типи кристалічних ґраток.
 
Урок 59
Тема. Будова твердих речовин. Типи кристалічних ґраток.
мета: ознайомити з будовою твердих речовин, визначити 
особливості аморфних та кристалічних речовин, сфор ‑
мувати поняття про кристалічні ґратки та їх типи, роз ‑
глянути класифікацію кристалічних речовин за типом 
кристалічної ґратки, виявити залежність між будовою 
кристалічних речовин та їх фізичними властивостями; 
сформувати  навички  визначення  типу  кристалічної 
ґратки речовини за її фізичними властивостями.
обладнання: Періодична система хімічних лементів Д.  І.   Менделєє‑
ва, таблиця електронегативностей хімічних елемен ‑
тів, моделі кристалічних ґраток алмазу, графіту, на ‑
трій хлориду.
Базові поняття 
та терміни:
хімічний зв’язок, ковалентний полярний і неполярний 
зв’язки, йонний зв’язок, електронегативність, крис ‑
талічна ґратка:  атомна, молекулярна, йонна, металічна.
Тип уроку: комбінований.
методи  
навчання:
пояснювально ‑ілюстративні  —  бесіда, розповідь і де‑
монстрації; самостійні, інтерактивні; репродуктивні, 
частково‑пошукові, проблемні; методи контролю.
структура уроку
I. Організаційний етап ................................. 1 хв.
II. Перевірка домашнього завдання ....................... 10 хв.
ІII. Актуалізація опорних знань ........................... 5 хв.
ІV. Вивчення нового матеріалу ........................... 23 хв.
1.   Поняття про кристалічну й аморфну будову твердих речовин.
2.   Типи кристалічних ґраток.
V. Узагальнення та систематизація знань .................. 3 хв.
VI. Домашнє завдання ................................... 1 хв.
VII. Підбиття підсумків уроку ............................ 2 хв.
хід уроку
I.   о рганізаційний етап
Привітання. Створення робочої атмосфери.
II.  Перевірка домашнього завдання
1.   Бесіда.   f
1) Дайте визначення поняття «ступінь окиснення».
2) Чому дорівнює ступінь окиснення елементів у простих речовинах?
3) Чому дорівнює ступінь окиснення Оксигену, Гідрогену, Флуору
в сполуках?
4) Чому дорівнює сума ступенів окиснення різних елементів у сполуці?
2.   Перевірочна робота за темою «Ступінь окиснення».   f
Варіант 1
1. Складіть формули оксидів Хлору, якщо Хлор в них має ступені
окиснення +3, +5, +7.
2. Визначте ступені окиснення елементів у речовинах: AlF
3
, NO23,
CaS, KP3
, I
2
. Дайте назви цим сполукам.
Варіант 2
1. Складіть формули оксидів Хрому, якщо Хром в них має ступені
окиснення +2, +3, +6.
2. Визначте ступені окиснення елементів у речовинах: BaCl
2
, MgS,
Cl O
27, FeI
3
, N
2
. Дайте назви цим сполукам.
ІII.  актуалізація опорних знань
У звичайному житті ми маємо справу не з окремими атомами та мо-лекулами, а з речовинами, що складаються з великої кількості части -нок — атомів, молекул, йонів, — що взаємодіють одна з одною.
Бесіда   f
1) У яких агрегатних станах можуть перебувати речовини?
2) Яку будову мають газоподібні речовини?
3) Якими є відстані між частинками в газоподібних, рідких та твердих
речовинах?
4) У якому агрегатному стані взаємодія між частиками максимальна?
5) У якому порядку розташовуються частинки у твердих речовинах?
— Більшість речовин, що нас оточують, перебувають у твердому агре-гатному стані. Учитель формулює тему уроку і просить учнів поміркувати
над питаннями, що записані на дошці:
• Які частинки можуть складати тверді речовини? Чи залежить
це від типу хімічного зв’язку в сполуках?
• Чи залежать фізичні властивості речовин від типу частинок, з яких
вони складаються? Яким чином?
Пропозиції учнів заслуховуються і стисло записуються на дошці.
Учитель повідомляє, що протягом уроку саме ці питання будуть детально
розглянуті.
ІV. вивчення нового матеріалу
1. Поняття про кристалічну й аморфну будову
твердих речовин.
Розповідь учителя   f
Тверді речовини дуже різноманітні за своїми властивостями: вони ма-ють різний колір, можуть бути дуже міцними та крихкими, можуть про -
водити електричний струм і притягуватися магнітом, плавитися майже за
кімнатної температури або за дуже великої. Більшість фізичних властиво-стей речовин обумовлюється їх внутрішньою будовою.
За внутрішньою будовою і фізичними властивостями розрізняють два
стани твердих речовин — аморфний і кристалічний.
Аморфні речовини не утворюють правильної геометричної структури,
являючи собою структури невпорядковано розташованих частинок (атомів
чи молекул). З грецької мови «аморфос» перекладається як «безформний».
На відміну від кристалічних речовин, що мають цілком певну температуру
плавлення, аморфні речовини плавляться в широкому інтервалі темпера -тур. При нагріванні вони поступово розм’якшуються, потім починають
розтікатися і, нарешті, стають рідкими. Іноді аморфні речовини розгля-дають, як рідини з дуже великою в’язкістю. На відміну від кристалічних
речовин, що характеризуються правильною повторюваністю розташування
атомів на великих відстанях, в аморфних речовинах, подібно рідинам, ча-стинки розташовуються хаотично. Аморфним речовинам, подібно рідинам,
можна придати будь-яку форму.
Прикладами аморфних речовин можуть бути скло і смоли. Деякі речо-вини можуть перебувати й у кристалічному, і в аморфному станах — на-приклад, сірка, силіцій (IV) оксид тощо. Багато речовин можуть бути
переведені з аморфного стану в кристалічний і навпаки. Так, аморфне скло
при зберіганні «розскловується», тобто в ньому з’являються дрібні криста-лики. Завдяки цьому старе скло розбивається і тріскається при нагріванні
легше і частіше ніж тільки-но виготовлене. Аморфні речовини особливо
сильно відрізняються від кристалічних за своїми фізичними властивостями.
Переважна більшість твердих речовин мають кристалічну будову. Кож-на кристалічна речовина має певну, характерну для неї форму кристалів.
Наприклад, кристали кухонної солі NaCl мають форму куба, калійної
селітри KNO
3
— форму призми, алюмінієвих галунів KAlSO
4
2
() — фор -му октаедрів тощо. Якщо кристалічну речовину подрібнити, то кожний
кристал розпадається на окремі шматочки, кожний з яких зберігає хоча б
частково форму вихідного кристалу. Це свідчить про те, що кристалічний
стан характеризується упорядкованою структурою.
У кристалічних речовинах частинки, з яких побудовані криста-ли, розміщені в просторі в певному порядку і утворюють просторову
кристалічну ґратку. Звичайно на малюнках частинки в кристалічній
ґратці з’єднуються уявними лініями. Кристалічна ґратка побудована
з однакових структурних одиниць, індивідуальних для кожного криста-ла, що постійно повторюється. Така структурна одиниця називається еле -ментарною коміркою. Найпростіша елементарна комірка містить 8 вузлів
у вершинах куба. Усього існує 14 типів кристалічних ґраток (наприклад,
куба, призми, октаедра тощо).
Залежно від характеру частинок, що утворюють кристал, і від типу
хімічного зв’язку між ними, розрізняють чотири типи кристалічних
ґраток: металічна, йонна, молекулярна і атомна (останню іноді називають
надмолекулярна).
2. Типи кристалічних ґраток.
Пропонуємо організувати вивчення цього матеріалу у малих гру -пах за технологією інтерактивного навчання «Спільний проект». Клас
об’єднується в 5 груп (4 навчальні групи і 1 група експертів). У кожній групі
обирається старший. Групам надаються тексти з навчальною інформацією,
що стосується характеристик певного типу кристалічних ґраток, та за -вдання. Група експертів працює з підручником та додатковою літературою
і готує узагальнюючу інформацію. На роботу відводиться 8 хвилин.
Завдання для груп   f
1. Які частинки розташовані у вузлах кристалічної ґратки, яку ви
вивчаєте?
2. Назвіть вид хімічного зв’язку та тип хімічних елементів, що утво-рюють даний тип кристалічної ґратки.
3. Вкажіть характерні фізичні властивості речовин з даним типом
кристалічної ґратки.
4. Наведіть приклади речовин.
Тексти для груп   f
металічні кристалічні ґратки
Атоми металічних елементів досить легко віддають електрони,
тому у вузлах кристалічної ґратки металів перебувають йони металів,
у просторі між якими вільно пересуваються електрони, що утворюють так
званий електронний газ. Розміри всіх йонів однакові, тому йони в мета-лах упаковані максимально щільно і утворюють найпростіші кристалічні
структури. Металічні структури утворюють як метали, так і деякі сполуки
з металічним зв’язком, наприклад нітриди Титану та Хрому.
У металічних структурах електрони можуть вільно пересуватися по
всьому кристалу і таким чином обумовлюють зв’язок між всіма позитив -ними йонами в кристалі. Завдяки такій поведінці електронів метали ви-являють добру електропровідність та теплопровідність. Окремі шари йонів
можна без наслідків пересувати один відносно одного, тому що у всіх вузлах
кристалічної комірки містяться позитивні йони, що утримуються разом за -вдяки притяганню до електронного газу. Цим обумовлюється пластичність
(ковкість) металів.
Йонні кристалічні ґратки
Якщо у вузлах кристалічної ґратки розташовані йони, таку ґратку на-зивають йонною. Різнойменні йони, з яких складаються йонні кристали,
утримуються разом електростатичними силами. Тому структура йонної
кристалічної ґратки повинна забезпечувати їхню електричну нейтральність.
Навколо кожного йона в йонній кристалічній ґратці перебуває певна
кількість інших (протилежних за знаком). Так, у кристалічній ґратці
натрій хлориду кожний іон Nа
+
оточений шістьома йонами Cl
. Аналогічно
кожний іон Cl
оточений шістьома йонами Na
+
. Йонні кристалічні ґратки
характерні для речовин з йонним зв’язком.
305
Оскільки число зв’язків в йонних кристалах величезне, то всі йони
міцно зв’язані один з одним. Для того щоб їх зруйнувати, необхідно на-дати велику кількість енергії. Не дивно, що йонні сполуки за кімнатної
температури є твердими, а плавляться і киплять лише при сильному
нагріванні. Наприклад, температура плавлення кухонної солі (натрій хло -риду) NaCl дорівнює 801 °С. Рекордсмен по тугоплавкості серед йонних спо -лук — магній оксид MgО, що плавиться при 2800 °С і кипить при 3600 °С.
Речовини з йонними кристалічними ґратками мають порівняно ви-соку твердість. Вони нелеткі, тому не мають запаха. Але на відміну
від металічних структур йонні кристали є крихкими, оскільки навіть
невеликий зсув шарів у кристалі наближає один до одного однойменно
заряджені йони, відштовхування між якими приводить до розриву йон -них зв’язків і, як результат, до появи тріщин у кристалі або навіть до його
руйнування.
Хоча в йонних кристалах є готові носії електричного заряду (катіони
та аніони), у твердому стані йонні сполуки не проводять електричний струм,
тому що всі йони жорстко закріплені на своєму місці і не можуть вільно
пересуватися по кристалу. Але якщо нагріти і перевести йонну сполуку
у рідкий стан (розплавити), то всі йони стають рухливими і тому розплави
йонних сполук добре проводять електричний струм. Електричний струм
проводять не тільки їхні розплави, але і розчини, багато йонних сполук
легко розчиняються у воді.
молекулярні кристалічні ґратки
У вузлах молекулярних кристалічних ґраток розташовані молекули,
що зв’язані між собою слабкими міжмолекулярними силами. Наприклад,
лід складається з молекул води, що утримуються разом у кристалічній
ґратці водневими зв’язками. Йод також існує у вигляді молекулярних
кристалів. Вузли кристалічної ґратки кристалів йоду зайняті двохатомни -ми молекулами йоду I
2
. Хлор і бром утворюють подібні структури за більш
низьких температур (за звичайних умов хлор — газ, а бром — рідина).
Таку саму структуру має твердий карбон диоксид («сухий лід»). Молеку-лярну структуру має ще ряд неорганічних сполук (наприклад, твердий
амоніак), а також більшість органічних сполук (наприклад, тверді метан,
етиловий спирт, бензол, фенол, нафталін тощо). Молекулярні структури
можуть утворювати речовини тільки з ковалентними зв’язками.
Окремі молекули, що розташовані у вузлах кристалічної ґратки,
зв’язані між собою слабкими силами. Значно слабкішими, ніж хімічні
зв’язки в молекулі. Їх легко зруйнувати, тому речовини з молекулярною
ґраткою є крихкими і мають невелике значення температур плавлення
і кипіння. Велике число речовин з молекулярною структурою за звичай-них умов містяться у рідкому або газуватому стані (хлор, хлороводень,
кисень — гази, вода, фтороводень, сульфатна кислота, органічні розчин-ники — рідини). Деякі з молекулярних речовин при нагріванні навіть
переходять з твердого у газуватий стан, минаючи рідкий (піддаються
сублімації), наприклад, йод, вуглекислий газ, нафталін.
Розчинність таких речовин у воді залежить від типу зв’язку в їх моле-кулах. Речовини з ковалентним неполярним або слабополярним зв’язком
у воді не розчиняються, а більшість речовин з ковалентним полярним роз-чиняються у воді різною мірою. Молекули речовин не містять вільних носіїв
електричного заряду, тому ані в рідкому, ані в твердому стані молекулярні
структури електричний струм не проводять.
атомні кристалічні ґратки
На відміну від йонних і металічних кристалів, які складаються з йонів,
а також на відміну від молекулярних кристалів, які складаються з моле-кул, атомні кристали мають ґратку, побудовану з атомів, що з’єднані один
з одним міцними ковалентними зв’язками. В таких структурах неможливо
виділити структурну одиницю, яку можна називати молекулою, кожний
кристал являє собою одну велику молекулу. Саме тому такі кристали на-зивають ще надмолекулярними.
Всі атоми в атомних структурах міцно зв’язані один з одним кова-лентними зв’язками. Щоб їх зруйнувати, необхідна дуже велика кількість
енергії. Саме тому речовини з атомною кристалічною ґраткою мають дуже
високі температури плавлення і кипіння. Вони нерозчинні у воді та в інших
розчинниках. Як ви пам’ятаєте, ковалентні зв’язки чітко спрямовані по
певних напрямках, тому атоми в кристалічній ґратці мають розташовува-тися тільки у чітко визначених місцях і на певній відстані один від одного.
Зсув атома зі свого місця приводить до руйнування ковалентного зв’язку,
а для цього необхідно багато енергії. Тому речовини з атомною ґраткою
дуже тверді, не пластичні і не крихкі.
Поширеним прикладом речовини з атомною кристалічною ґраткою є
алмаз — найтвердіша речовина із всіх відомих. Атоми Карбону утворюють
чотири одинарні ковалентні зв’язки, спрямовані до вершин правильного
тетраедра, у центрі якого розташовується атом Карбону. Таким чином,
із цим центральним атомом можуть бути зв’язані чотири інші атоми Карбо -ну. Кожний з них зв’язується ще з трьома іншими атомами Карбону тощо.
У такий спосіб будується тривимірна ґратка, складена винятково з атомів
Карбону. Завдяки цьому алмаз є найтвердішою речовиною, а її температу -ра плавлення становить приблизно 3500 °С.
Подібну ґратку утворюють атоми Силіцію і Оксигену у кварці.
Графіт також має атомну кристалічну ґратку, але на відміну від алма-зу і кварцу в графіті кожен атом Карбону утворює три ковалентні зв’язки
із трьома іншими атомами Карбону; при цьому утворюється плоска
«сітка із шестикутників». Кожний з шарів, утворених атомами Карбо -ну, характеризується ковалентними зв’язками усередині кожного шару,
а шари один з одним зв’язані слабкими зв’язками. Завдяки цьому шари
легко зсунути один відносно одного, якщо прикласти навіть невелике
зусилля. Цим пояснюється, наприклад, «пишучі» властивості графіту.
На відміну від алмаза графіт добре проводить електричний струм, але елек-трони можуть пересуватися тільки в одному напрямку: уздовж площини
шестикутників, а навпаки — у перпендикулярному напрямку — графіт
практично не проводить електричний струм.
Робота з таблицею   f
По завершенні роботи кожна група звітує і записує на дошці отрима-ну інформацію в загальну таблицю. Учні заповнюють таблицю в зошитах.
Група експертів аналізує заповнену таблицю, співвідносить її з власною
інформацією і робить висновки, щодо залежності властивостей речовин
від типу кристалічних ґраток.
Порівню­
вальні  
ознаки
Типи кристалічних ґраток
атомна молекулярна Йонна металічна
Типи части -нок у вузлах
ґратки
Атоми Молекули Йони Атоми
та йони
металів
Вид
хімічного
зв’язку між
атомами
Ковалент ний
по ляр ний і
ко ва лент ний
не по ляр ний
Ковалентний по-лярний і кова-лентний непо-лярний
Йонний Металіч -ний
Природа
хімічних
елементів
Різні немета-ли, однакові
атоми
неметалів
Різні неметали,
однакові атоми
неметалів
Типові
метали і
типові не-метали
Метали
Приклади
речовин
Кремнезем,
Алмаз
Хлороводень, йод Натрій
хлорид,
калій
флуорид
Мідь,
натрій
та інші
Фізичні
властивості
Тверді,
тугоплав ки,
нелеткі, не
проводять
ел. струм, не
розчинні у
воді
Леткі,
легкоплавкі,
частіше розчи -няються у воді,
розчин проводить
ел. струм. Леткі,
легкоплавкі,
деякі можуть роз-чинятися у воді,
розчин і розплав
ел. струму не про -водять
Тверді, ту-гоплавкі,
нелеткі,
найчасті-ше добре
розчинні,
розчин і
розплав
проводять
ел. струм
Пластич ні,
електро-
і теплопро-відні
V.   Узагальнення та систематизація знань
Колективне обговорення   f
На цьому етапі уроку необхідно згадати відповіді учнів про будову
твердих речовин, записані на дошці на початку уроку. Пропозиції учнів,
зроблені на початку уроку, слід порівняти з інформацією, що узагальне -на в таблиці. Особливу увагу слід звернути на неправильні пропозиції.
У результаті обговорення повинен бути зроблений висновок про те,
що структурні частинки речовини впливають одна на одну. Їхній взаємний
вплив відбувається шляхом перерозподілу електронної густини та приво -дить до того, що властивості цілого кристалу відрізняються від властиво-стей елементів структури, тому що зумовлені не тільки їхньою природою,
але й взаємодією.
VI. домашнє завдання
VII. Підбиття підсумків уроку
Пропонуємо використати для проведення рефлексії прийом
інтерактивного навчання «Одним словом». Учитель просить учнів
відзначити те, що найбільше сподобалося їм на уроці (методи діяльності,
атмосфера, власна діяльність, результати, окремі факти, висновки) одним
словом. Учитель фіксує слова на дошці. За необхідності учні надають по-яснення.
Категорія: Хімія 8 клас | Додав: uthitel (09.04.2014)
Переглядів: 2878 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Ім`я *:
Email *:
Код *: