Конспект урока на тему "Кристаллические решетки"

Кристаллические решетки

Тип урока: Комбинированный.

Цель урока: Дать представления об аморфных и кристаллических веществах, типах кристаллических решеток, установить взаимосвязь между строением и свойствами веществ.

Оборудование: Периодическая система Д.И.Менделеева, Презентация “Кристаллические решетки”, модели кристаллических решеток разных типов.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания

(2 ученика у доски: Определить вид химической связи для веществ с формулами:

1) NaCl, CO₂, I₂ ; 2) Na, NaOH, H₂S (записывают ответ на доске и включаются в опрос).

3. Анализ ситуации.

Что изучает химия? Ответ: Химия - это наука о веществах, их свойствах и превращениях веществ.

Что же такое вещество? Ответ: Вещество - это то, из чего состоит физическое тело.

Какие агрегатные состояния веществ вы знаете? Ответ: Существует три агрегатных состояния: твердое, жидкое и газообразное.

Приведите примеры веществ, которые при различных температурах могут существовать во всех трех агрегатных состояниях. Ответ: Вода. При обычных условиях вода находится в жидком состоянии, при понижении температуры ниже 0⁰С вода переходит в твердое состояние - лед, а при повышении температуры до 100⁰С мы получим водяной пар (газообразное состояние).

Любое вещество можно получить в твердом, жидком и газообразном виде. Кроме воды – это металлы, которые при нормальных условиях находятся в твердом состоянии, при нагревании начинают размягчаться, и при определенной температуре(t_пл) переходят в жидкое состояние - плавятся. При дальнейшем нагревании, до температуры кипения, металлы начинают испаряться, т.е. переходить в газообразное состояние. Любой газ можно перевести в жидкое и твердое состояние, понижая температуру: например, кислород, который при температуре (-194⁰С) превращается в жидкость голубого цвета, а при температуре (-218,8⁰С) затвердевает в снегообразную массу, состоящую из кристаллов синего цвета. Сегодня на уроке мы будем рассматривать твердое состояние вещества.

Назовите, какие твердые вещества вы видите на слайде. Ответ: Металлы, пластилин, поваренная соль: NaCl, графит.

Как вы думаете? Какое из этих веществ лишнее? Ответ: Пластилин.

Учитель: Почему?

Делаются предположения. Если ученики затрудняются, то с помощью учителя приходят к выводу, что пластилин в отличие от металлов и хлорида натрия не имеет определенной температуры плавления - он (пластилин) постепенно размягчается и переходит в текучее состояние. Таков, например, шоколад, который тает во рту, или жевательная резинка, а также стекло, пластмассы, смолы, воск (при объяснении учитель демонстрирует классу образцы этих веществ). Такие вещества называют аморфными, а металлы и хлорид натрия - кристаллические.

Таким образом, различают два вида твердых веществ: аморфные и кристаллические. 

1) У аморфных веществ нет определенной температуры плавления и расположение частиц в них строго не упорядочено.

Кристаллические вещества имеют строго определенную температуру плавления и, главное, характеризуются правильным расположением частиц, из которых они построены: атомов, молекул и ионов. Эти частицы расположены в строго определенных точках пространства, и, если эти узлы соединить прямыми линиями, то образуется пространственный каркас - кристаллическая решетка.

Учитель задает проблемные вопросы

Как объяснить существование твердых веществ со столь различными свойствами?

2) Почему кристаллические вещества при ударе раскалываются в определенных плоскостях, а аморфные вещества этим свойством не обладают?

Выслушать ответы учеников и подвести их к выводу:

Свойства веществ в твердом состоянии зависят от типа кристаллической решетки (прежде всего от того, какие частицы находятся в ее узлах), что, в свою очередь, обусловлено типом химической связи в данном веществе.

Проверка домашнего задания:

1) NaCl – ионная связь,

СО₂ – ковалентная полярная связь

I₂ – ковалентная неполярная связь

2) Na – металлическая связь

NаОН - ионная связь между Na⁺иОН^- (О и Н ковалентная)

Н₂S - ковалентная полярная

Фронтальный опрос.

·                     Какая связь называется ионной?

·                     Какая связь называется ковалентной?

·                     Какая связь называется ковалентной полярной? неполярной?

·                     Что называется электроотрицательностью?

Вывод: Прослеживается логическая последовательность, взаимосвязь явлений в природе: Строение атома—>ЭО—>Виды химической связи—>Тип кристаллической решетки—>Свойства веществ. 

В зависимости от вида частиц и от характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, молекулярные, атомные и металлические. 

Далее идет рассмотрение типов кристаллических решеток. Особое внимание уделяется взаимосвязи типа кристаллической решетки, вида химической связи и свойств твердых веществ.

Ионные кристаллические решетки

Как вы думаете? Для веществ с каким видом химической связи будет характерен такой вид решетки? Ответ: Для веществ с ионной химической связью будет характерна ионная решетка.

Какие частицы будут находиться в узлах решетки? Ответ: Ионы.

Какие частицы называются ионами? Ответ: Ионы-это частицы, имеющие положительный или отрицательный заряд.

Какие ионы бывают по составу? Ответ: Простые и сложные.

Демонстрация - модель кристаллической решетки хлорида натрия (NaCl).

Объяснение учителя: В узлах кристаллической решетки хлорида натрия находятся ионы натрия и хлора.

В кристаллах NaCl отдельных молекул хлорида натрия не существует. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую макромолекулу, состоящую из равного числа ионов Na⁺ и Cl^-, Na_nCl_n, где n – большое число.

Связи между ионами в таком кристалле очень прочные. Поэтому вещества с ионной решеткой обладают сравнительно высокой твердостью. Они тугоплавки, нелетучи, хрупки. Расплавы их проводят электрический ток (Почему?), легко растворяются в воде.

Ионные соединения - это бинарные соединения металлов (I А и II A), соли, щелочи.

Атомные кристаллические решетки

Демонстрация кристаллических решеток алмаза и графита.

У учеников на столе образцы графита.

Какие частицы будут находиться в узлах атомной кристаллической решетки? Ответ: В узлах атомной кристаллической решетки находятся отдельные атомы.

Какая химическая связь между атомами будет возникать? Ответ: Ковалентная химическая связь.

Действительно, в узлах атомных кристаллических решеток находятся отдельные атомы, связанные между собой ковалентными связями. Так как атомы, подобно ионам, могут по-разному располагаться в пространстве, то образуются кристаллы разной формы.

Атомная кристаллическая решетка алмаза

В данных решетках молекулы отсутствуют. Весь кристалл следует рассматривать как гигантскую молекулу. Примером веществ с таким типом кристаллических решеток могут служить аллотропные модификации углерода: алмаз, графит; а также бор, кремний, красный фосфор, германий. Вопрос: Какие эти вещества по составу? Ответ: Простые по составу.

Атомные кристаллические решетки имеют не только простые, но и сложные. Например, оксид алюминия, оксид кремния. Все эти вещества имеют очень высокие температуры плавления (у алмаза свыше 3500⁰С), прочны и тверды, нелетучи, практически нерастворимы в жидкостях.

Металлические кристаллические решетки

Какая химическая связь характерна для металлов? Ответ: Металлическая. Связь в металлах между положительными ионами посредством обобществленных электронов.

Какие общие физические свойства для металлов характерны? Ответ: Блеск, электропроводность, теплопроводность, пластичность.

Объясните, в чем причина того, что у такого числа разнообразных веществ одинаковые физические свойства? Ответ: Металлы имеют единое строение.

Демонстрация моделей кристаллических решеток металлов.

Вещества с металлической связью имеют металлические кристаллические решетки

В узлах таких решеток находятся атомы и положительные ионы металлов, а в объеме кристалла свободно перемещаются валентные электроны. Электроны электростатически притягивают положительные ионы металлов. Этим объясняется стабильность решетки.

Молекулярные кристаллические решетки

Учитель демонстрирует и называет вещества: йод, сера.

Что объединяет эти вещества? Ответ: Эти вещества являются неметаллами. Простые по составу.

Какая химическая связь внутри молекул? Ответ: Химическая связь внутри молекул ковалентная неполярная.

Какие физические свойства для них характерны? Ответ: Летучие, легкоплавкие, малорастворимые в воде.

Давайте сравним свойства металлов и неметаллов. Ученики отвечают, что свойства принципиально отличаются.

Почему свойства неметаллов сильно отличаются от свойств металлов? Ответ: У металлов связь металлическая, а у неметаллов ковалентная неполярная.

Следовательно, и тип решетки другой. Молекулярная.

Какие частицы находятся в узлах решетки? Ответ: Молекулы.

Демонстрация кристаллических решеток углекислого газа и йода.

Молекулярная кристаллическая решетка

Как видим, молекулярную кристаллическую решетку могут иметь не только твердые простые вещества: благородные газы, H₂,O₂,N_2, I₂, O₃, белый фосфор Р₄, но и сложные: твердая вода, твердые хлороводород и сероводород. Большинство твердых органических соединений имеют молекулярные кристаллические решетки (нафталин, глюкоза, сахар).

В узлах решеток находятся неполярные или полярные молекулы. Несмотря на то, что атомы внутри молекул связаны прочными ковалентными связями, между самими молекулами действуют слабые силы межмолекулярного взаимодействия.

Вывод: Вещества непрочные, имеют малую твердость, низкую температуру плавления, летучи, способны к возгонке.

Закрепление и применение полученных знаний

Игра в крестики-нолики: зачеркните по вертикали, горизонтали, диагонали вещества, имеющие одинаковую кристаллическую решетку.

NaCl	N2O	Mg(OH)2
CO2	K2S	NH3
Cl2	O2	NaOH

МgCl2	H2O	Na
NaNO3	SO2	KOH
K	Cl2	HCl

Домашнее задание: §22, конспект.