Terug vooruit

Aandacht! Diavoorbeelden zijn uitsluitend voor informatieve doeleinden en vertegenwoordigen mogelijk niet alle kenmerken van de presentatie. Als je geïnteresseerd bent dit werk, download dan de volledige versie.

Lestype: Gecombineerd.

Het hoofddoel van de les: Leerlingen specifieke ideeën geven over amorfe en kristallijne stoffen, soorten kristalroosters, om de relatie tussen de structuur en eigenschappen van stoffen vast te stellen.

Lesdoelstellingen.

Educatief: concepten vormen over de kristallijne en amorfe toestand van vaste stoffen, studenten vertrouwd maken met verschillende soorten kristalroosters, de afhankelijkheid vaststellen van de fysische eigenschappen van een kristal van de aard van de chemische binding in het kristal en het type kristal rooster, om studenten basisideeën te geven over de invloed van de aard van chemische bindingen en soorten kristalroosters op de eigenschappen van materie, om studenten een idee te geven van de wet van constantheid van samenstelling.

Educatief: blijf het wereldbeeld van studenten vormen, overweeg de wederzijdse invloed van de componenten van geheel-structurele deeltjes van stoffen, waardoor nieuwe eigenschappen verschijnen, ontwikkel het vermogen om hun educatieve werk te organiseren en volg de regels van werken in een ploeg.

Ontwikkelingsgericht: ontwikkel de cognitieve interesse van schoolkinderen met behulp van probleemsituaties; het vermogen van leerlingen verbeteren om de oorzaak-en-gevolg-afhankelijkheid van de fysische eigenschappen van stoffen van chemische bindingen en het type kristalrooster vast te stellen, om het type kristalrooster te voorspellen op basis van de fysische eigenschappen van de stof.

Apparatuur: Periodiek systeem D.I. Mendelejev, verzameling “Metalen”, niet-metalen: zwavel, grafiet, rode fosfor, zuurstof; Presentatie “Kristalroosters”, modellen van verschillende typen kristalroosters (keukenzout, diamant en grafiet, kooldioxide en jodium, metalen), monsters van kunststoffen en daaruit vervaardigde producten, glas, plasticine, harsen, was, kauwgom, chocolade , computer, multimedia-installatie, video-experiment “Sublimatie van benzoëzuur”.

Tijdens de lessen

1. Organisatorisch moment.

De docent heet de leerlingen welkom en noteert de afwezigen.

Vervolgens vertelt hij het onderwerp van de les en het doel van de les. De leerlingen schrijven het onderwerp van de les op in hun notitieboekje. (Dia 1, 2).

2. Huiswerk controleren

(2 leerlingen aan het bord: Bepaal het type chemische binding voor stoffen met de formules:

1) NaCl, C02, I2; 2) Na, NaOH, H 2 S (schrijf het antwoord op het bord en neem het mee in de enquête).

3. Analyse van de situatie.

Leraar: Wat studeert scheikunde? Antwoord: Scheikunde is de wetenschap van stoffen, hun eigenschappen en transformaties van stoffen.

Leraar: Wat is een stof? Antwoord: Materie is waar het fysieke lichaam van gemaakt is. (Dia 3).

Leraar: Welke toestanden van materie ken jij?

Antwoord: Er zijn drie aggregatietoestanden: vast, vloeibaar en gasvormig. (Dia 4).

Leraar: Geef voorbeelden van stoffen die bij verschillende temperaturen in alle drie de aggregatietoestanden kunnen voorkomen.

Antwoord: water. Onder normale omstandigheden bevindt water zich in een vloeibare toestand, wanneer de temperatuur onder de 0,0 C daalt, verandert water in een vaste toestand - ijs, en wanneer de temperatuur stijgt tot 100 0 C krijgen we waterdamp (gasvormige toestand).

Leraar (aanvulling): Elke stof kan in vaste, vloeibare en gasvormige vorm worden verkregen. Naast water zijn dit metalen die zich onder normale omstandigheden in vaste toestand bevinden, bij verhitting beginnen ze zachter te worden en bij een bepaalde temperatuur (t pl) in vloeibare toestand te veranderen - ze smelten. Bij verdere verwarming, tot het kookpunt, beginnen de metalen te verdampen, d.w.z. in een gasvormige toestand terechtkomen. Elk gas kan worden omgezet in een vloeibare en vaste toestand door de temperatuur te verlagen: bijvoorbeeld zuurstof, dat bij een temperatuur (-194 0 C) verandert in een blauwe vloeistof, en bij een temperatuur (-218,8 0 C) stolt tot een sneeuwachtige massa bestaande uit kristallen van blauwe kleur. Vandaag gaan we in de klas kijken naar de vaste toestand van materie.

Leraar: Noem welke vaste stoffen er op jouw tafels liggen.

Antwoord: Metalen, plasticine, zout: NaCl, grafiet.

Leraar: Wat denk je ervan? Welke van deze stoffen is in overmaat?

Antwoord: Plasticine.

Leraar: Waarom?

Er worden aannames gedaan. Als leerlingen het moeilijk vinden, komen ze met de hulp van de leraar tot de conclusie dat plasticine, in tegenstelling tot metalen en natriumchloride, geen bepaald smeltpunt heeft - het (plasticine) wordt geleidelijk zachter en verandert in een vloeibare toestand. Dat is bijvoorbeeld chocolade die in de mond smelt, of kauwgom, maar ook glas, plastic, harsen, was (bij de uitleg laat de leraar de klasmonsters van deze stoffen zien). Dergelijke stoffen worden amorf genoemd. (dia 5), ​​en metalen en natriumchloride zijn kristallijn. (Dia 6).

Er worden dus twee soorten vaste stoffen onderscheiden : amorf en kristallijn. (dia7).

1) Amorfe stoffen hebben geen specifiek smeltpunt en de rangschikking van deeltjes daarin is niet strikt geordend.

Kristallijne stoffen hebben een strikt gedefinieerd smeltpunt en worden vooral gekenmerkt door de juiste rangschikking van de deeltjes waaruit ze zijn opgebouwd: atomen, moleculen en ionen. Deze deeltjes bevinden zich op strikt gedefinieerde punten in de ruimte, en als deze knooppunten met elkaar verbonden zijn door rechte lijnen, wordt een ruimtelijk frame gevormd - kristallen cel.

Vraagt ​​de leraar problematische kwesties

Hoe kan het bestaan ​​van vaste stoffen met zulke verschillende eigenschappen worden verklaard?

2) Waarom kristallijne stoffen bij een botsing splitsen ze zich in bepaalde vlakken, maar amorfe stoffen hebben deze eigenschap niet?

Luister naar de antwoorden van de leerlingen en leid ze naar conclusie:

De eigenschappen van stoffen in de vaste toestand zijn afhankelijk van het type kristalrooster (vooral van de deeltjes die zich in de knooppunten bevinden), die op hun beurt worden bepaald door het type chemische binding in een bepaalde stof.

Huiswerk controleren:

1) NaCl – ionische binding,

CO 2 – covalente polaire binding

I 2 – covalente niet-polaire binding

2) Na – metaalbinding

NaOH - ionische binding tussen Na + ion - (O en H covalent)

H 2 S - covalent polair

Frontaal onderzoek.

• Welke binding wordt ionisch genoemd?
• Wat voor soort binding wordt covalent genoemd?
• Welke binding wordt een polaire covalente binding genoemd? niet-polair?
• Hoe wordt elektronegativiteit genoemd?

Conclusie: Er is een logische volgorde, de relatie tussen verschijnselen in de natuur: Structuur van het atoom -> EO -> Soorten chemische bindingen -> Type kristalrooster -> Eigenschappen van stoffen . (dia 10).

Leraar: Afhankelijk van het type deeltjes en de aard van de verbinding ertussen, maken ze onderscheid vier soorten kristalroosters: ionisch, moleculair, atomair en metallisch. (Dia 11).

De resultaten worden weergegeven in de volgende tabel: een voorbeeldtafel op de bureaus van de leerlingen. (zie bijlage 1). (Dia 12).

Ionische kristalroosters

Leraar: Wat denk je ervan? Voor stoffen met welk type chemische binding zal dit type rooster kenmerkend zijn?

Antwoord: Stoffen met ionische chemische bindingen zullen worden gekenmerkt door een ionenrooster.

Leraar: Welke deeltjes zullen zich op de roosterknooppunten bevinden?

Antwoord: Jona.

Leraar: Welke deeltjes worden ionen genoemd?

Antwoord: Ionen zijn deeltjes die een positieve of negatieve lading hebben.

Leraar: Wat zijn de samenstellingen van ionen?

Antwoord: Eenvoudig en complex.

Demonstratie - model van natriumchloride (NaCl) kristalrooster.

Uitleg van de leerkracht: Op de knooppunten van het natriumchloride-kristalrooster bevinden zich natrium- en chloorionen.

In NaCl-kristallen zijn er geen individuele natriumchloridemoleculen. Het hele kristal moet worden beschouwd als een gigantisch macromolecuul bestaande uit gelijk aantal ionen Na + en Cl -, Na n Cl n, waarbij n een groot getal is.

De bindingen tussen ionen in zo’n kristal zijn erg sterk. Daarom hebben stoffen met een ionenrooster een relatief hoge hardheid. Ze zijn vuurvast, niet-vluchtig en kwetsbaar. Melts leiden ze elektriciteit(Waarom?), gemakkelijk op te lossen in water.

Ionische verbindingen zijn binaire verbindingen van metalen (I A en II A), zouten en alkaliën.

Atoomkristalroosters

Demonstratie van kristalroosters van diamant en grafiet.

De leerlingen hebben grafietmonsters op tafel liggen.

Leraar: Welke deeltjes zullen zich op de knooppunten van het atomaire kristalrooster bevinden?

Antwoord: Op de knooppunten van het atomaire kristalrooster bevinden zich individuele atomen.

Leraar: Welke chemische binding zal er tussen atomen ontstaan?

Antwoord: Covalente chemische binding.

Uitleg van de leraar.

Op de plaatsen van atoomkristalroosters bevinden zich inderdaad individuele atomen die met elkaar zijn verbonden door covalente bindingen. Omdat atomen, net als ionen, verschillend in de ruimte kunnen worden gerangschikt, worden kristallen met verschillende vormen gevormd.

Atoomkristalrooster van diamant

Er zijn geen moleculen in deze roosters. Het hele kristal moet worden beschouwd als een gigantisch molecuul. Een voorbeeld van stoffen met dit type kristalroosters zijn allotrope modificaties van koolstof: diamant, grafiet; evenals boor, silicium, rode fosfor, germanium. Vraag: Wat zijn deze stoffen in samenstelling? Antwoord: Eenvoudig van samenstelling.

Atoomkristalroosters hebben niet alleen eenvoudige, maar ook complexe. Bijvoorbeeld aluminiumoxide, siliciumoxide. Al deze stoffen hebben zeer hoge smeltpunten (diamant heeft meer dan 3500 ° C), zijn sterk en hard, niet-vluchtig en vrijwel onoplosbaar in vloeistoffen.

Metalen kristalroosters

Leraar: Jongens, jullie hebben een verzameling metalen op jullie tafels, laten we deze monsters eens bekijken.

Vraag: Welke chemische binding is kenmerkend voor metalen?

Antwoord: Metaal. Binding in metalen tussen positieve ionen via gedeelde elektronen.

Vraag: Wat zijn de meest voorkomende fysieke eigenschappen Zijn ze typisch voor metalen?

Antwoord: Glans, elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid, ductiliteit.

Vraag: Leg uit wat de reden is dat zoveel verschillende stoffen dezelfde fysische eigenschappen hebben?

Antwoord: Metalen hebben één enkele structuur.

Demonstratie van modellen van metalen kristalroosters.

Uitleg van de leraar.

Stoffen met metaalbindingen hebben metaalkristalroosters

Op de plaatsen van dergelijke roosters bevinden zich atomen en positieve ionen van metalen, en valentie-elektronen bewegen vrij in het volume van het kristal. De elektronen trekken elektrostatisch positieve metaalionen aan. Dit verklaart de stabiliteit van het rooster.

Moleculaire kristalroosters

De leraar demonstreert en benoemt de stoffen: jodium, zwavel.

Vraag: Wat hebben deze stoffen met elkaar gemeen?

Antwoord: Deze stoffen zijn niet-metalen. Eenvoudig van samenstelling.

Vraag: Wat is de chemische binding binnen moleculen?

Antwoord: De chemische binding binnen moleculen is covalent niet-polair.

Vraag: Welke fysieke eigenschappen zijn kenmerkend voor hen?

Antwoord: Vluchtig, smeltbaar, enigszins oplosbaar in water.

Leraar: Laten we de eigenschappen van metalen en niet-metalen vergelijken. De leerlingen antwoorden dat de eigenschappen fundamenteel verschillend zijn.

Vraag: Waarom zijn de eigenschappen van niet-metalen heel anders dan de eigenschappen van metalen?

Antwoord: Metalen hebben metaalbindingen, terwijl niet-metalen covalente, niet-polaire bindingen hebben.

Leraar: Daarom is het type rooster anders. Moleculair.

Vraag: Welke deeltjes bevinden zich op roosterpunten?

Antwoord: Moleculen.

Demonstratie van kristalroosters van kooldioxide en jodium.

Uitleg van de leraar.

Moleculair kristalrooster

Zoals we zien kunnen niet alleen vaste stoffen een moleculair kristalrooster hebben. eenvoudig stoffen: edelgassen, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, witte fosfor P 4, maar ook 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 met elkaar verbonden zijn door sterke covalente bindingen, werken zwakke intermoleculaire krachten tussen de moleculen onderling.

Conclusie: De stoffen zijn kwetsbaar, hebben een lage hardheid, een laag smeltpunt, zijn vluchtig en kunnen sublimeren.

Vraag : Welk proces wordt sublimatie of sublimatie genoemd?

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

Demonstratie van het experiment: sublimatie van benzoëzuur (video-experiment).

Werken met een ingevulde tabel.

Bijlage 1. (Dia 17)

Kristalroosters, type binding en eigenschappen van stoffen

Grilltype	Soorten deeltjes op roosterlocaties	Type verbinding tussen deeltjes	Voorbeelden van stoffen	Fysische eigenschappen van stoffen
Ionisch	Ionen	Ionisch – sterke band	Zouten, halogeniden (IA, IIA), oxiden en hydroxiden van typische metalen	Vast, sterk, niet-vluchtig, bros, vuurvast, veel oplosbaar in water, smeltingen geleiden elektrische stroom
Nucleair	Atomen	1. Covalent niet-polair - de binding is erg sterk 2. Covalent polair - de binding is erg sterk	Simpele stoffen A: diamant(C), grafiet(C), boor(B), silicium(Si). Complexe stoffen: aluminiumoxide (Al 2 O 3), siliciumoxide (IY)-SiO 2	Zeer hard, zeer vuurvast, duurzaam, niet-vluchtig, onoplosbaar in water
Moleculair	Moleculen	Tussen moleculen zijn er zwakke intermoleculaire aantrekkingskrachten, maar binnen de moleculen is er een sterke covalente binding	Vaste stoffen onder bijzondere omstandigheden die onder normale omstandigheden gassen of vloeistoffen zijn (O 2 , H 2 , Cl 2 , N 2 , Br 2 , H20, CO2, HCI); zwavel, witte fosfor, jodium; organisch materiaal	Breekbaar, vluchtig, smeltbaar, in staat tot sublimatie, heeft een lage hardheid
Metaal	Atoom-ionen	Metaal met verschillende sterktes	Metalen en legeringen	Buigzaam, glanzend, taai, thermisch en elektrisch geleidend

Vraag: Welk type kristalrooster van de hierboven besproken soorten wordt niet aangetroffen in eenvoudige stoffen?

Antwoord: Ionische kristalroosters.

Vraag: Waarvoor zijn kristalroosters kenmerkend? eenvoudige stoffen?

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

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

Vraag: Waar bevinden zich de metalen elementen in het periodiek systeem en waarom? Niet-metalen elementen en waarom?

Antwoord: Als je een diagonaal tekent van boor naar astatine, dan zullen er in de linker benedenhoek van deze diagonaal metalen elementen zijn, omdat op het laatste energieniveau bevatten ze één tot drie elektronen. Dit zijn 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 ze vier tot acht elektronen. Dit zijn de elementen IY A, Y A, YI A, YII A, YIII A en boor.

Leraar: Laten we niet-metalen elementen vinden waarvan de eenvoudige substanties een atoom hebben kristal rooster (Antwoord: C, B, Si) en moleculair ( Antwoord: N, S, O , halogenen en edelgassen ).

Leraar: Formuleer een conclusie over hoe je het type kristalrooster van een eenvoudige substantie kunt bepalen, afhankelijk van de positie van de elementen in het periodiek systeem van D.I. Mendelejev.

Antwoord: Voor metaalelementen die zich in I A, II A, IIIA bevinden (behalve boor), evenals tin en lood, en alle elementen van secundaire subgroepen in een eenvoudige substantie, is het type rooster metaal.

Voor de niet-metalen elementen IY A en boor in een eenvoudige substantie is het kristalrooster atomair; en de elementen YA, YI A, YII A, YIII A hebben in eenvoudige stoffen een moleculair kristalrooster.

We werken verder met de ingevulde tabel.

Leraar: Kijk goed naar de tafel. Welk patroon is waar te nemen?

We luisteren aandachtig naar de antwoorden van de leerlingen en trekken dan samen met de klas de volgende conclusie:

Er is het volgende patroon: als de structuur van stoffen bekend is, kunnen hun eigenschappen worden voorspeld, of omgekeerd: als de eigenschappen van stoffen bekend zijn, kan de structuur worden bepaald. (Dia 18).

Leraar: Kijk goed naar de tafel. Welke andere classificatie van stoffen kunt u voorstellen?

Als de leerlingen het lastig vinden, legt de docent dat uit stoffen kunnen worden onderverdeeld in stoffen met een moleculaire en niet-moleculaire structuur. (Dia 19).

Stoffen met een moleculaire structuur zijn opgebouwd uit moleculen.

Stoffen met een niet-moleculaire structuur bestaan ​​uit atomen en ionen.

Wet van constantheid van compositie

Leraar: Vandaag zullen we kennis maken met een van de basiswetten van de scheikunde. Dit is de wet van de constantheid van de samenstelling, ontdekt door de Franse chemicus J.L. Proust. De wet is alleen geldig voor stoffen met een moleculaire structuur. Momenteel luidt de wet als volgt: “Moleculaire chemische verbindingen hebben, ongeacht de bereidingswijze, een constante samenstelling en eigenschappen.” Maar voor stoffen met een niet-moleculaire structuur geldt deze wet niet altijd.

Theoretisch en praktische betekenis De wet is dat op basis daarvan de samenstelling van stoffen kan worden uitgedrukt met behulp van chemische formules (voor veel stoffen met een niet-moleculaire structuur toont de chemische formule de samenstelling van een voorwaardelijk molecuul, niet van een echt molecuul).

Conclusie: De chemische formule van een stof bevat veel informatie.(Dia 21)

Bijvoorbeeld SO3:

1. De specifieke stof is zwaveldioxide, of zwaveloxide (YI).

2.Type stof - complex; klasse - oxide.

3. Kwalitatieve samenstelling - bestaat uit twee elementen: zwavel en zuurstof.

4. Kwantitatieve samenstelling - het molecuul bestaat uit 1 zwavelatoom en 3 zuurstofatomen.

5. Relatief molecuulgewicht - M r (SO 3) = 32 + 3 * 16 = 80.

6. Molaire massa - M(SO 3) = 80 g/mol.

7. Veel andere informatie.

Consolidatie en toepassing van opgedane kennis

(Dia 22, 23).

Boter-kaas-en-eierenspel: streep stoffen door die verticaal, horizontaal, diagonaal hetzelfde kristalrooster hebben.

Reflectie.

De leraar stelt de vraag: "Jongens, wat hebben jullie voor nieuws geleerd in de klas?"

De les samenvattend

Leraar: Jongens, laten we de belangrijkste resultaten van onze les samenvatten - beantwoord de vragen.

1. Welke classificaties van stoffen heb je geleerd?

2. Hoe begrijp je de term kristalrooster?

3. Welke soorten kristalroosters ken je nu?

4. Welke regelmatigheden in de structuur en eigenschappen van stoffen heb je geleerd?

5. In welke aggregatietoestand hebben stoffen kristalroosters?

6. Welke basiswetten van de scheikunde heb je in de klas geleerd?

Huiswerk: §22, aantekeningen.

1. Stel de formules op van de stoffen: calciumchloride, siliciumoxide (IY), stikstof, waterstofsulfide.

Bepaal het type kristalrooster en probeer te voorspellen wat de smeltpunten van deze stoffen moeten zijn.

2. Creatieve taak -> verzin vragen voor de paragraaf.

De leraar bedankt je voor de les. Geeft cijfers aan studenten.

Publicatiedatum 01/07/2013 17:01

Absoluut elke chemische substantie die in de natuur bestaat, wordt gevormd een groot aantal identieke deeltjes die met elkaar verbonden zijn. Alle stoffen bestaan ​​in drie aggregatietoestanden: gasvormig, vloeibaar en vast. Wanneer thermische beweging moeilijk is (bij lage temperaturen), evenals bij vaste stoffen, zijn de deeltjes strikt in de ruimte georiënteerd, wat tot uiting komt in hun precieze structurele organisatie.

Het kristalrooster van een stof is een structuur met een geometrisch geordende rangschikking van deeltjes (atomen, moleculen of ionen) op bepaalde punten in de ruimte. In verschillende roosters wordt onderscheid gemaakt tussen de interstitiële ruimte en de knooppunten zelf - de punten waarop de deeltjes zelf zich bevinden.

Er zijn vier soorten kristalroosters: metaalachtig, moleculair, atomair en ionisch. De soorten roosters worden bepaald in overeenstemming met het type deeltjes dat zich op hun knooppunten bevindt, evenals de aard van de verbindingen daartussen.

Een kristalrooster wordt moleculair genoemd als de moleculen zich op de knooppunten bevinden. Ze zijn met elkaar verbonden door relatief zwakke intermoleculaire krachten, de zogenaamde van der Waals-krachten, maar de atomen zelf in het molecuul zijn verbonden door een aanzienlijk sterkere covalente binding (polair of niet-polair). Het moleculaire kristalrooster is kenmerkend voor chloor, vaste waterstof, kooldioxide en andere stoffen die gasvormig zijn normale temperatuur.

De kristallen die de edelgassen vormen, hebben ook moleculaire roosters die bestaan ​​uit mono-atomaire moleculen. Meest solide organisch materiaal hebben precies deze structuur. Het nummer anorganische stoffen, die worden gekenmerkt door een moleculaire structuur, zijn erg klein. Dit zijn bijvoorbeeld vaste waterstofhalogeniden, natuurlijke zwavel, ijs, eenvoudige vaste stoffen en enkele andere.

Bij verhitting worden relatief zwakke intermoleculaire bindingen vrij gemakkelijk vernietigd, daarom hebben stoffen met dergelijke roosters een zeer laag smeltpunt en een lage hardheid, zijn ze onoplosbaar of enigszins oplosbaar in water, geleiden hun oplossingen praktisch geen elektrische stroom en worden ze gekenmerkt door aanzienlijke vluchtigheid. . Minimale temperaturen koken en smelten - voor stoffen gemaakt van niet-polaire moleculen.

Een kristalrooster wordt metaalachtig genoemd, waarvan de knooppunten worden gevormd door atomen en positieve ionen (kationen) van het metaal met vrije valentie-elektronen (losgemaakt van de atomen tijdens de vorming van ionen), die willekeurig bewegen in het volume van het kristal. Deze elektronen zijn echter in wezen semi-vrij, omdat ze alleen vrij kunnen bewegen binnen het raamwerk dat wordt beperkt door een bepaald kristalrooster.

Elektrostatische elektronen en positieve metaalionen worden wederzijds aangetrokken, wat de stabiliteit van het metaalkristalrooster verklaart. De verzameling vrij bewegende elektronen wordt elektronengas genoemd - het zorgt voor een goede elektrische en thermische geleidbaarheid van metalen. Wanneer een elektrische spanning verschijnt, snellen elektronen naar het positieve deeltje, nemen deel aan het creëren van een elektrische stroom en interageren met ionen.

Het metaalkristalrooster is voornamelijk kenmerkend voor elementaire metalen, maar ook voor verbindingen verschillende metalen samen. De basiseigenschappen die inherent zijn aan metaalkristallen (mechanische sterkte, vluchtigheid, smeltpunt) fluctueren behoorlijk sterk. Fysische eigenschappen als plasticiteit, kneedbaarheid, hoge elektrische en thermische geleidbaarheid en een karakteristieke metaalachtige glans zijn echter alleen kenmerkend voor kristallen met een metalen rooster.

Pagina 1

Moleculaire kristalroosters en de overeenkomstige moleculaire bindingen worden voornamelijk gevormd in kristallen van die stoffen in wier moleculen de bindingen covalent zijn. Bij verhitting worden de bindingen tussen moleculen gemakkelijk vernietigd. Daarom hebben stoffen met moleculaire roosters lage smeltpunten.

Moleculaire kristalroosters worden gevormd uit polaire moleculen, waartussen interactiekrachten ontstaan, de zogenaamde van der Waals-krachten, die elektrisch van aard zijn. In het moleculaire rooster vormen ze een tamelijk zwakke binding. IJs, natuurlijke zwavel en veel organische verbindingen hebben een moleculair kristalrooster.

Het moleculaire kristalrooster van jodium wordt getoond in Fig. 3.17. Meest kristallijn organische bestanddelen hebben een molecuulrooster.

De knooppunten van een moleculair kristalrooster worden gevormd door moleculen. Kristallen van waterstof, zuurstof, stikstof, edelgassen, koolstofdioxide en organische stoffen hebben bijvoorbeeld een moleculair rooster.

De aanwezigheid van een moleculair kristalrooster van de vaste fase is de reden voor de onbeduidende adsorptie van ionen uit de moederloog, en dientengevolge voor de veel hogere zuiverheid van de precipitaten vergeleken met precipitaten die worden gekenmerkt door een ionisch kristal. Omdat de precipitatie in dit geval plaatsvindt in het optimale zuurgraadgebied, dat verschillend is voor de door dit reagens neergeslagen ionen, hangt dit af van de waarde van de overeenkomstige stabiliteitsconstanten van de complexen. Dit feit maakt het mogelijk, door de zuurgraad van de oplossing aan te passen, een selectieve en soms zelfs specifieke precipitatie van bepaalde ionen te bereiken. Soortgelijke resultaten kunnen vaak worden verkregen door geschikte modificatie van de donorgroepen in organische reagentia, waarbij rekening wordt gehouden met de kenmerken van de complexvormende kationen die worden neergeslagen.

In moleculaire kristalroosters wordt lokale anisotropie van bindingen waargenomen, namelijk: intramoleculaire krachten zijn erg groot vergeleken met intermoleculaire krachten.

In moleculaire kristalroosters bevinden moleculen zich op roosterplaatsen. De meeste stoffen met covalente bindingen vormen kristallen van dit type. Moleculaire roosters vormen vaste waterstof, chloor, kooldioxide en andere stoffen die bij normale temperaturen gasvormig zijn. Kristallen van de meeste organische stoffen behoren ook tot dit type. Er zijn dus veel stoffen met een moleculair kristalrooster bekend.

In moleculaire kristalroosters zijn de samenstellende moleculen met elkaar verbonden met behulp van relatief zwakke van der Waals-krachten, terwijl de atomen in het molecuul met veel sterkere covalente bindingen zijn verbonden. Daarom behouden de moleculen in dergelijke roosters hun individualiteit en bezetten ze één plaats van het kristalrooster. Vervanging is hier mogelijk als de moleculen qua vorm en grootte vergelijkbaar zijn. Omdat de krachten die moleculen verbinden relatief zwak zijn, zijn de grenzen van substitutie hier veel breder. Zoals Nikitin aantoonde, kunnen atomen van edelgassen op isomorfe wijze moleculen CO2, SO2, CH3COCH3 en andere in de roosters van deze stoffen vervangen. Overeenkomsten chemische formule hier blijkt het optioneel te zijn.

In moleculaire kristalroosters bevinden moleculen zich op roosterplaatsen. De meeste stoffen met covalente bindingen vormen kristallen van dit type. Moleculaire roosters vormen vaste waterstof, chloor, kooldioxide en andere stoffen die bij normale temperaturen gasvormig zijn. Kristallen van de meeste organische stoffen behoren ook tot dit type. Er zijn dus veel stoffen met een moleculair kristalrooster bekend. Moleculen die zich op roosterlocaties bevinden, zijn met elkaar verbonden door intermoleculaire krachten (de aard van deze krachten is hierboven besproken; zie pagina). Omdat intermoleculaire krachten veel zwakker zijn dan chemische bindingskrachten, hebben moleculaire kristallen een laag smeltpunt, gekenmerkt door aanzienlijke vluchtigheid, en hun hardheid is laag. Bijzonder lage smelt- en kookpunten van stoffen waarvan de moleculen niet-polair zijn. Paraffinekristallen zijn bijvoorbeeld erg zacht, hoewel covalent S-S-verbindingen in de koolwaterstofmoleculen waaruit deze kristallen bestaan, zijn net zo sterk als de bindingen in diamant. Kristallen gevormd door edelgassen moeten ook worden geclassificeerd als moleculair, bestaande uit mono-atomaire moleculen, aangezien valentiekrachten geen rol spelen bij de vorming van deze kristallen, en de bindingen tussen deeltjes hier van dezelfde aard zijn als in andere moleculaire kristallen; dit bepaalt de relatief grote interatomaire afstanden in deze kristallen.

Debyegram-registratieschema.

Op de knooppunten van moleculaire kristalroosters bevinden zich moleculen die met elkaar verbonden zijn door zwakke intermoleculaire krachten. Dergelijke kristallen vormen stoffen met covalente bindingen in moleculen. Er zijn veel stoffen met een moleculair kristalrooster bekend. Moleculaire roosters bevatten vaste waterstof, chloor, kooldioxide en andere stoffen die bij normale temperaturen gasvormig zijn. Kristallen van de meeste organische stoffen behoren ook tot dit type.

De bindingen tussen ionen in een kristal zijn zeer sterk en stabiel. Daarom hebben stoffen met een ionenrooster een hoge hardheid en sterkte, zijn ze vuurvast en niet-vluchtig.

Stoffen met een ionisch kristalrooster hebben de volgende eigenschappen:

1. Relatief hoge hardheid en sterkte;

2. Breekbaarheid;

3. Hittebestendigheid;

4. Vuurvastheid;

5. Niet-volatiliteit.

Voorbeelden: zouten - natriumchloride, kaliumcarbonaat, basen - calciumhydroxide, natriumhydroxide.

4. Mechanisme van de vorming van covalente bindingen (uitwisseling en donor-acceptor).

Elk atoom streeft ernaar zijn buitenste elektronenniveau te voltooien om de potentiële energie te verminderen. Daarom wordt de kern van het ene atoom tot zichzelf aangetrokken door de elektronendichtheid van een ander atoom, en omgekeerd overlappen de elektronenwolken van twee aangrenzende atomen elkaar.

Demonstratie van de toepassing en diagram van de vorming van een covalente niet-polaire chemische binding in een waterstofmolecuul. (De leerlingen schrijven diagrammen op en schetsen ze).

Conclusie: De verbinding tussen atomen in een waterstofmolecuul wordt tot stand gebracht via een gemeenschappelijk elektronenpaar. Zo’n binding heet covalent.

Welk type binding wordt een niet-polaire covalente binding genoemd? (Leerboek p. 33).

Elektronische formules opstellen van moleculen van eenvoudige stoffen van niet-metalen:

CI CI - elektronische formule van het chloormolecuul,

CI - CI is de structuurformule van een chloormolecuul.

N N is de elektronische formule van het stikstofmolecuul,

N ≡ N is de structuurformule van een stikstofmolecuul.

Elektronegativiteit. Covalente polaire en niet-polaire bindingen. Veelheid van covalente binding.

Maar moleculen kunnen ook verschillende niet-metaalatomen vormen, en in dit geval zal het gemeenschappelijke elektronenpaar verschuiven naar een meer elektronegatief chemisch element.

Bestudeer het leerboekmateriaal op pagina 34

Conclusie: Metalen hebben een lagere elektronegativiteitswaarde dan niet-metalen. En het is heel verschillend tussen hen.

Demonstratie van de vorming van een polaire covalente binding in een waterstofchloridemolecuul.

Het gedeelde elektronenpaar wordt verschoven naar chloor, omdat het elektronegatiever is. Dit is dus een covalente binding. Het wordt gevormd door atomen waarvan de elektronegativiteit niet veel verschilt, dus het is een polaire covalente binding.

Elektronische formules opstellen van waterstofjodide en watermoleculen:

H J is de elektronische formule van het waterstofjodidemolecuul,

H → J is de structuurformule van het waterstofjodidemolecuul.

HO - elektronische formule van een watermolecuul,

H →O - structuurformule van een watermolecuul.

Onafhankelijk werk met een leerboek: noteer de definitie van elektronegativiteit.

Moleculaire en atomaire kristalroosters. Eigenschappen van stoffen met moleculaire en atomaire kristalroosters

Zelfstandig werken met het leerboek.

Vragen voor zelfbeheersing

Een atoom waarvan het chemische element een nucleaire lading heeft van +11

– Schrijf het diagram op van de elektronische structuur van het natriumatoom

– Is de buitenlaag compleet?

– Hoe kan ik het vullen van de elektronische laag voltooien?

– Maak een diagram van elektronendonatie

– Vergelijk de structuur van het atoom en het ion van natrium

Vergelijk de structuur van het atoom en het ion van het inerte gasneon.

Bepaal van welk element het atoom is met het aantal protonen 17.

– Schrijf het diagram op van de elektronische structuur van een atoom.

– Is de laag compleet? Hoe dit te bereiken.

– Maak een diagram van de voltooiing van de elektronenlaag van chloor.

Groepsopdracht:

Groep 1-3: Creëer elektronische en structurele formules van stofmoleculen en geef het type Br 2-binding aan; NH3.

Groepen 4-6: Stel elektronische en structurele formules op van de moleculen van stoffen en geef het type binding aan F 2; HBr.

Twee studenten werken op een extra bord met dezelfde taak voor een voorbeeld voor zelftest.

Mondelinge enquête.

1. Definieer het concept van “elektronegativiteit”.

2. Waar hangt de elektronegativiteit van een atoom van af?

3. Hoe verandert de elektronegativiteit van atomen van elementen in de tijd?

4. Hoe verandert de elektronegativiteit van atomen van elementen in de belangrijkste subgroepen?

5. Vergelijk de elektronegativiteit van metaal- en niet-metaalatomen. Verschillen de methoden voor het voltooien van de buitenste elektronenlaag tussen metaal- en niet-metaalatomen? Wat zijn de redenen hiervoor?

7. Welke chemische elementen zijn in staat elektronen te doneren en elektronen te accepteren?

Wat gebeurt er tussen atomen als ze elektronen geven en nemen?

Hoe worden de deeltjes genoemd die uit een atoom worden gevormd als gevolg van het verlies of de winst van elektronen?

8. Wat gebeurt er als metaal- en niet-metaalatomen elkaar ontmoeten?

9. Hoe wordt een ionbinding gevormd?

10. Een chemische binding die ontstaat door de vorming van gedeelde elektronenparen wordt...

11. Covalente bindingen kunnen zijn... en...

12. Wat zijn de overeenkomsten tussen covalent polair en covalent niet-polaire binding? Wat bepaalt de polariteit van de verbinding?

13. Wat is het verschil tussen polaire covalente en niet-polaire covalente bindingen?

LESPLAN nr. 8

Discipline: Scheikunde.

Onderwerp: Metalen verbinding. Geaggregeerde toestanden van stoffen en waterstofbindingen .

Doel van de les: Vorm een ​​concept van chemische bindingen aan de hand van het voorbeeld van een metaalbinding. Verkrijg inzicht in het mechanisme van bindingsvorming.

Geplande resultaten

Onderwerp: vorming van iemands horizon en functionele geletterdheid voor het oplossen van praktische problemen; vermogen om resultaten te verwerken en uit te leggen; bereidheid en vermogen om cognitieve methoden toe te passen bij het oplossen van praktische problemen;

Metaonderwerp: gebruik verschillende bronnen om chemische informatie te verkrijgen, het vermogen om de betrouwbaarheid ervan te beoordelen goede resultaten in het professionele veld;

Persoonlijk: het vermogen om de verworvenheden van de moderne chemische wetenschap en chemische technologieën te gebruiken om de eigen intellectuele ontwikkeling in de gekozen professionele activiteit te verbeteren;

Standaard tijd: twee uur

Soort les: Lezing.

Lesplan:

1. Metalen verbinding. Metaalkristalrooster en chemische binding van metaal.

2. Fysische eigenschappen van metalen.

3. Geaggregeerde toestanden van stoffen. De overgang van een stof van de ene aggregatietoestand naar de andere.

4. Waterstofbinding

Apparatuur: Periodiek systeem van chemische elementen, kristalrooster, hand-out.

Literatuur:

1. Scheikunde 11e leerjaar: leerboek. voor algemeen vormend onderwijs organisaties Rudzitis, F.G. Veldman. – M.: Onderwijs, 2014. -208 p.: ill..

2. Chemie voor beroepen en specialiteiten technisch profiel: leerboek voor studenten. instellingen prof. onderwijs / OS Gabrielyan, I.G. Ostromov. – 5e druk, gewist. – M.: Uitgeverijcentrum “Academy”, 2017. – 272 pp., met kleuren. ziek.

Docent: Tubaltseva Yu.N.

Bij het uitvoeren van veel fysieke en chemische reacties de stof gaat over in een vaste aggregatietoestand. In dit geval hebben moleculen en atomen de neiging zichzelf in een zodanige ruimtelijke ordening te ordenen waarin de interactiekrachten tussen materiedeeltjes maximaal in evenwicht zijn. Zo wordt de sterkte van de vaste stof bereikt. Atomen voeren, zodra ze een bepaalde positie innemen, kleine oscillerende bewegingen uit, waarvan de amplitude afhangt van de temperatuur, maar hun positie in de ruimte blijft vast. De krachten van aantrekking en afstoting houden elkaar op een bepaalde afstand in evenwicht.

Moderne ideeën over de structuur van materie

De moderne wetenschap stelt dat een atoom bestaat uit een geladen kern, die een positieve lading draagt, en elektronen, die een negatieve lading dragen. Met een snelheid van enkele duizenden biljoenen omwentelingen per seconde roteren elektronen in hun banen, waardoor een elektronenwolk rond de kern ontstaat. De positieve lading van de kern is numeriek gelijk aan de negatieve lading van de elektronen. Het atoom van de stof blijft dus elektrisch neutraal. Mogelijke interacties met andere atomen vinden plaats wanneer elektronen worden losgemaakt van hun ouderatoom, waardoor de elektrische balans wordt verstoord. In één geval zijn de atomen in een bepaalde volgorde gerangschikt, wat een kristalrooster wordt genoemd. In een ander geval combineren ze zich, vanwege de complexe interactie van kernen en elektronen, tot moleculen verschillende types en complexiteit.

Definitie van kristalrooster

In totaal Verschillende types Kristalroosters van stoffen zijn netwerken met verschillende ruimtelijke oriëntaties, op de knooppunten waarvan ionen, moleculen of atomen zich bevinden. Deze stabiele geometrische ruimtelijke positie wordt het kristalrooster van de substantie genoemd. De afstand tussen knooppunten van één kristalcel wordt de identiteitsperiode genoemd. De ruimtelijke hoeken waaronder de celknooppunten zich bevinden, worden parameters genoemd. Volgens de methode voor het construeren van verbindingen kunnen kristalroosters eenvoudig, basisgecentreerd, vlakgecentreerd en lichaamsgericht zijn. Als de materiedeeltjes zich alleen in de hoeken van het parallellepipedum bevinden, wordt zo'n rooster eenvoudig genoemd. Een voorbeeld van een dergelijk rooster wordt hieronder weergegeven:

Als, naast de knooppunten, de deeltjes van de substantie zich in het midden van de ruimtelijke diagonalen bevinden, wordt deze rangschikking van deeltjes in de substantie een lichaamsgericht kristalrooster genoemd. Dit type is duidelijk weergegeven in de figuur.

Als er, naast de knooppunten op de hoekpunten van het rooster, een knooppunt is op de plaats waar de denkbeeldige diagonalen van het parallellepipedum elkaar snijden, dan heb je een vlak-gecentreerd type rooster.

Soorten kristalroosters

De verschillende microdeeltjes waaruit een stof bestaat, bepalen de verschillende soorten kristalroosters. Ze kunnen het principe bepalen van het bouwen van verbindingen tussen microdeeltjes in een kristal. Fysische typen kristalroosters zijn ionisch, atomair en moleculair. Hieronder vallen ook verschillende soorten metaalkristalroosters. Het bestuderen van de principes interne structuur Chemie houdt zich bezig met elementen. De soorten kristalroosters worden hieronder in meer detail weergegeven.

Ionische kristalroosters

Dit soort kristalroosters zijn aanwezig in verbindingen met een ionische binding. In dit geval bevatten roosterplaatsen ionen met tegengestelde elektrische ladingen. Dankzij elektromagnetisch veld, de krachten van interionische interactie blijken behoorlijk sterk te zijn, en dit bepaalt de fysieke eigenschappen van de substantie. Gemeenschappelijke kenmerken zijn vuurvastheid, dichtheid, hardheid en het vermogen om elektrische stroom te geleiden. Ionische soorten kristalroosters worden aangetroffen in stoffen zoals tafelzout, kaliumnitraat en andere.

Atoomkristalroosters

Dit type materiestructuur is inherent aan elementen waarvan de structuur wordt bepaald door covalente chemische bindingen. Soorten kristalroosters Deze soort bevatten individuele atomen in knopen, met elkaar verbonden door sterke covalente bindingen. Dit type binding treedt op wanneer twee identieke atomen elektronen ‘delen’, waardoor een gemeenschappelijk elektronenpaar wordt gevormd voor naburige atomen. Dankzij deze interactie covalente bindingen binden atomen gelijkmatig en sterk in een bepaalde volgorde. Chemische elementen die atomaire soorten kristalroosters bevatten, hebben hardheid, hoge temperatuur smelten, geleiden elektriciteit slecht en zijn chemisch inactief. Klassieke voorbeelden van elementen met een vergelijkbare interne structuur zijn diamant, silicium, germanium en boor.

Moleculaire kristalroosters

Stoffen met een moleculair type kristalrooster zijn een systeem van stabiele, op elkaar inwerkende, dicht opeengepakte moleculen die zich op de knooppunten van het kristalrooster bevinden. In dergelijke verbindingen behouden de moleculen hun ruimtelijke positie in de gasvormige, vloeibare en vaste fasen. Op de knooppunten van het kristal worden moleculen bij elkaar gehouden door zwakke van der Waals-krachten, die tientallen keren zwakker zijn dan de ionische interactiekrachten.

De moleculen die een kristal vormen, kunnen polair of niet-polair zijn. Door de spontane beweging van elektronen en trillingen van kernen in moleculen kan het elektrische evenwicht verschuiven - zo ontstaat er een ogenblikkelijk elektrisch dipoolmoment. Goed georiënteerde dipolen creëren aantrekkelijke krachten in het rooster. Kooldioxide en paraffine zijn dat wel typische voorbeelden elementen met een moleculair kristalrooster.

Metalen kristalroosters

Een metaalbinding is flexibeler en taaier dan een ionische binding, hoewel het lijkt alsof beide op hetzelfde principe zijn gebaseerd. De soorten kristalroosters van metalen verklaren hun typische eigenschappen, zoals mechanische sterkte, thermische en elektrische geleidbaarheid en smeltbaarheid.

Een onderscheidend kenmerk van een metaalkristalrooster is de aanwezigheid van positief geladen metaalionen (kationen) op de plaatsen van dit rooster. Tussen de knooppunten bevinden zich elektronen die direct betrokken zijn bij de creatie elektrisch veld rond het rooster. Het aantal elektronen dat binnen dit kristalrooster beweegt, wordt elektronengas genoemd.

Bij afwezigheid van een elektrisch veld voeren vrije elektronen een chaotische beweging uit, waarbij ze willekeurig interageren met roosterionen. Elke dergelijke interactie verandert het momentum en de bewegingsrichting van het negatief geladen deeltje. Met hun elektrisch veld trekken elektronen kationen naar zich toe, waardoor hun onderlinge afstoting in evenwicht wordt gebracht. Hoewel elektronen als vrij worden beschouwd, is hun energie niet voldoende om het kristalrooster te verlaten, dus bevinden deze geladen deeltjes zich voortdurend binnen de grenzen ervan.

De aanwezigheid van een elektrisch veld geeft het elektronengas extra energie. De verbinding met ionen in het kristalrooster van metalen is niet sterk, waardoor elektronen gemakkelijk hun grenzen verlaten. Elektronen bewegen langs krachtlijnen en laten positief geladen ionen achter.

conclusies

De scheikunde hecht groot belang aan de studie van de interne structuur van materie. De soorten kristalroosters van verschillende elementen bepalen bijna het hele bereik van hun eigenschappen. Door kristallen te beïnvloeden en hun interne structuur te veranderen, is het mogelijk de gewenste eigenschappen van een stof te verbeteren, ongewenste eigenschappen te verwijderen en chemische elementen te transformeren. Het bestuderen van de interne structuur van de omringende wereld kan dus helpen de essentie en principes van de structuur van het universum te begrijpen.