Урок "Типи кристалічних ґраток"

Проказа євгенiя Миколаївна;  магiстратура ; « Середня освiта. Хiмiя »

014.06

Тема:Кристалічні гратки. Атомні, молекулярні та йонні кристали.

 

Мета:  показати взаємозв’язок між будовою речовин та  їх фізичними властивостями на   основі знань про типи хімічних зв’язків у неорганічних речовинах. Ознайомити учнів з типами кристалічних ґраток (атомними, молекулярними, йонними). Сформувати  вміння характеризувати фізичні властивості речовин за типом кристалічних ґраток і видом хімічного зв’язку. Формувати навички самостійної роботи, орієнтації в інформаційному просторі.

 

Тип уроку: комбінований урок засвоєння нових знань, умінь і навичок, їх творчого застосування на практиці.

Форми роботи: презентація і захист проектів, евристична бесіда, хімічний експеримент.

Обладнання: проекти, підготовлені учнями, моделі кристалічних ґраток,   склянка з водою, скляна паличка, спиртівка, тримач для пробірок, зразки речовин з різними типами кристалічних ґраток ( графіт, парафін, кухонна сіль ).

 

Хід уроку І. Актуалізація опорних знань.

На попередніх уроках ми вивчали типи хімічних зв’язків. Цей матеріал нам  буде потрібний  для  засвоэння  наступної теми. Тож, повторимо саме головне. Пригадайте, які типи зв’язку існують в природі ? Повторення проведемо у формі гри « Вірю –не вірю»

У мене в руках кілька папірців із різними твердженнями. Ви по черзі витягуєте папірець, зачитуєте твердження і відповідаєте, коментуєте свою відповідь.

1.       Йонний зв’язок виникає між йонами (так)

2.       Йони – це нейтральні частинки (ні).

3.       Йони – це заряджені частинки (так ).

4.       Ковалентний зв’язок буває двох типів – полярний і неполярний( так ).

5.       Ковалентний полярний зв’язок утворюється між атомами з однаковою електронегативністю (ні).

6.       Ковалентний неполярний зв’язок утворюється між атомами одного і того ж неметалу (так).

7.       Ковалентний неполярний зв’язок утворюється між атомами з різною електронегативністю (ні).

8.       NaCl – сполука з йонним зв’язком (так).

9.       О₂ – сполука з ковалентним полярним зв’язком (ні).

10.   HCl –сполука з йонним зв’язком (ні).

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

 

Отже, існують різні типи зв’язку. Чи впливає тип хімічного зв’язку на будову речовини та її властивості? Саме цю проблему ми повинні з вами розв’язати на уроці.

Скажіть, в якому агрегатному стані можуть бути речовини ? (газоподібному, рідкому та твердому). Твердих речовин найбільше. При певних умовах будь яка речовина може стати твердою. Як ми говоримо -  перетворитися на камінь. Хочу прочитати вам вірш.

 

Видите камень вон тот, придорожный?

Камень как камень…Обычный… Возможно.

Как бы о нем поточнее узнать?

Надо науку на помощь призвать.

 

Как пишется «камень», научит Грамматика.

Размеры и форму найдет Математика.

Физика массу отыщет и вес.

Минералогия взглянет на срез. «Это кремень»,- она скажет ребятам,-

И называют его силикатом.

 

Археология скажет: «Находка!

Справа на камне видна обработка!» «Жил в этой местности древний народ…» -

Дальше История слово берет.

 

Камень в овраге лежит придорожном… Камень простой? Или, может быть, сложный?

О камне ты все ли узнал, Человек?

Наука поможет! Не каменный век!

 

Ось так. Камінь – об'єкт оточуючого світу. І, оскільки, у нас урок хімії, ми розглянемо цей об’єкт з хімічної точки зору. Які запитання ми можемо поставити? 

─ Які частинки утворюють тверді речовини?

─ Як вони сполучаються  між собою?

─ Як це впливає на властивості?

─ Як ці властивості можна використати людству?

 

Девіз уроку: Все пізнається в порівнянні. Від аналізу до структури, а від неї – до властивостей і застосування».

 

ІІІ. Вивчення нової теми

 

Відомо, що у твердих речовинах частинки, що їх утворюють, розташовані у просторі суворо закономірно для кожної речовини.

 Кожна тверда речовина має свою кристалічну гратку. Прочитаємо,що таке кристалічна гратка ( ст. 178).

 

Кристалічна гратка – це розміщення в просторі йонів, атомів або молекул у певному систематичному порядку.

Які частинки можуть знаходитися у вузлах кристалічних граток?

 

 Залежно від природи частинок, що містяться у вузлах граток. Розрізняють йонні, атомні,  молекулярні  та металічні кристалічні гратки.

 

 Кілька  уроків тому я вам дала завдання скласти проект на тему «Кристалічна гратка». Кожна група отримала завдання описати один певний вид гратки. В своїх проектах ви обов’язково моли дати відповіді на чотири запитання:

1. Які частинки лежать у вузлах кристалічної гратки.

2 Які сили між ними діють.

3.   Які властивості виявляють речовини.

4.   Навести приклади речовин.

 

Надаємо слово першій групі (Йонна кристалічна гратка).

Надаємо слово  другій групі (Атомна кристалічна гратка).

Надаємо слово  третій групі ( Молекулярна кристалічна гратка).

Надаємо слово першій групі (Йонна кристалічна гратка)

 

 

 

Йонна кристалічна гратка.

 

1.Ви вже знаєте, що переважна більшість твердих речовин мають кристалічну будову. Залежно від того, які частинки утворюють кристал, розрізняють різні види кристалічних граток. Ми розкажемо про йонну кристалічну гратку.

 У вузлах  йонних кристалічних граток лежать йони, тому гратки і отримали таку назву – йонні.

Йони , як ви знаєте, бувають позитивні і негативні. У вузлах граток вони розташовані так, що  навколо позитивного йона розташовані негативні, а навколо негативного –позитивні.

Наприклад, у кристалічній гратці натрій хлориду, тобто кухонної солі, кожен йон натрію оточений шістьма йонами хлору, а кожен йон хлору оточений шістьма йонами натрію.

Йонні кристалічні гратки характерні для речовин з йонним зв’язком.

 

2.     Я розповім про те, які сили діють в йонних гратках і як це впливає на властивості речовин.

 Оскільки йони заряджені протилежно, між ними виникають  значні сили притягання. Зруйнувати таку гратку нелегко. Для того, щоб  зруйнувати кристал, необхідно затратити велику кіликість  енергії , саме тому всі речовини з йонною граткою э твердими. Температура плавлення їх досить висока. Наприклад, кухонну сіль можна розплавити при температурі 801 ˚С. Рекордсман по тугоплавкості серед йонних сполук – магній оксид. Його можна розплавити при температурі 2800˚С.

Це нелеткі речовини,тому не мають запаха.Вони крихкі. Більшість добре розчиняється у воді, розчини таких речовин проводять струм.

 

3.     Речовини з йонною кристалічною граткою можна зустріти в природі, в побуті. Ви вже чули.що до речовин з йонною граткою відноситься всім відома кухонна сіль –натрій хлорид .Інші солі також також мають таку решітку, Луги, наприклад,  натрій гідроксид, кальцій гідроксид.

Оксоди металів, наприклад ,алюміній оксид – Аl₂O₃/

 

 

 

                                            Атомна кристалічна гратка.

 

1.Наша група готовила матеріал про атомну кристалічну гратку.  Я думаю, що ви вже здогадалися, що раз гратка називається атомною, то у вузлах гратки лежать атоми. Перед вами схема будови кристала алмаза. Кожна  кулька–це атом Карбону. Всі атоми розташовані один від одного на однаковій відстані. А це схема будови кристала графіту. Тут у вузлах лежать ті ж самі атоми Карбону , але розташування атомів інше –шарувате. Тут немає окремих йонів або молекул. Весь кристал являє собою, неначе одну велетенську молекулу.

 

2.   Ви тільки що чули, що в йонних гратках діють значні сили притягання між йонами. Між атомами діють ще більші сили притягання, Утворюються дуже  міцні  ковалентні зв'зки.   . Зруйнувати їх ще важче , ніж зв'язки між йонами. Тому всі речовини з атомними  кристалічними гратками дуже тверді, дуже тугоплавкі, нелеткі, Наприклад, температура плавлення алмаза становить 3500˚С. Алмаз ,крім того, є самою твердою в природі 

Ці речовини не розчиняються у воді. Вони не проводять струм, або бувають напівпровідниками.

 

3.   Атомні гратки мають  лише   невелика  кількість   речовин  .Це  алмаз,з якого рблять діаманти, алмазом ріжуть скло, бурять гірські породи. Зараз у кожного з вас  теж  є речовина з атомною кристалічною граткою. Це графіт,який знаходиться в    олівцях. Нам добре знайомий пісок – SO₂. Це також  речовина з атомною граткою. Цей предмет, я думаю, вам  також знайомий. Ним точимо ножі, сапи завдяки його великій твердості. Називається речовина  - силіцій карбід. В його кристалічній гратці чергуються атоми Карбону і Силіцію. . Саме ці атоми утворюють атомну кристалічну гратку.

 

 

                                      Молекулярна кристалічна гратка.

 

1.Ще один тип граток, що існує в природі, - молекулярні кристалічні гратки.  Речовини з такими гратками дуже відрізняються від речовин з йонними та  атомними гратками . Причина полягає в тому. Що у вузлах лежать молекули. На цьому малюнку зображена кристалічна гратка йоду. У вузлах гратки  розташовані молекули йоду – І₂. А на цьому малюнку  зображена гратка вуглекислого газу.За певних умов він може ставати твердим, тоді його називають сухим льодом. У вузлах лежать молекули СО₂. А ось це модель кристаллу звичайного льоду.в йогов узлах лежать молекули води – Н₂О. Молекулярні кристалічні гратки можуть утворювати речови , що мають ковалентні зв’язки.

 

2.Між молекулами діють дуже слабкі сили міжмолекулярного тяжіння. Їх називають силами  Ван-дер-Ваальса. А раз сили притягання слабкі, то й зруйнувати їх дуже легко. Тому всі речовини із молекулярною кристалічною граткою мають невелику твердість, вони легкоплавкі. Наприклад, , кристали йоду можна розплавити про 30˚ С , а лід плавиться вже при 0˚С. Це леткі речовини, тому майже всі мають запах. Пригадайте нафталін, яким  відлякують міль  ід одягу, що зберігається в шафах. Речовини з молекулярною граткою не проводять струм. Вони мають різну розчинність у воді.

 

 

3 .Речовини з молекулярною граткою дуже поширені. Я вам покажу деякі з них. Ось кристали йоду. Спиртовий розчин йоду використовують в медицині, він є у кожного із нас вдома. А це цукор. Звичайний цукор, з яким ми п’ємо чай. Молекулярну гратку має лід. Досить його дістати із холодильника, як він починає танути, що доводить наявність молекулярної гратки.

 

Ми заслухали три проекти. Давайте об’єднаємо всю інформацію в одну таблицю.

 

Криста -лічна гратка	Частинки, що утворюють гратку	Сили,що діють між частинками	Характерні фізичні властивості	Приклади речовин
Йонна	йони	Велике електростатичне притягання між різнойменно зарядженими йонами	тверді, крихкі, тугоплавкі, нелеткі, більшість розчинні у воді, у розчинах і розплавах проводять  електричний струм.	солі, луги, деякі оксиди (наприклад, Al2О3 )
Атом на	атоми	Велике взаємне притягання атомів; Ковалентні зв’язки.	дуже тверді, дуже тугоплавкі, нелеткі, не розчинні у воді, діелектрики або	графіт, алмаз, кремній, пісок (SіО2), карборунд   (SіС)
			напівпровідники.
Моле- куляр- на	молекули	Слабкі сили міжмолекулярного тяжіння  (сили Ван-дерВаальса )	невисока твердість, легкоплавкі, леткі. не проводять електричний струм	лід, цукор, нафталін, сухий лід(СО2 ), I2 ,Cl2, N2, О2.

 

Є такий афоризм: Практика без теорії сліпа, теорія без практики мертва. Кожна гіпотеза тільки тоді стає теорією, коли вона перевірена практикою.

Тож давайте перевіримо теорію практикою. Працюємо в групах. Кожна група отримує одну речовину. Визначте за її властивостями тип кристалічної гратки. Результати  повідомите класу.

(речовини, що отримують учні: кухонна сіль, цукор, графіт).

 

ІV. Узагальнення. Підбиття підсумків уроку.

Який висновок можна зробити про залежність властивостей речовин від типу хімічного зв’язку та будови кристалічної гратки?

 

Гра з кубиком.

(Я ставлю запитання і кидаю одному із вас кубик.  Учень, що отримав кубик, дає відповідь. Якщо не готовий дати відповідь, то кубик перекидається іншому учневі.

1.     Азот переходить у твердий стан за низької температури(─ 210˚С).

Який тип гратки мае азот? (молекулярна).

2.     Яка з речовин характеризується більшою твердістю – лід чи пісок? Як ви це можете пояснити? (лід має молекулярну, а пісок атомну гратку).

3.     У 1673 році Ньютон сказав: «Чи не можна припустити, що при утворенні твердої речовини (кристала), частинки установилися в лад і ряди, застигаючи в правильних фігурах?». Що б ви йому відповіли?

4.     Елементи С і Sі утворюють схожі за складом оксиди СО₂ і SіО₂, але СО₂  плавиться при  ─78.5˚С,а SіО₂ при  +1700˚С. Як ви це можете пояснити? (різні кристалічні гратки)

5.     Білий фосфор плавиться при +44,2˚С. Яку кристалічну гратку має білий фосфор? (молекулярну).

6.     Червоний фосфор плавиться при +600˚С. Яку кристалічну гратку має  червоний фосфор? (атомну).

 

V. Домашнє завдання.

 

§ 32 (Н.М.Буринська), тести 1-7 ст. 183-184.

Для бажаючих (ІІІ-ІV рівень)№8-10 ст.184.

Творче завдання: описати одну із речовин, що є вдома,пояснити її будову, властивості, застосування.