Урок на тему Будова твердих речовин. Типи кристалічних граток

Урок на тему «Будова твердих речовин. Типи кристалічних граток.» 

Тема: Будова твердих речовин. Типи кристалічних граток.

Мета: ознайомити з будовою твердих речовин, визначити особливості аморфних так кристалічних речовин, сформувати поняття про кристалічні гратки та їх типи, розглянути класифікацію кристалічних речовин за типом кристалічної гратки; виявити залежність між будовою кристалічних речовин та їх фізичними властивостями; сформувати навички визначення типу кристалічної гратки речовини за її фізичними властивостями.

Обладнання: Періодична система хімічних елементів, моделі кристалічних граток.

Тип уроку: комбінований (засвоєння навичок та умінь)

Форми роботи: фронтальна бесіда, самостійна робота за індивідуальними завданнями, розповідь, тренувальні вправи із заповненням таблиці.

Хід уроку

       I.            Організаційний момент.

    II.            Перевірка домашнього завдання.

1)    Що таке «ступінь окиснення»?

2)    Чому дорівнює ступінь окиснення елементів у простих речовинах?

3)    Чому дорівнює сума ступенів окиснення різних елементів у сполуці?

4)    Перевірочна робота за темою «ступінь окиснення».

Варіант 1.

1)    Складіть формули оксидів Нітрогену, якщо Нітроген має ступені окиснення: +1; +3; +5.

2)    Визначте ступені окиснення елементів у сполуках: NaCl; K₂O; CaS; AlN; SiC; CS₂; PCl₃; I₂.

Варіант 2.

1)    Складіть формули оксидів Брому, якщо Бром має ступені окиснення: +3; +5; +7.

2)    Визначте ступені окиснення елементів у речовинах: BaI₂; Mg₃P₂; Cl₂O₅; CaBr₂; NCl₃; PCl₅; O₂.

 III.            Актуалізація опорних знань

1)    У яких агрегатних станах можуть перебувати речовини?

2)    Якими є відстані між частинками в газоподібних, рідких та твердих речовинах?

3)    У якому агрегатному стані взаємодія між частинками максимальна?

4)    Які типи будови речовини ми вже вивчили в 7 класі (молекулярна та немолекулярна)?

IV.            Вивчення нового матеріалу.

1.     Поняття про кристалічну аморфну будову твердих речовин.

За внутрішньою будовою і фізичними властивостями розрізняють два стани твердих речовин – аморфний і кристалічний.

Аморфні речовини – речовини, які не мають кристалічної структури, чіткої і сталої температури плавлення і виявляють одинакові механічні, електричні та інші фізичні властивості. До аморфних речовин належать скло, клеї, смола, більшість штучних і природних полімерів.

Переважна більшість твердих мають кристалічну будову. Кожна кристалічна речовина має певну, характерну для неї форму кристалів. У кристалічних речовинах частинки, з яких побудовані кристали, розміщені в просторі в певному порядку і утворюють просторову кристалічну гратку.

Залежно від характеру частинок, що утворюють кристал, і від типу хімічного зв’язку між ними, розрізняють чотири типи кристалічних граток: металічна, йонна, молекулярна, атомна.

2.     Типи кристалічних граток:

Для кращого запам’ятовування пропонуємо учням схему (рисуємо на дошці або проектуємо на екран).

КРИСТАЛІЧНІ      ГРАТКИ

Металічні         Йонні                          Молекулярні              Атомні

Металічна гратка.

Атоми металів легко віддають електрони, тому у вузлах гратки є йони металів, а у просторі між ними вільно пересуваються електрони, що утворюють електронний газ. У металах електрони можуть вільно пересуватися по всьому кристалу і таким чином обумовлюють зв'язок між всіма позитивними йонами у кристалі.

Метали: електропровідні, теплопровідні, пластичні (ковкі).

Йонна гратка.

      Різнойменні йони, з яких складаються йонні кристали утримуються разом електростатичними силами.

Йонні гратки характерні для речовин з йонним зв’язком. Оскільки число зв’язків в йонних кристалах величезне, то всі йони міцно зв’язані один з одним. Для того, щоб їх зруйнувати, треба надати велику кількість енергії.

Речовини з йонними кристалічними гратками: тверді, тугоплавкі, нелеткі, крихкі, у розплавах і розчинах електропровідні.

Представниками є солі, основні оксиди металів, основи.

Молекулярна гратка.

     У вузлах молекулярних кристалічних граток розташовані молекули, що зв’язані між собою слабкими міжмолекулярними силами.

Ці зв’язки значно слабкіші, ніж хімічні зв’язки у молекулі. Їх легко зруйнувати, тому речовини з молекулярною граткою є крихкими, легкоплавкими, леткими.

Розчинність таких речовин у воді залежить від типу зв’язку в їх молекулах.

Представниками таких речовин є всі газоподібні речовини,  рідкі, тверді легкоплавкі (сірка, цукор, глюкоза…).

Атомні гратки:

   Атомні кристали мають гратку, побудовану з атомів, що з’єднані один з одним ковалентними зв’язками.

Всі атоми в атомних гратках міцно зв’язані один з одним ковалентними зв’язками. Такі речовини: тугоплавкі, нерозчинні, не пластичні, дуже тверді, не крихкі.

Представниками таких речовин є алмаз, пісок (SiO₂), карборунд (SiC).

Знаючи фізичні властивості речовин можна висловити припущення про тип кристалічної гратки.

Розглянемо приклади.

1)    Хлор за звичайних умов є зеленувато-жовтим газом, має різкий запах, переходить у рідкий стан при -34^оС.

2)    Однією з простих речовин Карбону є алмаз – дуже тверда речовина, прозора, t_пл=3500^оС.

3)    Алюміній – міцний, легкий, температура плавлення 660^оС, ковкий, електропровідний.

4)    Натрій фторид добре розчиняється у воді, має температуру плавлення 995^оС, і у розплавленому стані проводить електричний струм.

5)  Тип кристалічних граток простих речовин залежить від положення елементів в Періодичній системі елементів.

Зліва – (Li, Be, Na, Al, Ga…) металічні гратки,

Зправа – (N₂, O₂,P₄, S₈, H₂…) молекулярні,

Посередині – (B, C, Si, Ge, As, Se, Sn, Sb, Te…) атомні.

Порівняйте електронні конфігурації Карбону і Плюмбуму. Чому видалити електрон із зовнішнього рівня Карбону важче, ніж Плюмбуму? Чому алмаз є неметалом, а свинець – металом?

   V.            Первинне застосування набутих знань.

       Учні ще раз повторюють класифікацію кристалічних граток, типи хімічного зв’язку, сили, що втримують структурні частинки у кристалі, приклади речовин із тим чи іншим типом хімічного зв’язку.

       З’ясовуємо, як будова кристалічної гратки пливає на властивості речовин. Пропонуємо учням запитання.

-         Що відбувається з кристалами кухонної солі та цукру при нагріванні?  Чому?

   Встановлюємо, що у цих речовин різні температури плавлення і кипіння, а відповідно різні типи кристалічних граток.

    Порівнюємо відмінності у властивостях сірки та алмазу, що мають ковалентні зв’язки між атомами, але різні типи кристалічних граток (відповідно молекулярну та атомну), та підсумовуємо, о ці дві прості речовини відрізняються твердістю, температурам плавлення і кипіння. Підводимо учнів до висновку, що типи хімічного  зв’язку впливають на кристалічну будову речовин, а будова зумовлює їх властивості.

VI.            Застосування учнями знань і способів дій у стандартних умовах із метою засвоєння навичок.

         Щоб учні засвоїли теоретичний матеріал і набули навички, як за типом хімічного зв’язку встановити тип кристалічної гратки і відповідно властивості, пропонуємо заповнити табличку, коментуючи почергово у голос.

Речовини	Тип хімічного зв’язку	Тип кристалічної гратки	Структурні частинки	Сили, що втримують ці частинки	Фізичні властивості речовини
Натрій хлорид (NaCl)
Вода (H2O)
Йод (I2)

VII.            Творче перенесення знань і навичок у нестандартні умови з метою формування умінь.

Самостійна робота з індивідуальними завданнями.

            Роздаємо учням заздалегідь підготовлені картки з завданнями та тестові завдання.

Приклади завдань.

           Охарактеризуйте тип хімічного зв’язку, кристалічної гратки, структурні частинки, що лежать у вузлах кристалічної гратки, сили, що втримують частинки та фізичні властивості речовини, подані формулою.

СаО, СаS, HBr, NaI, P, Zn, CuS, MgO, C, Si, H₂, O₂, KCl,  CO,  B,CuSO₄,  Au,  Ag, SiC,  SiO₂.

Тестові завдання до теми:

«Типи хімічних зв’язків».

1.     Укажіть сполуки з ковалентним неполярним типом зв’язку:

а) HF, б) N₂, в) H₂O, г) О₂;

2.     Які з цих сполук з йонним типом зв’язку:

а) хлор, б) калій бромід, в) гідроген хлорид, г) фосфор?

3.     Укажіть сполуки з ковалентним полярним типом зв’язку:

а) гідроген йодид, б) натрій хлорид, в) мідь, г) кисень.

4.     Який зв’язок у молекулах магній хлориду  :

а) йонний, б) ковалентний полярний, в) ковалентний неполярний, г)металічний?

5.     Між якими попарно переліченими елементами (цифрою подано порядковий номер елемента) утворюються сполуки з ковалентним полярним зв’язком:

а) 11 і 8, б)13 і 17, в) 14 і 8, г) 29 і 33?

6.     Між якими попарно переліченими елементами утворюються сполуки з йонним зв’язком:

а) 20 і 16, б) 6 і 8, в) 15 і 1, г) 6 і 16,

7.     Скільки електронних пар стануть спільними при утворенні молекули хлору:

а) одна, б) дві, в) три, г)чотири?

8.     Скільки електронних пар стануть спільними при утворенні молекули азоту:

а) одна, б) дві, в) три, г) чотири?

9.     Укажіть пару атомів, у якої яскраво виражено йонний зв’язок6

а) К – Сl, б) І – І, в) S – F, г) О – О.

10.         Ступінь окиснення лужноземельних металів завжди дорівнює:

а) +1, б) +2, в) -1, г) -2?

11.          Вищий ступінь окиснення у елемента під номером 16:

а) -2, б) 0, в) +4, г) +6?

12.          Нижчий ступінь окиснення у елемента під номером 15:

а) 0, б) -3, в) -4, г)+5?

Учні виконують завдання та здають на перевірку.

VIII.            Підведення підсумків.

На сьогоднішньому уроці учні поглибили свої знання про:

-         Типи хімічного зв’язку;

-         Кристалічну будову речовини;

-         Встановили взаємозв’язки між типом хімічного зв’язку, типом кристалічної гратки і властивостями речовин. Отже, будова визначає властивості.

IX.            Домашнє завдання.

§43 с.195-198, виконати завдання природодослідн