Урок 26

Тема: Залежність фізичних властивостей від типу кристалічних ґраток. Лабораторний дослід №1. Ознайомлення з фізичними властивостями речовин атомної, молекулярної та йонної будови».

Мета:

Формування предметних компетентностей

ž     з’ясувати залежність фізичних властивостей речовин від типу кристалічної ґратки;

ž     навчитися прогнозувати властивості речовин залежно від виду хімічного зв’язку та типу кристалічної ґратки;

ž     виховувати розуміння того, що результат роботи залежить від умінь та набутих знань, прикладених зусиль.

Формування ключових компетентностей

ž     самоосвіта та саморозвиток – уміння розв’язувати поставлені завдання, створення проблемних ситуацій;

ž     інформаційні – вміння робити висновки та узагальнення.

Обладнання:

ž     Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва;

ž     таблиця «Типи кристалічних ґраток»;

ž     мультимедійний проектор.

Тип уроку:    вивчення нового матеріалу

Методи навчання:

ž     пояснювально-ілюстративні – бесіда, розповідь, демонстрації;

ž     самостійні, інтерактивні, репродуктивні, методи контролю проблемні.

Базові поняття:

ž     кристалічні ґратки: атомна, молекулярна, йонна, металічна.

ž     хімічний зв’язок.

ž     ковалентний полярний і неполярний зв’язки.

ž     йонний зв'язок.

ž     електронегативність.

ž     вузли кристалічних ґраток.

Структура уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

Привітання. Перевірка готовності учнів до уроку.

ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

1)                 Перевірка виконання домашнього завдання (письмово на дошці. Учневі даємо завдання на картці)

2)                 Індивідуальне завдання (робота біля дошки):

ž     Напишіть відомі вам аморфні речовини. Поясніть зміст слова «аморфос». Як ще називають аморфний стан?

ž     Поясніть поняття кристалічні ґратки і вузли кристалічних ґраток.

ž     Які ви знаєте кристалічні ґратки та які частинки знаходяться у вузлах цих ґраток?

3)                 Прийом «Хімічний крос» (Учні пропонують запитання, підготовлені вдома їхніми однокласниками)

ІІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

            На минулому уроці ми вивчили типи кристалічних ґраток. Сьогодні будемо з’ясовувати фізичні властивості речовин в залежності від типу кристалічної ґратки. Навчимося прогнозувати властивості речовин залежно від виду хімічного зв’язку та типу кристалічної ґратки.

            Повідомляємо тему, мету, завдання уроку.

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Розповідь учителя

Молекули речовин, що утворюють молекулярні кристалічні ґратки, слабко утримують одна одну в ґратках, сили, які утримують їх в ґратках значно слабші, ніж хімічні зв’язки в молекулі. Ці сили легко зруйнувати, тому речовини з молекулярною кристалічною ґраткою є крихкими, мають невелике значення температури плавлення і кипіння. У них ковалентний полярний або неполярний зв’язок. Це всі газоподібні речовини або рідини за кімнатної температури. Деякі з молекулярних речовин при нагріванні переходять з твердого у газуватий стан, минаючи рідкий. Це явище називається сублімація. До таких речовин належить йод І₂, «сухий лід» (СО₂), нафталін.

Демонстрація: Сублімація йоду

Схема молекулярної кристалічної ґратки:

     

Запис в зошиті

Молекулярні кристалічні ґратки

1)                 Мають малу твердість

2)                 Крихкість

3)                 Низькі t_пл

4)                 Низькі t_кип

5)                 Гази або рідини

6)                 Ковалентний полярний або неполярний зв’язок

7)                 Нерозчинні або малорозчинні у воді

8)                 Не проводять електричний струм

9)                 Сублімація (І₂, СО₂, нафталін)

10)             Леткі

11)             Легкоплавкі

Приклади:

Гази – O₂, N₂, H₂, Cl₂, F₂, S_пара, рідини, Br₂, спирти, ацетон, вода, тверді. I₂, глюкоза, нафталін, ванілін.

 Розповідь учителя

Атомні кристалічні ґратки мають ґратку побудовану з атомів, що з’єднані один з одним міцними ковалентними зв’язками. Щоб зруйнувати структуру з атомних кристалічних ґраток, необхідно затратити дуже велику кількість енергії. Саме тому речовини з атомною кристалічною граткою мають дуже високі температури плавання і температури кипіння. Вони нерозчинні у воді та в інших розчинниках. Ковалентні зв’язки чітко спрямовані по певних напрямках, тому атоми в кристалічній ґратці мають розташовуватись у чітко визначених місцях на певні відстані один від одного. Зсув атома із свого місця приводить до руйнування ковалентного зв’язку, що вимагає великих затрат енергії. Тому речовини з атомною кристалічною ґраткою дуже тверді, некрихкі, непластичні.

 В ході пояснення вчитель робить записи на дошці, а учні – в зошиті.

Запис в зошиті

Атомні кристалічні ґратки 

1. Речовини з ковалентним неполярним зв’язком
2. Дуже високі t_пл
3. Дуже високі t_кип
4. Тверді
5. Некрихкі
6. Непластичні
7. Нерозчинні у воді

Приклади:

ž     Алмаз (С), t_пл~3500^°С, найтвердіша речовина, по шкалі Мосса твердість – 10, не проводить електричний струм – діелектрик

ž     Кварц (SiO₂), t_пл=1600^°С, t_кип=2600^°С

ž     Кварцевий пісок (SiO₂), t_пл=1713^°С

ž     Графіт (C) , t_пл=3845 - 3890^°С, t_кип=4200^°С, твердість 1, масний на дотик, проводить тепло і електричний струм

ž     Карборунд (SiC), t_пл=2830^° С

ž     Силіцій (Si) , t_пл=1415^°С, t_кип=3250^°С, твердість 7, напівпровідик

ž     Бор (B), t_пл=2075^°С, t_кип=3865^°С

ž     Червоний фосфор ((P₄)_n) – не плавиться, а сублімує при t>240^°С

Розповідь учителя

Йонні кристалічні ґратки

            Ґратки, у вузлах яких розташовуються йони – називають йонними. Йони, з яких складаються ґратки кристалів утримуються силами електростатичного притягання. Йони розташовуються так: навколо кожного позитивно-зарядженого йона перебуває певна кількість негативно заряджених йонів.

            У кристалічній ґратці натрій хлориду кожний йон Na⁺ оточений шістьома аніонами Cl^-. І навпаки: кожен йон Cl^- оточений шістьома катіонами Na⁺. Йонні кристалічні ґратки характерні для речовин з йонним зв’язком.

            У йонних кристалах число зв’язків велике, то всі йони міцно зв’язані один з одним. Для руйнування цих зв’язків необхідно затратити велику кількість енергії. Тому йонні сполуки за t^°=20^°C – тверді речовини, які плавляться і киплять при сильному нагріванні, тобто при високих t^°. Кухонна сіль плавиться при +801^°С, а магній оксид MgO має температуру плавлення +2800^°С і температуру кипіння +3600^°С.

            Речовини з йонними кристалічними ґратками мають високу твердість, не є леткими, тому не мають запаху. Але йонна кристалічна структура від удару руйнується, тому йонні кристали – крихкі.

            У кристалах є носії електричного заряду (катіони і аніони), проте у твердому стані йонні сполуки не проводять електричний струм, тому що всі йони закріплені в певних місцях і не можуть вільно пересуватися по кристалу. Але якщо йони сполуки розплавити, то всі йони стають рухливими і розплав буде проводити електричний струм.

            Багато сполук розчинні у воді.

            Схема йонної кристалічної ґратки

    

Запис в зошиті

 Йонні кристалічні ґратки 

1. Йонний зв’язок (сили електростатичного притягання)
2. Тверді
3. Тугоплавкі
4. Високі t_пл ((NaCl t_пл=+801^°С, MgO t_пл=+2800^°С)
5. Високі t_кип (MgO t_кип=+3600^°С)
6. Нелеткі
7. У твердому стані не проводять електричні струм. В розплаві або розчині – проводять.
8. Більшість розчинні у воді.

Розповідь учителя

Металічні кристалічні ґратки (у металах)

У вузлах кристалічних ґраток металів перебувають атоми. Атоми металічних елементів легко віддають зовнішні електрони, тому у вузлах можуть перебувати і йони металів. У просторі між атомам та йонами вільно пересуваються електрони, що утворюють «електронний газ».

У металічних кристалічних ґратках електрони можуть вільно пересуватися по всьому металу і таким чином обумовлюють зв’язок між усіма позитивними йонами в кристалі. Саме завдяки наявності вільних електронів, метали можуть проводити і тепло, і електричний струм.

Метали мають різні t_пл, здебільшого високі. Вони нелеткі (крім ртуті), тверді (крім ртуті), пластичні (ковкі).

Схема металічної кристалічної ґратки

Запис у зошиті

1. Металічний зв’язок (атоми, позитивно заряджені йони і вільні електрони)
2. Тверді (крім ртуті)
3. Різні t_пл (Cs t_пл=28°C, Hg t_пл=38,83°C, W t_пл=3860°C здебільшого високі)
4. Різні t_кип (W t_кип=5930°C, Hg t_кип=356,7°C)
5. Висока теплопровідність
6. Висока електропровідність (Ag, Cu, Al – найкраща)
7. Ковкі (пластичні)
8. Нелеткі (крім ртуті), t_{випаровування} = 18°C

V. УЗАГАЛЬНЕННЯ ТА СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ЗНАНЬ

«Мозковий штурм»

1. Карборунд (силіцій карбід SiC) має температуру плавлення 2830°C і за твердістю близький до алмазу. Який тип кристалічної ґратки має карборунд?

2. Чому вуглекислий газ (CO₂) і кварцевий пісок мають різні фізичні властивості, не зважаючи на те, що хімічний склад однаковий, а елементи C i Si належать до IVA групи?

3. Магній оксид (MgO) біла тверда речовина, що плавиться при t°+2800°C і кипить при t°+3600°C. Яка кристалічна ґратка у цієї речовини?

4. Ванілін – речовина з приємним запахом, безбарвна кристалічна. Яку кристалічну ґратку має ванілін?

5. Нафталін – тверда, кристалічна, безбарвна, має надзвичайно різкий запах. Здатний оберігати від укусів комах (мух, оводів, ґедзів) худобу. Яку кристалічну ґратку має ця речовина?

6. Сіль алюміній хлорид (AlCl₃) – біла кристалічна речовина, добре розчинена у воді, має t_пл=192,6°С розплавленому стані та розчині проводить електричний струм. Який тип кристалічної ґратки у речовині?

7. Білий фосфор (P₄) речовина білого кольору з жовтуватим відтінком. Це м’яка, легкоплавка речовина, t_пл=44,1°С

Червоний фосфор – порошкоподібна речовина червоно-бурого кольору. Загорається лише при нагріванні до +260°С.

Які кристалічні ґратки у білого фосфору та у червоного?

Лабораторний дослід №1

Ознайомлення з фізичними властивостями речовин атомної молекулярної та йонної будови.

Дано речовини: натрій хлорид (кухонна сіль NaCl, вода, пісок кварцевий (SiO₂).

Хід роботи

1.                  Розгляньте речовини, визначте тип кристалічної ґратки, тип хімічного зв’язку.

2.                  Охарактеризуйте фізичні властивості

3.                  Заповніть таблицю

Речо вина	Тип  хімічно го зв’язку	Тип  кристаліч ної ґратки	Агрегат ний стан	Колір	°C плавле ння	°C кипі ння	Крих кість	Твер дість	Електро провід ність	Тепло провід ність
NaCl
SiO2
H2O

4.  Висновок. Як залежать фізичні властивості від структури їхніх кристалічних ґраток.

VI. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

            Сьогодні на уроці ми ознайомились з фізичними властивостями речовин в залежності від їх кристалічних ґраток і з’ясували, що вид зв’язку тісно пов’язаний з типом кристалічних ґраток і з фізичними властивостями речовин.

VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1.   Вивчити параграф, вміти характеризувати кристалічні ґратки.

2.  Підготувати навчальний проект «Залежність фізичних властивостей речовин від типів кристалічних ґраток» (4 учні).

3.   Тренувальні вправи

ž       Скласти електронні і структурні формули речовин: N₂, O₂, Cl₂, H₂, Br₂, HCl, NaCl, MgCl₂.

ž       Скласти схеми утворення хімічного зв’язку у молекулах таких речовин: N₂, O₂, Br₂, NaI, BaO.

ž       Укажіть тип кристалічної ґратки для речовин: F₂, KCl, Na₂S, Si, алмаз, Н₂O, CaCl₂, Cu.