Приведите примеры веществ с ионной кристаллической решеткой: приведите пример с ионной типом кристаллическая решетки и укажите её физические свойства??? — Детская игровая комната «Волшебный лес»

Posted on 06.01.197015.06.2021 by alexxlab

Содержание

Типы кристаллических решёток — урок. Химия, 8–9 класс.

Большинство твёрдых веществ имеет кристаллическое строение, которое характеризуется строго определённым расположением частиц.

Если соединить частицы условными линиями, то получится пространственный каркас, называемый кристаллической решёткой.

Точки, в которых размещены частицы кристалла, называют узлами решётки. В узлах воображаемой решётки могут находиться атомы, ионы или молекулы.

В зависимости от природы частиц, расположенных в узлах, и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решёток: ионную, металлическую, атомную и молекулярную.

Ионными называют решётки, в узлах которых находятся ионы.

Их образуют вещества с ионной связью. В узлах такой решётки располагаются положительные и отрицательные ионы, связанные между собой электростатическим взаимодействием.

Ионные кристаллические решётки имеют соли, щёлочи, оксиды активных металлов.

Ионы могут быть простые или сложные. Например, в узлах кристаллической решётки хлорида натрия находятся простые ионы натрия Na+ и хлора Cl−, а в узлах решётки сульфата калия чередуются простые ионы калия K+ и сложные сульфат-ионы SO42−.

Связи между ионами в таких кристаллах прочные. Поэтому ионные вещества твёрдые, тугоплавкие, нелетучие. Такие вещества хорошо растворяются в воде.

Рис. \(1\). Кристаллическая решётка хлорида натрия

Рис. \(2\). Кристаллы хлорида натрия

Металлическими называют решётки, которые состоят из положительных ионов и атомов металла и свободных электронов.

Их образуют вещества с металлической связью. В узлах металлической решётки находятся атомы и ионы (то атомы, то ионы, в которые легко превращаются атомы, отдавая свои внешние электроны в общее пользование).

Такие кристаллические решётки характерны для простых веществ металлов и сплавов.

Температуры плавления металлов могут быть разными (от \(–37\) °С у ртути до двух-трёх тысяч градусов). Но все металлы имеют характерный металлический блеск, ковкость, пластичность, хорошо проводят электрический ток и тепло.

Рис. \(3\). Металлическая кристаллическая решётка

Рис. \(4\). Изделие из металла

Атомными называют кристаллические решётки, в узлах которых находятся отдельные атомы, соединённые ковалентными связями.

Такой тип решётки имеет алмаз — одно из аллотропных видоизменений углерода. К веществам с атомной кристаллической решёткой относятся графит, кремний, бор и германий, а также сложные вещества, например, карборунд SiC и кремнезём, кварц, горный хрусталь, песок, в состав которых входит оксид кремния(\(IV\)) SiO2.

Таким веществам характерны высокая прочность и твёрдость. Так, алмаз является самым твёрдым природным веществом.

У веществ с атомной кристаллической решёткой очень высокие температуры плавления и кипения. Например, температура плавления кремнезёма — \(1728\) °С, а у графита она выше — \(4000\) °С.

Атомные кристаллы практически нерастворимы.

Рис. \(5\). Кристаллическая решётка алмаза

Рис. \(6\). Алмаз

Молекулярными называют решётки, в узлах которых находятся молекулы, связанные слабым межмолекулярным взаимодействием.

Несмотря на то, что внутри молекул атомы соединены очень прочными ковалентными связями, между самими молекулами действуют слабые силы межмолекулярного притяжения. Поэтому молекулярные кристаллы имеют небольшую прочность и твёрдость, низкие температуры плавления и кипения.

Многие молекулярные вещества при комнатной температуре представляют собой жидкости и газы.

Такие вещества летучи. Например, кристаллические иод и твёрдый оксид углерода(\(IV\)) («сухой лёд») испаряются, не переходя в жидкое состояние.

Некоторые молекулярные вещества имеют запах.

Такой тип решётки имеют простые вещества в твёрдом агрегатном состоянии: благородные газы с одноатомными молекулами (He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn), а также неметаллы с двух- и многоатомными молекулами (h3,O2,N2,Cl2,I2,O3,P4,S8).

Молекулярную кристаллическую решётку имеют также вещества с ковалентными полярными связями: вода — лёд, иод, твёрдые аммиак, кислоты, оксиды большинства неметаллов. Большинство органических соединений тоже представляют собой молекулярные кристаллы (нафталин, сахар, глюкоза).

Рис. \(7\). Кристаллическая решётка иода

Рис. \(8\). Иод

Если известно строение вещества, то можно предсказать его свойства.

Попробуем определить, каковы примерно температуры плавления у фторида натрия, фтороводорода и фтора.

У фторида натрия — ионная кристаллическая решётка. Значит, его температура плавления будет высокой. Фтороводород и фтор имеют молекулярные кристаллические решётки. Поэтому их температуры плавления будут невысокими. Молекулы фтороводорода полярные, а фтора — неполярные. Значит, межмолекулярное взаимодействие у фтороводорода будет сильнее, и его температура плавления будет выше по сравнению со фтором.

Экспериментальные данные подтверждают эти предположения: температуры плавления NaF, HF и F2 составляют соответственно \(995\) °С, \(–83\) °С, \(–220\) °С.

Источники:

Рис. 1.Кристаллическая решётка хлорида натрия https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e9/Sodium-chloride-3D-ionic.png

Рис. 2. Кристаллы хлорида натрия https://cdn.pixabay.com/photo/2015/09/24/17/08/crystal-955935_960_720.jpg

Рис. 4. Изделие из металла https://cdn.pixabay.com/photo/2013/07/12/17/22/database-152091_960_720.png

Рис. 6. Алмаз https://cdn.pixabay.com/photo/2014/10/24/08/09/diamond-500872_960_720.jpg

Рис. 8. Иод https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/Iod_kristall. jpg

Урок 32. состав – структура – свойства — Естествознание — 10 класс

Естествознание, 10 класс

Урок 32. Состав – структура — свойства

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Какова структура вещества? Все ли вещества имеют молекулярную структуру?
В чем причина многообразия веществ? Как структура молекул влияет на свойства веществ?
Можно ли прогнозировать свойства вещества, зная его структуру (строение)?

Глоссарий по теме:

Генезис (греч. — genesis) — происхождение, становление и развитие, результатом которого является определенное состояние изучаемого объекта. Генезис природных и социальных явлений интересовал и интересует философию и науку с античности до наших дней (философский словарь).

Структу́ра (от лат. Structūra — «строение»), или строе́ние — внутреннее устройство чего-либо / Ожегов С.И. и Шведова Н.Ю. Толковый словарь русского языка.

/ Российская академия наук. Институт русского языка им. В.В.Виноградова. — М.:Азбуковник, 1999/.

Качественный состав – это перечень всех образующих вещество химических элементов.

Количественный состав – это число атомов каждого химического элемента в составе мельчайшей частицы вещества – его молекулы.

Запись, выражающая качественный и количественный состав вещества с помощью хими-ческих знаков, называется химической формулой.

Закон постоянства состава: Многие вещества, независимо от нахождения в природе или способа получения их в лаборатории, всегда имеют один и тот же состав.

Химическая связь – это совокупность сил, связывающих и удерживающих атомы или другие частицы в устойчивых структурах (молекулах и др.).

Гибридизация атомных орбиталей – это их перемешивание в пространстве с целью выравнивания и обеспечения наиболее полного перекрывания.

Аллотропия – это явление, при котором один и тот же химический элемент образует несколько простых веществ.

Простые вещества, образованные одним элементом – это аллотропные модификации (видоизменения) этого элемента.

Изомерия – это явление, при котором существуют вещества, имеющие одинаковый состав, но разное химическое строение, а потому и свойства. Вещества, имеющие одинаковый состав, но разное химическое строение, а потому и разные свойства, называются изомерами.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Основные источники:

Еремин В.В. Теоретическая и математическая химия для школьников. – М.: МЦНМО, 2007.
Миттова И.Я., Самойлов А.М. История химии с древнейших времен до конца XX века: учебное пособие в 2-х томах. Т. 1. – Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2009.
Папулов Ю.Г, Левин В.П., Виноградова М.Г. Строение вещества в естественнонаучной картине мира: Молекулярные аспекты. Учебное пособие, 2-ое издание. Тверь: ТвГУ, 2005 — 208 с.

Дополнительные источники:

Травень В. Ф. «Органическая химия», в 2-х томах. Москва, ИКЦ «Академкнига», 2004.
Химия. Школьная энциклопедия. Гл. ред. Ю.А.Золотов. М.: Большая российская энциклопедия, 2003.
Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. Гл. ред. В.А.Володин. — М.: Аванта+, 2000.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Учение о молекуле лежит в основе всех

других обобщений, так что современную химию

можно по праву назвать молекулярной химией.

А. М. Бутлеров, (1828-1886), русский химик, создатель теории химического строения органических веществ, учёный-пчеловод и лепидоптеролог, общественный деятель

Установление взаимосвязи между свойствами веществ и строением молекул составляет фундаментальную научную проблему химии. В ходе химических реакций происходит перегруппировка атомов в молекулах реагентов и образуются новые соединения. Поэтому одна из фундаментальных химических проблем состоит в выяснении порядка расположения атомов (связей) в исходных соединениях и характера изменений при образовании из них других соединений.

Мы знаем, что молекула представляет собой микрочастицу, образованную из атомов и способную к самостоятельному существованию, обладающую его главными химическими свойствами. Она имеет постоянный состав входящих в нее атомных ядер и фиксированное число электронов и обладает совокупностью свойств, позволяющих отличать молекулы одного вида от молекул другого. Число атомов в молекуле может быть различным: от двух до сотен тысяч. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, сложных – из разных атомов. Существует большое количество соединений, молекулы которых состоят из многих тысяч атомов — макромолекулы.

Первые представления о структуре молекул основывались на химическом анализе. Со времен М.В. Ломоносова (1741), который высказал мысль, что свойства вещества зависят от рода, числа и расположения «элементов» (атомов), составляющих его «корпускулу» (молекулу), представления усложнялись по мере накопления знаний о химических свойствах веществ. Применение основных законов химии позволило определить число и тип атомов, из которых состоит молекула данного соединения; эта информация содержится в химической формуле, составленной на основе качественного и количественного анализа, а также закона постоянства состава (Ж. Пруст). В дальнейшем А.М. Бутлеров (1861) ввел понятие химического строения (как порядка связи атомов в молекуле) и показал, что свойства вещества определяются его составом и химическим строением. Стереохимическая гипотеза Я. Вант-Гоффа и Ле Беля (1874) расширила понятие строения. Оказалось, что свойства вещества зависят как от химического (в топологическом плане), так и пространственного строения молекул. Со временем химики осознали, что одной химической формулы недостаточно для точной характеристики молекулы, поскольку существуют молекулы-изомеры, имеющие одинаковые химические формулы, но разные свойства. Этот факт навел ученых на мысль, что атомы в молекуле должны иметь определенную топологию, стабилизируемую связями между ними. Впервые эту идею высказал в 1858 немецкий химик Ф.Кекуле. Согласно его представлениям, молекулу можно изобразить с помощью структурной формулы, в которой указаны не только сами атомы, но и связи между ними. Межатомные связи должны также соответствовать пространственному расположению атомов.

В таблице 1 отражена зависимость пространственного строения веществ от типа гибридизации.

«Пространственное строение частиц в зависимости от типа гибридизации». Приведите свои примеры веществ.

Тип гибриди-зации центрального атома	Пространственное строение частицы	Условное изображение	Примеры
sp	Линейное		ВеС1₂, ZnCl₂, С₂Н₂
sp²	Плоскостно-тригональное		BCl₃, N0₃^—,CO₃^2-, C₂H₄, C₆H₆
sp³	Тетраэдр		CH₄, NH₄⁺, SO₄^2-, CC1₄
sp³	Тригональная пирамида		NH 3, H₃0⁺
sp³	Угловое		Н₂0

Чем различаются понятия «свойства молекулы» и «свойства вещества»?

Подсказка. Допустим, вы открыли химический справочник и в статье «Азот» прочитали: «N2 – газ без цвета и запаха, t_кип = –196 °С, t_пл = –210 °С, энергия химической связи 940 кДж/моль». Какие из этих характеристик относятся к свойствам молекулы азота, а какие к свойствам простого вещества?

В состав молекулы может входить различное число атомов. Так, молекулы благородных газов одноатомны, молекулы таких веществ, как водород, азот, — двухатомны, воды — трехатомны и т.д. Молекулы наиболее сложных веществ — высших белков и нуклеиновых кислот — построены их такого количества атомов, которое измеряется сотнями тысяч. При этом атомы могут соединяться друг с другом не только в различных соотношениях, но и различным образом. Поэтому при сравнительно небольшом числе химических элементов число различных веществ очень велико.

Все ли вещества состоят из молекул?

Подсказка. Для ответа на этот вопрос обратитесь к строению таких веществ как металлы, алмаз, графит, хлорид натрия.

Не во всех случаях частицы, образующие вещество, представляют собой молекулы.

Многие вещества в твердом и жидком состоянии, например, большинство солей, имеют не молекулярную, а ионную структуру. Некоторые вещества имеют атомное строение. В веществах, имеющих ионное или атомное строение, носителем химических свойств являются не молекулы, а те комбинации ионов или атомов, которые образуют данное вещество.

Вспомните, какие типы связей и кристаллических решеток существуют? Чем определяются свойства веществ?

В зависимости от природы частиц, образующих кристалл, различают

атомные, молекулярные, ионные и металлические кристаллические решетки

Таблица 2 «Зависимость свойств веществ от типа связи и кристаллических решеток»

Тип кристаллической решетки	Характерный вид химической связи	Частицы, располагающиеся в узлах решетки	Примеры веществ и их характерные свойства
Атомная	Ковалентная неполярная	Атомы	Некоторые неметаллы, оксиды и др. Чаще твердые вещества, обладающие высокой прочностью. Тугоплавки. Полупроводники и диэлектрики.
Молекулярная	Ковалентная неполярная и полярная	Молекулы	Неметаллы, оксиды, кислоты и др. Разнообразны по агрегатному состоянию и другим свойствам. Легко переходят из одного агрегатного состояния в другое. Летучи, легкоплавки.
Ионная	Ионная	Ионы	Соли, щелочи и др. Твердые вещества с высокими температурами плавления. Малолетучи. Хорошо растворяются в полярных растворителях.
Металлическая	Металлическая	Атомы и катионы металла	Металлы. Твердые вещества (кроме ртути) с металлическим блеском. Ковки, пластичны. Обладают тепловой и электрической проводимостью.

В настоящее время известен не один десяток миллионов разнообразных веществ. При этом все они образованы значительно меньшим числом химических элементов (современной науке достоверно известно 112 химических элементов).

Как объяснить такое разнообразие веществ?

Что такое аллотропия?

Приведите примеры аллотропных модификаций известных вам химических элементов. Дайте сравнительную характеристику их свойств.

Явление аллотропии характерно для большинства неметаллов и многих металлов. При этом образуемые ими аллотропные модификации могут различаться по составу, строению и типу кристаллических решеток.

Между аллотропными модификациями одного элементы возможны взаимные переходы. При этом все они имеют разную устойчивость. Как правило, при одних и тех же условиях более стабильна лишь одна из модификаций, обладающая минимальным запасом энергии. Остальные модификации при этих же условиях будут неустойчивы и рано или поздно перейдут в более устойчивую форму.

Что такое изомерия?

Приведите примеры известных вам изомеров. Укажите, в чем заключаются различия их строения и свойств.

Явление изомерии характерно и для неорганических, и для органических веществ. Однако особенно ярко оно проявляется среди органических соединений, являясь важнейшей причиной их многообразия.

Таблица Изомерия органических соединений

Виды изомерии органических соединений
Структурная изомерия
Углеродного скелета	Положения функциональных групп		Положения кратных связей		Межклассовая
Пространственная изомерия
Конформационная		Геометрическая		Оптическая

Проиллюстрируйте указанные в таблице виды изомерии примерами.

Выводы:

Молекулы — это очередной после атомов качественный уровень строения и эволюции вещества.
Вещества имеют разный состав и строение.
Свойства веществ определяются их строением: характером связей, типом кристаллической решетки, пространственным расположением, порядком соединения атомов.
Зная строение вещества можно прогнозировать его свойства.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Вещество, в узлах кристаллической решетки которого находятся ионы, это…

Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные).

а) CaС1₂;

б) NH₃;

в) I₂;

г) C (графит).

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов): а

Подсказка: В узлах ионных решеток располагаются, чередуясь, положительно и отрицательно заряженные ионы. К соединениям с ионной связью, образующим ионные решетки, относится большинство солей и небольшое число оксидов.

Задание 2. Соедините попарно прямоугольники с овалами так, чтобы каждому типу гибридизации атомных орбиталей углерода соответствовал пример молекулы.

Правильный вариант:

Подсказка: Тип гибридизации атомных орбиталей углерода определяется числом заместителей при этом атоме углерода:

четырем заместителям соответствует sp³-гибридизация;
трем заместителям — sр²-гибридизация;
двум заместителям — sp-гибридизация.

учебник» / ГДЗ к § 08. Вещества молекулярного и немолекулярного строения

Подумай, ответь, выполни…

Приведите примеры веществ с молекулярным и немолекулярным строением. Как эти вещества различаются по свойствам?
Обсудите с соседом по парте вопрос, можно ли по физическим свойствам вещества определить, какое строение оно имеет — молекулярное или немолекулярное.
Какие типы кристаллических решеток вам известны? Приведите примеры веществ, имеющих соответствующие кристаллические решетки. Составьте схему «Типы кристаллических решеток».
Углекислый газ при нормальном давлении переходит в твердое состояние при температуре около -70 ºС, а речной песок (кремнезем) плавится при температуре около 1700 ºС. Какие выводы о строении этих веществ в твердом состоянии можно сделать?

1. Приведите примеры веществ с молекулярным и немолекулярным строением. Как эти вещества различаются по свойствам?

Вещества молекулярного строения: кислород, водород, азот, углекислый газ, вода, спирт, эфир, сера, белый фосфор.

Вещества немолекулярного строения: сульфид железа, поваренная соль, алюминий, медь, железо.

Вещества с молекулярным строением имеют низкие температуры плавления и кипения, часто летучи и имеют запах. При обычных условиях – это газы, жидкости или легкоплавкие твердые вещества.

Вещества с немолекулярным строением имеют высокие температуры плавления и кипения. Эти вещества твердые, нелетучие и не имеют запаха.

2. Обсудите с соседом по парте вопрос, можно ли по физическим свойствам вещества определить, какое строение оно имеет — молекулярное или немолекулярное.

По физическим свойствам вещества можно определить, какое строение оно имеет — молекулярное или немолекулярное.

Если вещество имеет низкую температуру плавления и кипения, летучее или имеет запах, при обычных условиях является газом, жидкостью или легкоплавким твердым веществом, то, как правило, это вещество имеет молекулярное строение.

Например, при обычных условиях аммиак — газ с резким запахом, спирт — летучая жидкость с характерным запахом, парафин и сахар — легкоплавкие твердые вещества. Следовательно, аммиак, спирт, парафин и сахар имеют молекулярное строение.

Если вещество имеет высокую температуру плавления и кипения, является твердым, нелетучим и не имеет запаха, то, как правило, это вещество имеет немолекулярное строение.

Например, поваренная соль, железо, графит — твердые тугоплавкие вещества, не имеющие запаха. Следовательно, поваренная соль, железо и графит имеют немолекулярное строение.

3. Какие типы кристаллических решеток вам известны? Приведите примеры веществ, имеющих соответствующие кристаллические решетки. Составьте схему «Типы кристаллических решеток».

4. Углекислый газ при нормальном давлении переходит в твердое состояние при температуре около -70 ºС, а речной песок (кремнезем) плавится при температуре около 1700 ºС. Какие выводы о строении этих веществ в твердом состоянии можно сделать?

Так как углекислый газ при обычных условиях находится в газообразном состоянии, а в твердое состояние переходит при низкой температуре, следовательно, в твердом состоянии он имеет молекулярное строение.

Так как оксид кремния при обычных условиях находится в твердом состоянии, а плавится при очень высокой температуре, следовательно, в твердом состоянии он имеет немолекулярное строение.

Тестовые задания

1. Для углекислого газа характерна кристаллическая решетка
1) молекулярная
2) атомная
3) ионная

Ответ: 1).

2. Установите соответствие между типом кристаллической решетки вещества и его свойствами.
1) молекулярная А. твердое, тугоплавкое, не растворяется в воде
2) ионная Б. хрупкое, легкоплавкое, не проводит электрический ток
3) атомная В. твердое, тугоплавкое, хорошо растворяется в воде

Ответ: 1) Б; 2) В; 3) А.

Примеры ионной кристаллической решетки — avuwrgu

Примеры ионной кристаллической решетки

Скачать Примеры ионной кристаллической решетки

Информация о файле:
Добавлен: 08.03.2015
Скачали: 318
Рейтинг: 452 из 1362
Скорость загрузки: 35 Mbit/s
Файлов в категории: 489

Кристаллические решетки, состоящие из ионов, называются ионными. Примерами их являются лед, твердый оксид углерода (IV) («сухой лед»),

Тэги: ионной решетки примеры кристаллической

Недавние поисковые запросы:

примерная форма устава неккомерческого фонда

примеры задач на движение с отставанием

примерный доклад на защиту дипломной работы

Тип решетки, Виды частиц в узлах решетки, Вид связи между частицами, Примеры веществ, Физические свойства веществ. Ионная, Ионы, Ионная приведите примеры с ионной кристаллической решёткой???помогите пожалуйста. помогите пожалуйста. *твоя зайка* Ученик (112), Вопрос на 3 мая 2013 г. — В качестве примеров веществ с ионным типом кристаллической решетки можно назвать соли металлов (хлорид магния, хлорид бария,

Условие задачи: 10. Приведите два примера веществ с ионной кристаллической решеткой. Задача из. решебника «Химия. 9 класс» Л.С.Гузей и др. для 9 февр. 2013 г. — Пользователь anonim задал вопрос в категории Естественные науки и получил на него 4 ответа. Содержание: Ионная кристаллическая решетка. В узлах 4) тугоплавкость, 5) нелетучесть Примеры: соли (NaCl, K2CO3), основания (Ca(OH)2, NaOH). Кристаллическая решетка – это структура с геометрически правильным ионная. ковалентная: полярная и неполярная. ковалентная: полярная и неполярная Примеры. большинство солей, щелочей, оксиды типичных металлов. Точки размещния частиц называют узлами кристаллической решётки. Ионными называют кристаллические решетки, в узлах которых находятсяКристаллическая решетка; молекулярная, атомная, ионная, металлическая Приведите примеры веществ с ионной кристаллической решеткой?

примерные вопросы для интеллектуального марафона в, пример эволюции мебели
Миссии телекоммуникационных предприятий примеры, Теплон улчт-02 елат инструкция, Приказ мпр 282 от 31.10.2007, Недокументированные настройки windows, Ассоциация страховщиков заявление ростра.

Конспект урока по химии «Кристаллические решетки»

Зайцева Лариса Александровна

учитель химии

МОБУСОШ № 9 г. Лабинска МО Лабинский район

Класс: 11 ( УМК И.И. Новошинский, Н.С.Новошинская)

Аннотация

Конспект и презентация к уроку химии Типы кристаллических решеток» в 11 классе общеобразовательной школы УМК И.И. Новошинский, Н.С.Новошинская. Урок- изучения нового материала, который позволяет формировать представление о единстве строения веществ, взаимосвязи строения и свойств вещества. Имеются задания разного уровня сложности, индивидуальные и групповые, которые позволяют повышать интерес учащихся, закреплять навыки практической работы.

Тема: Типы кристаллических решеток

Задачи:

Образовательная: сформировать понятия о кристаллическом и аморфном состоянии твердых тел, ознакомить учащихся с различными типами кристаллических решеток, установить зависимость физических свойств кристалла от характера химической связи в кристалле и типа кристаллической решетки, дать учащимся основные представления о влиянии природы химической связи и типов кристаллических решеток на свойства вещества, дать учащимся представление о законе постоянства состава.

Воспитательная: продолжить формирование мировоззрения учащихся, рассмотреть взаимное влияние компонентов целого- структурных частиц веществ, в результате которого появляются новые свойства, воспитывать умения организовать свой учебный труд, соблюдать правила работы в коллективе.

Развивающая: развивать познавательный интерес школьников, используя проблемные ситуации; совершенствовать умения учащихся устанавливать причинно-следственную зависимость физических свойств веществ от химической связи и типа кристаллической решетки, предсказывать тип кристаллической решетки на основе физических свойств вещества.

Оборудование: Периодическая система Д.И.Менделеева, коллекция “Металлы”, неметаллы: сера, поваренная соль, пластилин; Презентация “Кристаллические решетки”, модели кристаллических решеток разных типов (поваренной соли, алмаза и графита, углекислого газа и йода, металлов), образцы пластмасс и изделий из них, стекло, пластилин, смолы, воск, жевательная резинка, шоколад, компьютер, мультимедийная установка, видеопыт “Возгонка бензойной кислоты”.

Ход урока

I.Опрос учащихся

1.Для того, чтобы познакомиться с кристаллическими решетками мы должны вспомнить, что такое: физическое тело, химическая связь, виды связей: ковалентная( полярная и неполярная), ионная, металлическая, водородная

2.Составить схемы образования связи в веществах: N₂, H₂S, CaBr₂

3.Выполните тест (проверка теста)

II. Изучение нового материала

1.Вещества находятся в различных агрегатных состояниях. 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).

Учитель (дополнение): 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.

Проблемный вопрос: металлы, пластилин, соль, шоколад, жевательная резинка, сера, образцы пластмасс, воск. Что общего в строении этих веществ, чем они отличаются?

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.

(слайд 5,6)

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.(слайд 7)

Кристаллическая решетка – пространственный каркас вещества.(слайд8)

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. (слайд 9)

Вывод: Прослеживается логическая последовательность, взаимосвязь явлений в природе: Строение атома—ЭО—Виды химической связи—Тип кристаллической решетки—Свойства веществ. (слайд 10).

В зависимости от вида частиц и от характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, молекулярные, атомные и металлические. (Cлайд 11).

1. Молекулярная кристаллическая решетка (работа с таблицей и текстом параграфа)

1. Характеристика

У веществ с молекулярным строением в узлах кристаллической решетки находятся молекулы с прочными ковалентными связями между атомами. В то же время отдельные молекулы взаимосвязаны гораздо слабее, что делает молекулярный кристалл довольно непрочным. (слайд 12)

2. Аналогия

Можно уподобить эту структуру группе семейных пар (рис. 1). В каждой паре супругов связывают прочные узы брака (подобно прочной связи атомов внутри молекулы), а вот отношения между парами носят поверхностный характер: они могут дружить семьями, испытывать дружеские чувства, но довольно свободно могут обойтись и друг без друга.

Рис. 1 Группа супружеских пар (аналогия молекулярного кристалла) (слайд 13)

2. Ионная кристаллическая решетка

1. Характеристика

У веществ с ионной решеткой в узлах расположены разноименно заряженные ионы, удерживаемые силами электростатического притяжения. (слайд 14)

2. Аналогия

Уподобим эту структуру группе расположенных в шахматном порядке мужчин и женщин (рис. 2). Пусть мужчины символизируют катионы, а женщины — анионы. Тогда каждый человек оказывается в зоне действия обаяния окружающих его представителей противоположного пола, к которым он (она) в силу закона притяжения противоположностей испытывает интерес. Интерес этот одинаково выражен во всех направлениях, поскольку на рисунке — холостые мужчины и незамужние женщины. Этим и объясняется повышенная прочность ионного кристалла.

Рис. 2. Романтическая сила влечения (аналогия ионного кристалла)(слайд15)

3. Атомная кристаллическая решетка

1. Характеристика

В узлах атомной кристаллической решетки находятся атомы, связанные прочными ковалентными связями в протяженную пространственную сеть. В этом случае структура отличается таким внутренним единством, что можно сказать, что весь кристалл представляет одну молекулу.

2. Аналогия.

Представим эту структуру в виде гимнастической пирамиды.

Рис. 3. Гимнастическая пирамида (аналогия атомного кристалла)(слайд 17)

Каждый гимнаст на ней символизирует атом углерода, связанный четырьмя ковалентными связями с соседними атомами. Целостность структуры поддерживается исключительно благодаря усилиям каждого из гимнастов. Таким образом, зависимость людей друг от друга в этой ситуации больше, чем на любом из предыдущих рисунков (это и является аналогией повышенной прочности атомного кристалла). Пирамида (см. рис. 3) демонстрирует также высокую взаимосвязанность узлов атомной кристаллической решетки: стоит одному из гимнастов ослабить только одну связку, и вся структура может рухнуть.

4. Металлическая кристаллическая решетка

1. Характеристика

Этим типом кристаллической решетки обладают металлы с металлической химической связью. (слайд18)

2. Аналогия

Для иллюстрации строения металлов в твердом состоянии найдена особенно экстравагантная аналогия. Группа мужчин (рис. 4) изображает катионы металлов (узлы металлической кристаллической решетки). Все пространство между ними заполнено летающими пчелами (это, понятно, свободные электроны). Рисунок убедительно иллюстрирует силы, удерживающие одноименно заряженные катионы в узлах решетки: при всем желании деваться некуда – всюду пчелы!

Рис. 4. Среди пчел (аналогия структуры металла)(слайд 19)

Вывод: Существует следующая закономерность: если известно строение веществ,

то можно предсказать их свойства, или наоборот: если известны свойства

веществ, то можно определить строение. (слайд 21)

Работа с текстом параграфа, таблицами «Типы кристаллических решеток», «Зависимость свойств веществ от вида химической связи»

Задание для работы в группе:

1 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с молекулярной решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с молекулярной кристаллической решеткой?

2 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с ионной решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с ионной кристаллической решеткой?

3 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с атомной решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с атомной кристаллической решеткой?

4 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с металлической решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с металлической решеткой?

(слайд 22,23,24)

Зачеркните по вертикали, горизонтали, диагонали вещества, имеющие одинаковую кристаллическую решетку.

Закрепление:

1. Вид частиц в ионной решетке:

а) ионы	в) молекулы
б) атомы	г) атом-ионы

2. Характер химической связи в атомной решетке:

а) металлическая	в) ионная
б) ковалентная	г) сила межмолекул. взаимодействия

3. Прочность связи в молекулярной решетке

а) очень прочная	в) слабая
б) прочная	г) разной прочности

4. Агрегатное состояние у веществ с ионной решеткой:

а) твердое	в) жидкое
б) газообразное

5. Очень тугоплавкими являются вещества с решеткой:

а) металлической	в) атомной
б) молекулярной	г) ионной

6. Пластичностью обладают вещества с:

а) металлической	в) молекулярной
б) ионной	г) атомной

7. Кремний имеет решетку:

а) молекулярную	в) ионную
б) атомную	б) металлическую

8. Щелочи имеют решетку:

а) молекулярную

в) ионную

б) металлическую

9. Вода имеет решетку:

а) молекулярную	в) ионную
б) атомную	б) металлическую
III. Подведение итогов урока

Какие классификации веществ вы узнали?

Как вы понимаете термин кристаллическая решетка.

В каком агрегатном состоянии вещества имеют кристаллические решетки?

Какие типы кристаллических решеток вы теперь знаете?

О какой закономерности строения и свойств веществ вы узнали?

Д/З§11, упр 1-3

Приложение № 1

Задание для работы в группе:

1 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с молекулярной решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с молекулярной кристаллической решеткой?

__________________________________________________________________________

Задание для работы в группе:

2 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с ионной решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с ионной кристаллической решеткой?

___________________________________________________________________________

Задание для работы в группе:

3 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с атомной решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с атомной кристаллической решеткой?

___________________________________________________________________________

Задание для работы в группе:

4 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с металлической решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с металлической решеткой?

Приложение № 2

Тест № 1

Вариант 1

1.Вещество, образованное ионной связью:

а) NH₃, б) Li₃N в) N₂ г)NO₂

2. Формула вещества, образованного ковалентной полярной связью:

а)Br₂, б)SO₂ , в)Al, г)P₄

3.Формула, вещества образованного металлической связью:

а)O₃ б)S₈ в)C г)Ca

4.Соединениями с ковалентной неполярной и ковалентной полярной связью являются соответственно:

а)метан и хлорметан;

б)азот и аммиак;

б)метан и графит;

г)алмаз и графит.

5.Ионной связью образовано каждое из двух веществ:

а)HCl , CO₂ б)Ba, Co

в)Mg₃N₂ ,BaS, г)NaCl, PH₃

6.Установите соответствие между названием элемента и общей формулой его высшего оксида:

а) кремний; 1)Э₂О₅;

б)хром; 2)Э₂О₇;

в)фосфор; 3)ЭО₂;

г) бром; 4)ЭО;

5)ЭО₃;

6)Э₂О₃.

Вариант 2

1. Вещество, образованное ковалентной неполярной связью:

а) NH₃, б) Li₃N в) N₂ г)NO₂

2. Формула вещества, образованного ионной связью:

а)Br₂, б)SO₂ , в)AlСL₃, г)P₄

3. Формула, вещества образованного ковалентной полярной связью:

а)O₃ б)S₈ в)CО г)Ca

4. Соединениями с ковалентной полярной и ковалентной неполярной связью являются соответственно:

а)метан и хлорметан;

б)азот и аммиак;

б)метан и хлор;

г)алмаз и графит.

5.Металлической связью образовано каждое из двух веществ:

а)HCl , CO₂ б)Ba, Co

в)Mg₃N₂ ,BaS, г)NaCl, PH₃

6.Установите соответствие между формулой частицы и числом общих электронных пар в ней:

а)H₂O, 1)одна;

б) NH₄⁺, 2)две;

в)N₂, 3)три;

г)CO₂ 4)четыре.

Приложение 3

Тест № 2

1. Вид частиц в ионной решетке:

а) ионы	в) молекулы
б) атомы	г) атом-ионы

2. Характер химической связи в атомной решетке:

а) металлическая	в) ионная
б) ковалентная	г) сила межмолекул. взаимодействия

3. Прочность связи в молекулярной решетке

а) очень прочная	в) слабая
б) прочная	г) разной прочности

4. Агрегатное состояние у веществ с ионной решеткой:

а) твердое	в) жидкое
б) газообразное

5. Очень тугоплавкими являются вещества с решеткой:

а) металлической	в) атомной
б) молекулярной	г) ионной

6. Пластичностью обладают вещества с:

а) металлической	в) молекулярной
б) ионной	г) атомной

7. Кремний имеет решетку:

а) молекулярную	в) ионную
б) атомную	б) металлическую

8. Щелочи имеют решетку:

а) молекулярную

в) ионную

б) металлическую

9. Вода имеет решетку:

а) молекулярную	в) ионную
б) атомную	б) металлическую

Конспект по химии на тему «Ионная связь.

Типы кристаллических решеток»

Крестики – нолики. Показать выигрышный путь, состоящий из формул с ионной связью.

В виде комиксов изобразите процесс образования ионной связи.

Опрос учащихся

1.Для того, чтобы познакомиться с кристаллическими решетками мы должны вспомнить, что такое: физическое тело, химическая связь, виды связей: ковалентная (полярная и неполярная), ионная, металлическая, водородная

2.Составить схемы образования связи в веществах: N₂, H₂S, CaBr₂

3.Выполните тест (проверка теста)

Закрепление изученного материала

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

(слайд 5,6)

Кристаллическая решетка – пространственный каркас вещества. (слайд8)

Вывод: Прослеживается логическая последовательность, взаимосвязь явлений в природе: Строение атома—>ЭО—>Виды химической связи—>Тип кристаллической решетки—>Свойства веществ. (слайд 10).

1. Молекулярная кристаллическая решетка (работа с таблицей и текстом параграфа)

1. Характеристика

2. Аналогия

Рис. 1 Группа супружеских пар (аналогия молекулярного кристалла) (слайд 13)

2. Ионная кристаллическая решетка

1. Характеристика

2. Аналогия

Рис. 2. Романтическая сила влечения (аналогия ионного кристалла)(слайд15)

3. Атомная кристаллическая решетка

1. Характеристика

2. Аналогия.

Представим эту структуру в виде гимнастической пирамиды.

Рис. 3. Гимнастическая пирамида (аналогия атомного кристалла)(слайд 17)

4. Металлическая кристаллическая решетка

1. Характеристика

Этим типом кристаллической решетки обладают металлы с металлической химической связью. (слайд18)

2. Аналогия

Рис. 4. Среди пчел (аналогия структуры металла)(слайд 19)

Вывод: Существует следующая закономерность: если известно строение веществ,

то можно предсказать их свойства, или наоборот: если известны свойства

веществ, то можно определить строение. (слайд 21)

Задание для работы в группе:

1 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с молекулярной решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с молекулярной кристаллической решеткой?

2 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с ионной решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с ионной кристаллической решеткой?

3 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с атомной решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с атомной кристаллической решеткой?

4 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с металлической решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с металлической решеткой?

(слайд 22,23,24)

Зачеркните по вертикали, горизонтали, диагонали вещества, имеющие одинаковую кристаллическую решетку.

Закрепление:

1. Вид частиц в ионной решетке:

2. Характер химической связи в атомной решетке: 3. Прочность связи в молекулярной решетке 4. Агрегатное состояние у веществ с ионной решеткой: 5. Очень тугоплавкими являются вещества с решеткой: 6. Пластичностью обладают вещества с: 7. Кремний имеет решетку: 8. Щелочи имеют решетку: б) металлическую

9. Вода имеет решетку:

б) металлическую

Подведение итогов урока

Какие классификации веществ вы узнали?

Как вы понимаете термин кристаллическая решетка.

В каком агрегатном состоянии вещества имеют кристаллические решетки?

Какие типы кристаллических решеток вы теперь знаете?

О какой закономерности строения и свойств веществ вы узнали?

Д/З §56 изучить, упр 4 стр. 198

Урок по теме: «Типы кристаллических решеток» | Презентация к уроку по химии (11 класс) на тему:

Тема: Типы кристаллических решеток

Задачи:

Образовательная: сформировать понятия о кристаллическом и аморфном состоянии твердых тел, ознакомить учащихся с различными типами кристаллических решеток, установить зависимость физических свойств кристалла от характера химической связи в кристалле и типа кристаллической решетки, дать учащимся основные представления о влиянии природы химической связи и типов кристаллических решеток на свойства вещества, дать учащимся представление о законе постоянства состава.

Воспитательная: продолжить формирование мировоззрения учащихся, рассмотреть взаимное влияние компонентов целого- структурных частиц веществ, в результате которого появляются новые свойства, воспитывать умения организовать свой учебный труд, соблюдать правила работы в коллективе.

Развивающая: развивать познавательный интерес школьников, используя проблемные ситуации; совершенствовать умения учащихся устанавливать причинно-следственную зависимость физических свойств веществ от химической связи и типа кристаллической решетки, предсказывать тип кристаллической решетки на основе физических свойств вещества.

Оборудование: Периодическая система Д.И.Менделеева, коллекция “Металлы”, неметаллы: сера, поваренная соль, пластилин; Презентация “Кристаллические решетки”, модели кристаллических решеток разных типов (поваренной соли, алмаза и графита, углекислого газа и йода, металлов), образцы пластмасс и изделий из них, стекло, пластилин, смолы, воск, жевательная резинка, шоколад, компьютер, мультимедийная установка, видеопыт “Возгонка бензойной кислоты”.

Ход урока

I.Опрос учащихся

2.Составить схемы образования связи в веществах: N2, h3S, CaBr2

3.Выполните тест (проверка теста)

II. Изучение нового материала

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).

Учитель (дополнение): 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(tпл) 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.

Проблемный вопрос: металлы, пластилин, соль, шоколад, жевательная резинка, сера, образцы пластмасс, воск. Что общего в строении этих веществ, чем они отличаются?

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

(слайд 5,6)

Кристаллическая решетка – пространственный каркас вещества.(слайд8)

Вывод: Прослеживается логическая последовательность, взаимосвязь явлений в природе: Строение атома—>ЭО—>Виды химической связи—>Тип кристаллической решетки—>Свойства веществ. (слайд 10).

В зависимости от вида частиц и от характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, молекулярные, атомные и металлические. (Cлайд 11).

1. Молекулярная кристаллическая решетка (работа с таблицей и текстом параграфа)

1. Характеристика

2. Аналогия

Рис. 1 Группа супружеских пар (аналогия молекулярного кристалла) (слайд 13)

2. Ионная кристаллическая решетка

1. Характеристика

2. Аналогия

Рис. 2. Романтическая сила влечения (аналогия ионного кристалла)(слайд15)

3. Атомная кристаллическая решетка

1. Характеристика

2. Аналогия.

Представим эту структуру в виде гимнастической пирамиды.

Рис. 3. Гимнастическая пирамида (аналогия атомного кристалла)(слайд 17)

4. Металлическая кристаллическая решетка

1. Характеристика

Этим типом кристаллической решетки обладают металлы с металлической химической связью. (слайд18)

2. Аналогия

Рис. 4. Среди пчел (аналогия структуры металла)(слайд 19)

Вывод: Существует следующая закономерность: если известно строение веществ,

то можно предсказать их свойства, или наоборот: если известны свойства

веществ, то можно определить строение. (слайд 21)

Задание для работы в группе:

1 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с молекулярной решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с молекулярной кристаллической решеткой?

2 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с ионной решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с ионной кристаллической решеткой?

3 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с атомной решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с атомной кристаллической решеткой?

4 группа

1. Какие должны быть отличительные свойства веществ с металлической решеткой?

2. Каково их агрегатное состояние?

3. Приведите примеры веществ с металлической решеткой?

(слайд 22,23,24)

Зачеркните по вертикали, горизонтали, диагонали вещества, имеющие одинаковую кристаллическую решетку.

Закрепление:

1. Вид частиц в ионной решетке:

а) ионы	в) молекулы
б) атомы	г) атом-ионы

2. Характер химической связи в атомной решетке:

а) металлическая	в) ионная
б) ковалентная	г) сила межмолекул. взаимодействия

3. Прочность связи в молекулярной решетке

а) очень прочная	в) слабая
б) прочная	г) разной прочности

4. Агрегатное состояние у веществ с ионной решеткой:

а) твердое	в) жидкое
б) газообразное

5. Очень тугоплавкими являются вещества с решеткой:

а) металлической	в) атомной
б) молекулярной	г) ионной

6. Пластичностью обладают вещества с:

а) металлической	в) молекулярной
б) ионной	г) атомной

7. Кремний имеет решетку:

а) молекулярную	в) ионную
б) атомную	б) металлическую

8. Щелочи имеют решетку:

а) молекулярную

в) ионную

б) металлическую

9. Вода имеет решетку:

а) молекулярную	в) ионную
б) атомную	б) металлическую
III.Подведение итогов урока

Какие классификации веществ вы узнали?

Как вы понимаете термин кристаллическая решетка.

В каком агрегатном состоянии вещества имеют кристаллические решетки?

Какие типы кристаллических решеток вы теперь знаете?

О какой закономерности строения и свойств веществ вы узнали?

Д/З§11, упр 1-3

ионных кристаллов | Введение в химию

Цель обучения

Опишите, как ионы образуют ионные кристаллы.

Ключевые моменты

Ионы, связанные электростатическим притяжением, образуют ионные кристаллы. Их расположение варьируется в зависимости от размеров ионов или отношения радиусов (отношения радиусов положительного иона к отрицательному). Простая кубическая кристаллическая решетка имеет ионы, равномерно распределенные в трехмерном пространстве под углом 90 °.
Стабильность ионных твердых тел зависит от энергии решетки, которая выделяется в виде тепла, когда два иона объединяются в твердое тело. Энергия решетки — это сумма всех взаимодействий внутри кристалла.
Свойства ионных кристаллов отражают сильные взаимодействия, существующие между ионами. Они очень плохо проводят электричество, сильно поглощают инфракрасное излучение и легко раскалываются. Эти твердые вещества обычно довольно твердые и имеют высокие температуры плавления.

Условия

ионный кристалл Класс кристаллов, состоящих из решетки ионов, удерживаемых вместе за счет электростатических взаимодействий; они демонстрируют сильное поглощение инфракрасного излучения и имеют плоскости, вдоль которых они легко раскалываются.
кристаллическая решетка: Регулярное трехмерное геометрическое расположение атомов, молекул или ионов в кристалле.
энергия решетки Энергия, необходимая для разделения ионов твердого ионного тела (особенно кристалла) на бесконечное расстояние друг от друга.

Кристаллическая форма ионных соединений

Ионный кристалл состоит из ионов, связанных вместе электростатическим притяжением. Расположение ионов в правильной геометрической структуре называется кристаллической решеткой. Примерами таких кристаллов являются галогениды щелочных металлов, к которым относятся:

фторид калия (KF)
хлорид калия (KCl)
калия бромид (KBr)
йодид калия (KI)
фторид натрия (NaF)
другие комбинации ионов натрия, цезия, рубидия или лития с ионами фтора, бромида, хлорида или йодида

Эти твердые вещества, как правило, довольно твердые и имеют высокие температуры плавления, что отражает сильные взаимодействия между ионами с противоположным зарядом.Точное расположение ионов в решетке зависит от размера ионов в кристалле.

Пример использования: NaCl

Свойства NaCl отражают сильные взаимодействия, существующие между ионами. Это хороший проводник электричества в расплавленном состоянии (расплавленное состояние), но очень плохой в твердом состоянии. При плавлении подвижные ионы переносят заряд через жидкость. Кристаллы NaCl характеризуются сильным поглощением инфракрасного (ИК) излучения и имеют плоскости, вдоль которых они легко раскалываются.Структурно каждый ион в хлориде натрия окружен шестью соседними ионами с противоположным зарядом. Полученная кристаллическая решетка относится к типу, известному как «простая кубическая», что означает, что точки решетки равномерно разнесены во всех трех измерениях, а все углы ячеек равны 90 °.

Кристаллическая структура NaCl Сферы представляют собой ионы Na + и Cl-. Каждый ион окружен шестью другими ионами с противоположным зарядом, поэтому NaCl описывается как имеющий координацию (6,6).

Как может один ион натрия, окруженный шестью ионами хлора (или наоборот) соответствовать простейшей (эмпирической) формуле NaCl? Ответ заключается в том, что каждый из этих шести ионов хлора находится в центре своего собственного октаэдра, вершины которого определяются шестью соседними ионами натрия.Может показаться, что это соответствует Na ₆ Cl ₆, но обратите внимание, что центральный ион натрия, показанный на диаграмме, может претендовать только на одну шестую долю каждого из своих соседних хлорид-иона. Таким образом, формула NaCl не просто простейшая формула, а правильно отражает стехиометрию соединения 1: 1. Как и во всех ионных структурах, здесь нет различимых «молекулярных» единиц, соответствующих простейшей формуле NaCl. Хлорид натрия, как практически все соли, представляет собой более энергетически предпочтительную конфигурацию натрия и хлора, чем элементы по отдельности.

Галит Галит, или каменная соль, представляет собой минеральную форму хлорида натрия. Галит образует кубические кристаллы. Он встречается в минералах эвапоритов, образовавшихся в результате высыхания замкнутых озер и морей. Этот снимок был сделан в Величке, Польша, одной из старейших соляных шахт в мире.

Энергия образования ионных солей

Поскольку ионные соли имеют более низкую энергетическую конфигурацию, чем их отдельные элементы, реакции с образованием ионных твердых частиц имеют тенденцию к высвобождению энергии.Например, когда натрий и хлор реагируют с образованием хлорида натрия:

Na (тв) + ½Cl ₂ (г) → NaCl (тв) + 404 кДж

Выделение 404 кДж энергии показывает, что образование твердого хлорида натрия является экзотермическим. Согласно второму закону термодинамики, высвобождаемая энергия распространяется в окружающую среду и, следовательно, не может вызвать обратную реакцию. Эта необратимость является основной причиной того, что хлорид натрия более стабилен, чем входящие в его состав элементы.

Энергия решетки

Когда ионы натрия и хлорида реагируют с образованием NaCl, выделяется 787 кДж / моль энергии:

Na ⁺ (г) + Cl ^— (г) → NaCl (т) + 787 кДж

Эта большая величина возникает из-за силы кулоновской силы между ионами противоположного заряда. Эта энергия является одним из определений энергии решетки: энергия, выделяемая, когда ионное твердое тело образуется из газообразных ионов, связывающихся вместе. Обратите внимание, что фактическое значение изменения энтальпии (ΔH ^o) отрицательно (-787 кДж / моль).

Экзотермичность таких реакций приводит к стабильности ионных твердых веществ. То есть энергия необходима, чтобы разбить ионное твердое тело на составляющие элементы. (Это не следует путать с диссоциацией ионов соединения в растворе. Это другой процесс.) Эта эндотермическая реакция дает начало другому определению энергии решетки: энергии, которая должна быть затрачена на разложение ионного твердого вещества на газообразное состояние. ионы.

Энергия решетки, в основном из-за кулоновского притяжения между каждым ионом и его ближайшими соседями (шесть в случае NaCl), на самом деле является суммой всех взаимодействий внутри кристалла.Энергии решетки нельзя измерить напрямую, но их можно оценить по энергиям других процессов.

Плотноупакованные конструкции

Наиболее энергетически стабильными твердыми телами, состоящими из идентичных молекулярных единиц, обычно являются те, в которых имеется минимум пустого пространства. Они известны как плотноупакованные структуры и бывают нескольких видов.

В ионных твердых телах даже простейшей стехиометрии 1: 1 положительные и отрицательные ионы обычно настолько различаются по размеру, что упаковка часто оказывается гораздо менее эффективной.Это может привести к тому, что твердое тело примет геометрию решетки, отличную от той, которая проиллюстрирована выше для NaCl.

Рассмотрим структуру хлорида цезия CsCl. Радиус иона Cs ⁺ составляет 168 пм (по сравнению с 98 пм для Na ⁺) и никак не может поместиться в октаэдрическое отверстие простой кубической решетки хлорид-ионов (ионный радиус 181 пм). Поэтому решетка CsCl принимает другое устройство.

Структура CsCl В CsCl ионы металлов смещены в центр каждого кубического элемента решетки иона Cl ––.Каждый ион цезия имеет восемь ближайших хлорид-ионов, в то время как каждый хлорид-ион также окружен восемью ионами цезия в координации (8,8).

Два типа решетчатых структур, примером которых являются NaCl и CsCl, обнаруживаются в большом количестве других ионных твердых веществ 1: 1, и эти названия используются в общем для описания структур этих других соединений. Существует много других фундаментальных структур решетки (не все кубические), но двух описанных здесь достаточно, чтобы проиллюстрировать то, что отношение радиусов (отношение радиусов положительного иона к отрицательному) играет важную роль в структурах простые ионные твердые тела.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

9.2: Ионная связь и энергия решетки

Навыки для развития

Для описания характеристик ионной связи.
Для количественного описания энергетических факторов, участвующих в образовании ионной связи.

Ионы — это электрически заряженные атомы или молекулы. Катионы заряжены положительно, а анионы заряжены отрицательно. Ионы образуются, когда атомы приобретают или теряют валентные электроны. Поскольку электроны заряжены отрицательно, атом, потерявший один или несколько электронов, станет заряженным положительно; атом, который получает один или несколько электронов, становится отрицательно заряженным. Ионная связь — это притяжение между положительно и отрицательно заряженными ионами. Эти противоположно заряженные ионы притягиваются друг к другу, образуя ионные сетки или решетки .Электростатика объясняет, почему это происходит: противоположные заряды притягиваются, а одинаковые — отталкиваются. Когда многие ионы притягиваются друг к другу, они образуют большие упорядоченные кристаллические решетки, в которых каждый ион окружен ионами противоположного заряда. Обычно, когда металлы реагируют с неметаллами, электроны передаются от металлов к неметаллам. Металлы образуют положительно заряженные ионы, а неметаллы образуют отрицательно заряженные ионы.

Свойства ионных соединений вытекают из упорядоченной структуры кристаллической решетки прочно связанных заряженных частиц, из которых они состоят.Ионные соединения имеют тенденцию к высоким температурам плавления и кипения, потому что притяжение между ионами в решетке очень сильное. Выдвижение ионов из решетки разрушает структуру, поэтому ионные соединения имеют тенденцию быть хрупкими, а не податливыми. Ионные соединения не проводят электричество в твердом состоянии, потому что ионы не могут свободно перемещаться по решетке; однако, когда ионные соединения растворены, они могут диссоциировать на отдельные ионы, которые свободно перемещаются через раствор и, следовательно, хорошо проводят электричество.

Создание ионных связей

Ионные связи образуются при химической реакции металлов и неметаллов. По определению, металл относительно стабилен, если он теряет электроны, образуя полную валентную оболочку, и становится положительно заряженным. Точно так же неметалл становится стабильным, приобретая электроны, чтобы заполнить свою валентную оболочку и стать отрицательно заряженным. Когда металлы и неметаллы реагируют, металлы теряют электроны, передавая их неметаллам, которые их приобретают. Следовательно, образуются ионы, которые мгновенно притягиваются друг к другу — ионная связь.В общем ионном соединении положительные и отрицательные заряды должны быть сбалансированы, потому что электроны не могут быть созданы или уничтожены, а только перенесены. Таким образом, общее количество электронов, потерянных катионными частицами, должно равняться общему количеству электронов, приобретенных анионными частицами.

Ионные соединения удерживаются вместе электростатическими силами, которые в классической физике описываются Законом Кулона . Согласно этому закону, энергия электростатического притяжения (\ (E \)) между двумя заряженными частицами пропорциональна величине зарядов (\ (Q) 1 \) и \ (Q_2 \)) и обратно пропорциональна величине заряда. межъядерное расстояние между частицами (\ (r \)):

\ [E \ propto \ dfrac {Q_ {1} Q_ {2}} {r} \ label {Eq1a} \]

Энергия притяжения (\ (E \)) является разновидностью потенциальной энергии , так как она основана на положении заряженных частиц относительно друг друга.Если две частицы имеют противоположные заряды (как в ионных соединениях), значение (\ (E \)) будет отрицательным, что означает, что энергия выделяется за счет сближения частиц, то есть частицы естественным образом притягиваются друг с другом. Согласно закону Кулона, чем больше величина зарядов на каждой частице, тем сильнее будет притяжение. Так, например, Mg ² ⁺ и O ^2- будут иметь более сильное притяжение, чем Na ⁺ и Cl ^—, из-за большего заряда.Кроме того, чем ближе друг к другу заряды, тем сильнее притяжение. Следовательно, ионы меньшего размера также образуют более сильные ионные связи.

В ионной решетке одновременно взаимодействуют более двух заряженных частиц, высвобождая количество энергии, известное как энергия решетки . Энергия решетки не совсем такая, как предсказывается законом Кулона, но применяются те же общие принципы электростатического притяжения. В ионном соединении значение энергии решетки соответствует силе ионной связи.

Пример \ (\ PageIndex {1} \): хлорид натрия

Например, в реакции Na (натрия) и Cl (хлора) каждый атом Cl отнимает один электрон от атома Na. Следовательно, каждый Na становится катионом Na ⁺, а каждый атом Cl становится анионом Cl ^—. Из-за их противоположных зарядов они притягиваются друг к другу, образуя ионную решетку. Формула (отношение положительных и отрицательных ионов) в решетке \ (\ ce {NaCl} \).

\ [\ ce {2Na (s) + Cl2 (g) \ rightarrow 2NaCl (s)} \ nonumber \]

Эти ионы расположены в твердом \ (\ ce {NaCl} \) в регулярном трехмерном расположении (или решетке):

Решетка NaCl.(слева) трехмерная структура и (справа) простой двухмерный срез через решетку. Изображения использованы с разрешения Википедии и Майка Блабера.

Хлор имеет высокое сродство к электронам, а натрий — низкую энергию ионизации. Таким образом, хлор получает электрон от атома натрия. Это можно представить с помощью точечных символов Льюиса, показывающих валентные электроны в каждом атоме (здесь мы будем рассматривать один атом хлора, а не Cl ₂):

Изогнутая стрелка указывает на перенос электрона от натрия к хлору с образованием иона металла Na ⁺ и иона хлорида Cl ^—.Каждый ион теперь имеет полную валентную оболочку из восьми электронов:

Электронная конфигурация ионов

Если ионная связь становится сильнее для соединений с более высокозарядными ионами, почему натрий теряет только один электрон, образуя Na ⁺, а не, скажем, Na ²⁺? Число электронов, передаваемых между ионами, зависит не только от энергии, выделяемой при образовании решетки, но и от энергии, необходимой для отрыва электронов от одного атома и добавления их к другому.Другими словами, энергия решетки, высвобождаемая при образовании ионного соединения, должна быть сбалансирована с требуемой энергией ионизации и сродством к электрону при образовании ионов. Поскольку ион Na ⁺ имеет электронную конфигурацию благородного газа, удаление следующего электрона из этого стабильного расположения потребует больше энергии, чем выделяется во время образования решетки (натрий I ₂ = 4560 кДж / моль). Таким образом, натрий присутствует в ионных соединениях как Na ⁺, а не Na ²⁺.Точно так же добавление электрона для заполнения валентной оболочки (и достижения электронной конфигурации благородного газа) экзотермично или лишь слегка эндотермично. Чтобы добавить дополнительный электрон в новую подоболочку , требуется огромная энергия — больше, чем энергия решетки. Таким образом, мы находим Cl ^— в ионных соединениях, но не Cl ^{2 —}. Как правило, элементы основной группы образуют только ионы с ближайшей электронной конфигурацией благородного газа — в противном случае энергии решетки было бы недостаточно для компенсации энергии ионизации / сродства к электрону

Типичные значения энергии решетки могут компенсировать такие большие значения, как I ₃ для валентных электронов (т.е.е. может оторвать до 3 валентных электронов от катионов). Поскольку для большинства переходных металлов требуется удаление более 3 электронов для достижения сердцевины из благородного газа, они не встречаются в ионных соединениях с сердцевиной из благородного газа. Переходный металл всегда сначала теряет электроны из более высокой подоболочки «s», а затем теряет электроны из нижней d-подоболочки. (Оставшиеся электроны в незаполненной d подоболочке являются причиной ярких цветов, наблюдаемых во многих соединениях переходных металлов!) Например, ионы железа , а не образуют ядро благородного газа:

Fe: [Ar] 4s ² 3d ⁶
Fe ²⁺: [Ar] 3d ⁶
Fe ³⁺: [Ar] 3d ⁵

Некоторые ионы металлов могут образовывать ядро псевдо благородного газа (и быть бесцветными), например:

Ag: [Kr] 5s ¹ 4d ¹⁰ Ag ⁺ [Kr] 4d ¹⁰ Соединение: AgCl
Cd: [Kr] 5s ² 4d ¹⁰ Cd ²⁺ [Kr] 4d ¹⁰ Соединение: CdS

Примечание. Атомы серебра и кадмия потеряли 5s электронов при достижении ионного состояния.Помните, что атомы всегда сначала теряли электроны из подоболочки с наибольшим квантовым числом n (то есть за 5 секунд до 4d).

Когда из атома образуется положительный ион, электроны всегда теряются первыми из подоболочки с наибольшим главным квантовым числом.

Многоатомные ионы

Не все ионные соединения образуются только из двух элементов. Существует много многоатомных ионов , в которых два или более атома связаны ковалентными связями.Они образуют стабильную группу, несущую заряд (положительный или отрицательный). Группа атомов в целом действует как заряженная разновидность, образуя ионное соединение с противоположно заряженным ионом. Многоатомные ионы могут быть как положительными, так и отрицательными, например:

NH ₄ ⁺ (аммоний) = катион
SO ₄ ^2- (сульфат) = анион

Принципы ионной связи с многоатомными ионами такие же, как и с одноатомными ионами.Противоположно заряженные ионы объединяются, образуя кристаллическую решетку, высвобождая энергию решетки. В зависимости от формы и заряда многоатомных ионов эти соединения могут образовывать кристаллические решетки с интересными и сложными структурами.

Энергетика образования ионных связей

Ионные связи образуются, когда положительно и отрицательно заряженные ионы притягиваются электростатическими силами. Рассмотрим одну пару ионов, один катион и один анион. Насколько сильной будет сила их притяжения? Мы можем переписать закон Кулона (Equation \ ref {Eq1a}) количественно для любых двух заряженных частиц:

\ [E = k \ dfrac {Q_ {1} Q_ {2}} {r} \ label {Eq1b} \]

, где заряд каждого иона представлен символом \ ( Q \) , а межъядерное расстояние между частицами представлено символом (\ (r \)).Константа пропорциональности k равна 2,31 × 10 ⁻²⁸ Дж · м. Это значение \ ( k \) включает заряд одного электрона (1,6022 × 10 ⁻¹⁹ Кл) для каждого иона. Уравнение также можно записать, используя заряд каждого иона, выраженный в кулонах (Кл), включенный в константу. В этом случае константа пропорциональности k равна 8,999 × 109 Дж · м / C ². В приведенном примере Q ₁ = +1 (1,6022 × 10 ⁻¹⁹ C) и Q ₂ = −1 (1.6022 × 10 ⁻¹⁹ С). Если \ (Q_1 \) и \ (Q_2 \) имеют противоположные знаки (как в \ (\ ce {NaCl} \), например, где Q ₁ равно +1 для Na ⁺ и Q ₂ равно -1 для Cl ^—), тогда E отрицательно, что означает, что энергия выделяется , когда противоположно заряженные ионы сближаются с бесконечного расстояния, чтобы сформировать изолированную ионную пару.

Энергия всегда высвобождается при образовании связи и, соответственно, всегда требуется энергия для разрыва связи.

Как показано зеленой кривой в нижней половине рисунка \ (\ PageIndex {1} \), максимальная энергия будет выделяться, когда ионы бесконечно близки друг к другу, при r = 0. Поскольку ионы занимают пространство и имеют структуру с положительным ядром, окруженным электронами, однако они не могут быть бесконечно близко друг к другу. На очень коротких расстояниях отталкивающие электрон-электронные взаимодействия между электронами на соседних ионах становятся сильнее, чем притягивающие взаимодействия между ионами с противоположными зарядами, как показано красной кривой в верхней половине рисунка \ (\ PageIndex {1} \).Полная энергия системы — это баланс между притягивающим и отталкивающим взаимодействиями. Пурпурная кривая на рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показывает, что полная энергия системы достигает минимума при r ₀, точке, где электростатическое отталкивание и притяжение точно уравновешены. Это расстояние такое же, как экспериментально измеренное расстояние связи .

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): График потенциальной энергии в зависимости от межъядерного расстояния для взаимодействия между газообразным ионом Na ⁺ и газообразным ионом Cl ^—.{23} \; \ cancel {ion \; пара} / моль \ вправо) = — 589 \; кДж / моль \ label {Eq3} \]

Это энергия, выделяющаяся при образовании 1 моль газообразных ионных пар, не , когда 1 моль положительных и отрицательных ионов конденсируется с образованием кристаллической решетки. Из-за дальнодействующих взаимодействий в структуре решетки эта энергия не соответствует прямо энергии решетки кристаллического твердого тела. Однако большое отрицательное значение указывает на то, что объединение положительных и отрицательных ионов энергетически очень выгодно, независимо от того, образуется ли ионная пара или кристаллическая решетка.

**Таблица \ (\ PageIndex {1} \):** Диапазон энергий решетки от 700 кДж / моль до 4000 кДж / моль:
Соединение	Энергия решетки (кДж / моль)
LiF	1024
LiI	744
NaF	911
NaCl	788
NaI	693
KF	815
KBr	682
КИ	641
MgF ₂	2910
SrCl ₂	2130
MgO	3938

Мы резюмируем важные моменты, касающиеся ионной связи:

При r ₀ ионы более стабильны (имеют более низкую потенциальную энергию), чем они находятся на бесконечном межъядерном расстоянии.Когда противоположно заряженные ионы собираются вместе от r = ∞ до r = r ₀, энергия системы понижается (энергия высвобождается).
Из-за низкой потенциальной энергии при r ₀ системе необходимо добавить энергию для разделения ионов. Необходимое количество энергии — это энергия связи.
Энергия системы достигает минимума на определенном межъядерном расстоянии (расстояние связи).

Пример \ (\ PageIndex {2} \): LiF

Рассчитайте количество энергии, выделяющейся при образовании 1 моль газообразных ионных пар Li ⁺ F ^— из разделенных ионов.Наблюдаемое межъядерное расстояние в газовой фазе составляет 156 пм.

Дано: катион и анион, количество и межъядерное расстояние

Запрошено: энергия, выделяемая при образовании пар газообразных ионов

Стратегия:

Подставьте соответствующие значения в уравнение \ (\ ref {Eq1b} \), чтобы получить энергию, выделяемую при образовании единственной ионной пары, а затем умножьте это значение на число Авогадро, чтобы получить энергию, выделяемую на моль.{23} \ cancel {\ text {ion pair}} / моль \ right) \\ [5pt] & −891 \; кДж / моль \ end {align *} \]

Поскольку Li ⁺ и F ^— меньше, чем Na ⁺ и Cl ^— (см. Раздел 7.3), межъядерное расстояние в LiF короче, чем в NaCl. Следовательно, в соответствии с уравнением \ (\ ref {Eq1b} \), при образовании 1 моль газообразных ионных пар Li ⁺ F ^— (-891 кДж / моль) выделяется гораздо больше энергии, чем когда 1 моль образуются газообразные ионные пары Na ⁺ Cl ^— (-589 кДж / моль).

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \): оксид магния

Рассчитайте количество энергии, выделяющейся при образовании 1 моль газообразных ионных пар \ (\ ce {MgO} \) из разделенных ионов. Межъядерное расстояние в газовой фазе составляет 175 пм.

Ответ: −3180 кДж / моль = −3,18 × 10 ³ кДж / моль

Сводка

Ионные соединения образуются, когда электроны переносятся между атомами или группами атомов с образованием заряженных ионов, которые затем образуют структуру кристаллической решетки из-за электростатического притяжения.Образование ионных соединений обычно происходит чрезвычайно экзотермично . Сила электростатического притяжения между ионами с противоположными зарядами прямо пропорциональна величине зарядов на ионах и обратно пропорциональна межъядерному расстоянию. Полная энергия системы представляет собой баланс между отталкивающими взаимодействиями между электронами на соседних ионах и притягивающими взаимодействиями между ионами с противоположными зарядами.

12.7: Типы кристаллических твердых тел — молекулярные, ионные и атомные

Как общество, мы иногда принимаем вещи как должное. Например, часто предполагается, что мы получим электроэнергию, когда подключим вилку к электрической розетке. Провод, который составляет эту розетку, почти всегда медный, материал, который хорошо проводит электричество. Уникальные свойства твердой меди позволяют электронам беспрепятственно проходить через провод и в любое устройство, к которому мы его подключаем. Затем мы можем наслаждаться музыкой, телевидением, работой на компьютере или любой другой деятельностью, которой мы хотим заниматься.Однако эти действия — и само чудо электричества — были бы невозможны без этого медного провода!

Классы кристаллических твердых тел

Кристаллические вещества можно описать по типам частиц в них и типам химической связи, которая имеет место между частицами. Существует четыре типа кристаллов: (1) ионный , (2) металлический , (3) ковалентная сетка и (4) молекулярный . Свойства и несколько примеров каждого типа перечислены в следующей таблице и описаны в таблице ниже.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Кристаллические твердые тела: точки плавления и кипения
Тип кристаллического твердого вещества	Примеры (формулы)	Точка плавления (° C)	Нормальная точка кипения (° C)
Ионный	\ (\ ce {NaCl} \)	801	1413
Ионный	\ (\ ce {CaF_2} \)	1418	1533
Металлик	\ (\ ce {Hg} \)	-39	630
	\ (\ ce {Na} \)	371	883
	\ (\ ce {Au} \)	1064	2856
	\ (\ ce {W} \)	3410	5660
Ковалентная сеть	\ (\ ce {B} \)	2076	3927
	\ (\ ce {C} \) (ромб)	3500	3930
	\ (\ ce {SiO_2} \)	1600	2230
Молекулярный	\ (\ ce {H_2} \)	-259	-253
	\ (\ ce {I_2} \)	114	184
	\ (\ ce {NH_3} \)	-78	-33
	\ (\ ce {H_2O} \)	0	100

Ионные кристаллы — Ионная кристаллическая структура состоит из чередующихся положительно заряженных катионов и отрицательно заряженных анионов (см. Рисунок ниже).Ионы могут быть одноатомными или многоатомными. Обычно ионные кристаллы образуются из комбинации металлов 1 или 2 групп и неметаллов 16 или 17 групп или неметаллических многоатомных ионов. Ионные кристаллы твердые, хрупкие и имеют высокие температуры плавления. Ионные соединения не проводят электричество как твердые тела, но проводят электричество в расплавленном состоянии или в водном растворе.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): \ (\ ce {NaCl} \) кристалл.
Металлический кристалл — Металлические кристаллы состоят из катионов металлов, окруженных «морем» подвижных валентных электронов (см. Рисунок ниже).Эти электроны, также называемые делокализованными электронами, не принадлежат какому-либо одному атому, но способны перемещаться через весь кристалл. В результате металлы являются хорошими проводниками электричества. Как видно из приведенной выше таблицы, температуры плавления металлических кристаллов находятся в широком диапазоне.
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): металлическая кристаллическая решетка со свободными электронами, способными перемещаться между положительными атомами металла.
Кристаллы с ковалентной сеткой — Кристалл с ковалентной сеткой состоит из атомов в точках решетки кристалла, причем каждый атом ковалентно связан со своими ближайшими соседними атомами (см. Рисунок ниже).Ковалентно связанная сеть трехмерна и содержит очень большое количество атомов. Сетчатые твердые тела включают алмаз, кварц, многие металлоиды и оксиды переходных металлов и металлоидов. Сетчатые твердые тела твердые и хрупкие, с чрезвычайно высокими температурами плавления и кипения. Состоящие из атомов, а не ионов, они не проводят электричество ни в каком состоянии.
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Алмаз представляет собой твердую сетку, состоящую из атомов углерода, ковалентно связанных друг с другом в повторяющемся трехмерном узоре.Каждый атом углерода образует одинарные ковалентные связи в тетраэдрической геометрии.
Молекулярные кристаллы — Молекулярные кристаллы обычно состоят из молекул в узлах решетки кристалла, удерживаемых вместе относительно слабыми межмолекулярными силами (см. Рисунок ниже). Межмолекулярные силы могут быть дисперсионными силами в случае неполярных кристаллов или диполь-дипольными силами в случае полярных кристаллов. Некоторые молекулярные кристаллы, такие как лед, имеют молекулы, удерживаемые вместе водородными связями.Когда один из благородных газов охлаждается и затвердевает, узлами решетки становятся отдельные атомы, а не молекулы. Во всех случаях межмолекулярные силы, удерживающие частицы вместе, намного слабее, чем ионные или ковалентные связи. В результате температуры плавления и кипения молекулярных кристаллов намного ниже. Молекулярные кристаллы, лишенные ионов или свободных электронов, являются плохими электрическими проводниками.
Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Кристаллическая структура льда.
Некоторые общие свойства четырех основных классов твердых тел сведены в Таблицу \ (\ PageIndex {2} \).
Таблица \ (\ PageIndex {2} \): Свойства основных классов твердых тел
Ионные твердые тела Молекулярные вещества Ковалентные твердые вещества Металлические твердые тела
* Существует множество исключений. Например, графит имеет относительно высокую электропроводность в углеродных плоскостях, а алмаз имеет самую высокую теплопроводность среди всех известных веществ.
плохие проводники тепла и электричества Плохие проводники тепла и электричества плохие проводники тепла и электричества * хорошие проводники тепла и электричества
относительно высокая точка плавления низкая точка плавления высокая температура плавления температуры плавления сильно зависят от электронной конфигурации
твердый, но хрупкий; разрушиться под действием стресса мягкий очень твердый и хрупкий легко деформируется под нагрузкой; пластичный и податливый
относительно плотная низкая плотность низкая плотность обычно высокая плотность
матовая поверхность матовая поверхность матовая поверхность блестящий
Пример \ (\ PageIndex {1} \)
Классифицируют \ (\ ce {Ge} \), \ (\ ce {RbI} \), \ (\ ce {C6 (Ch4) 6} \) и \ (\ ce {Zn} \) как ионные, молекулярные. , ковалентные или металлические твердые вещества и расположите их в порядке увеличения температуры плавления.
Дано : соединения
Запрошено : классификация и порядок температур плавления
Стратегия :
Найдите составной элемент (элементы) в периодической таблице. Основываясь на их положении, предскажите, является ли каждое твердое вещество ионным, молекулярным, ковалентным или металлическим.
Расположите твердые вещества в порядке увеличения температуры плавления в соответствии с вашей классификацией, начиная с молекулярных твердых веществ.
Решение :
А. Германий находится в p-блоке сразу под Si, вдоль диагональной линии полуметаллических элементов, что предполагает, что элементарный Ge, вероятно, имеет ту же структуру, что и Si (структура алмаза). Таким образом, Ge, вероятно, представляет собой ковалентное твердое тело .
RbI содержит металл из группы 1 и неметалл из группы 17, так что это твердое ионное вещество , содержащее ионы Rb ⁺ и I ^—.
Соединение \ (\ ce {C6 (Ch4) 6} \) представляет собой углеводород (гексаметилбензол), который состоит из изолированных молекул, которые образуют молекулярное твердое тело без ковалентных связей между ними.
Zn представляет собой элемент d-блока, поэтому металлическое твердое тело .
B. Расположить эти вещества в порядке увеличения температуры плавления несложно, за одним исключением. Мы ожидаем, что C ₆ (CH ₃) ₆ будет иметь самую низкую температуру плавления, а Ge — самую высокую температуру плавления, а RbI находится где-то посередине. Однако температуры плавления металлов трудно предсказать на основе представленных до сих пор моделей.Поскольку Zn имеет заполненную валентную оболочку, он не должен иметь особенно высокую температуру плавления, поэтому разумное предположение —
.
C ₆ (CH ₃) ₆
Фактические температуры плавления: C ₆ (CH ₃) ₆, 166 ° C; Zn, 419 ° С; RbI, 642 ° С; и Ge, 938 ° С. Это согласуется с нашим прогнозом.
Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)
Классифицируйте CO ₂, BaBr ₂, GaAs и AgZn как ионные, ковалентные, молекулярные или металлические твердые вещества, а затем расположите их в порядке увеличения температуры плавления.
Ответ
CO ₂ (молекулярный) 2 (ионный)
Фактические температуры плавления следующие: CO ₂, около -15,6 ° C; AgZn, около 700 ° C; BaBr ₂, 856 ° С; и GaAs, 1238 ° C.
Определение ионных соединений — Химический словарь
Что такое ионные соединения?
Ионные соединения — это соединения, состоящие из ионов.
Двухэлементные соединения обычно являются ионными, когда один элемент — металл, а другой — неметалл. Примеры включают:
хлорид натрия: NaCl, с ионами Na ⁺ и Cl ^—
нитрид лития: Li ₃ N, с ионами Li ⁺ и N ^3-
оксид магния: MgO, с ионами Mg ²⁺ и O ^2-
фосфид кальция: Ca ₃ P ₂, с ионами Ca ²⁺ и P ^3-
Ионные соединения могут быть более сложными, чем двухэлементные, перечисленные выше.Примеры многоатомных ионных соединений включают:
сульфат натрия: Na ₂ SO ₄, с Na ⁺ и SO ₄ ^2- ионов
тиоцианат аммония: NH ₄ SCN, с ионами NH ₄ ⁺ и SCN ^—
гидроксид калия: KOH, с ионами K ⁺ и OH ^—
карбонат аммония: (NH ₄) ₂ CO ₃, с NH ₄ ⁺ и CO ₃ ^2- ионов
Хотя они состоят из положительно и отрицательно заряженных ионов, ионные соединения электрически нейтральны, потому что заряды всегда равны и противоположны.
(Другая основная группа соединений — это молекулярные соединения: они состоят из молекул, а не ионов.)
Связывание в ионных соединениях
В чистом виде ионная связь не является направленной. Его можно рассматривать как простое положительно-отрицательное кулоновское притяжение между точечными зарядами. Это отличается от ковалентной связи, при которой электроны разделяются атомами, образуя направленные связи.
Однако абсолютно чистой ионной связи не существует. В ионных соединениях всегда присутствует, по крайней мере, небольшая степень ковалентного связывания.
Формулы и структуры ионных соединений
Элементарная ячейка флюорита, CaF ₂. Миллионы и миллионы повторных трансляций этой элементарной ячейки в 3-х измерения дают видимый кристалл флюорита.
В молекулярном соединении, таком как, например, вода, H ₂ O, или этанол, C ₂ H ₅ OH, каждая единица вещества, молекула, состоит из числа атомов, указанных в формула.
В ионных соединениях, таких как поваренная соль, NaCl или магнезиальный MgO, формула сообщает нам правильное соотношение присутствующих элементов, но не указывает единицы измерения.Ионные соединения существуют в виде гигантских кристаллических решеток.
Каждый кристалл содержит неопределенное количество ионов: числа огромны: даже 0,5-граммовый кристалл хлорида натрия содержит около 1 x 10 ²² ионов.
Структуры кристаллов можно понять с точки зрения их повторяющихся единиц — элементарных ячеек: их можно определить с помощью измерений дифракции рентгеновских лучей.
Кристаллы гидрата сульфата меди (II) CuSO ₄ · 5H ₂ O.
Изображение предоставлено Crystal Titan.
Кристаллы хлорида натрия, NaCl, увеличены.
Электропроводность
Как правило, ионные твердые тела не переносят электрический ток, потому что ионы находятся в фиксированных положениях в кристаллической решетке. Однако они проводят электричество в расплавленном состоянии или растворении в растворе, когда ионы высвобождаются из кристаллической решетки и становятся подвижными.
Растворы ионных соединений
Ионные соединения лучше всего растворяются в полярных растворителях.Примерами полярных растворителей являются вода, метанол и формамид.
Ионные соединения нерастворимы или имеют очень низкую растворимость в неполярных растворителях. Примерами неполярных растворителей являются углеводороды и хлороформ.
Сольватация
Для растворения ионного соединения электростатические связи, удерживающие ионы в их жесткой кристаллической решетке, должны быть заменены притяжением между ионами и молекулами растворителя. Каждый ион оказывается окруженным молекулами растворителя, как показано на диаграмме.
Сольватация ионных соединений в полярных растворителях происходит за счет уменьшения свободной энергии.
Na
⁺ Сольватационная оболочка
Когда NaCl растворяется в воде, полярные молекулы воды образуют сольватные оболочки вокруг растворенных ионов. Здесь атомы кислорода воды, каждый из которых имеет небольшой отрицательный заряд, сольватируют Na ⁺
.
Класс
^— Сольватационная оболочка
Аналогичным образом, Cl ^— окружен молекулами воды с их слегка положительными атомами водорода, ориентированными на Cl ^—.
Кислоты и основания
Кислоты / основания Бренстеда Лоури — это вещества, которые могут отдавать / принимать ионы H ⁺.
Вещества, содержащие ионы H ⁺, относятся к кислотам.
Акцепторы H ⁺, такие как OH ^— и O ^2-, классифицируются как основания.

ионных соединений: образование, энергия решетки и свойства — стенограмма видео и урока
Энергия решетки
Сила ионных соединений измеряется с помощью так называемой энергии решетки .Это энергия, выделяемая при образовании одного моля ионного соединения. Это означает, что когда отдельные ионы соединения объединяются, чтобы сформировать кристаллическую решетку, им требуется меньше энергии, чтобы оставаться вместе, поэтому они высвобождают ее, и высвобождаемая энергия называется энергией решетки. Сила связи между ионами противоположного заряда наиболее сильна, когда ионы маленькие. Это потому, что валентные электроны находятся ближе всего к своему ядру, и ядро имеет сильную силу или притягивает их. Он оказывает ту же силу на соседние атомы.Связь также тем сильнее, чем больше заряд на ионах. Таким образом, сила связи между катионом +1 и анионом -1 не так сильна, как сила между катионом +3 и анионом -2.
Некоторые реальные примеры этих различий:
Соединение Имя Заряд на каждый ион Энергия решетки (кДж / моль)
NaCl натрия хлорид 1, -1 -787.5
NaBr натрия бромид 1, -1 -751,4
CaF2 фторид кальция +2, -1 -2634,7
MgO оксид магния +2, -2 -3760
Энергия решетки отрицательна, чтобы показать, что энергия высвобождается при соединении соединения.Таким образом, чем больше отрицательное число, тем больше энергии выделяется и тем сильнее связь. Если сравнивать бромид натрия с хлоридом натрия, оба имеют одинаковый заряд на своих ионах, но бром больше, чем хлор, поэтому он имеет более низкую энергию. Оксид магния меньше и имеет больший заряд, чем фторид кальция.
Чем больше энергии выделяется при соединении соединения, тем сильнее связь.
Свойства ионных соединений
1.Ионные соединения обладают уникальными свойствами. Все они образуют кристаллы. Кристалл состоит из упорядоченного и симметричного узора атомов, который называется кристаллической решеткой. Форма кристаллической решетки — это устройство, на поддержание которого требуется наименьшее количество энергии. Внутри кристалла существуют силы между противоположно заряженными ионами и между ядрами и электронами соседних ионов.
2. Они имеют высокие температуры плавления и кипения. Это связано с прочностью ионной связи. Связи настолько прочны, что требуется много энергии, чтобы переместить их из одного состояния в другое, будь то из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газообразное.
3. Они твердые и хрупкие. Ионные связи в этих соединениях сильны и не позволяют молекулам сильно перемещаться, что делает их легко разрушаемыми.
4. Они хорошо проводят электричество при растворении в воде. Это связано с тем, что ионное соединение состоит из ионов, которые заряжены либо положительно, либо отрицательно. Когда ионы разделяются в воде, они позволяют электронам течь.
Ионные соединения хорошо проводят электричество при растворении в воде.
5.В твердом состоянии ионные соединения являются хорошими изоляторами.
Краткое содержание урока
Большинство горных пород и минералов на Земле представляют собой ионные соединения, удерживаемые вместе ионными связями. Эти прочные связи образуются между положительно заряженным катионом металла и отрицательно заряженным анионом неметалла.
Свойства ионных соединений включают образование структур кристаллической решетки с высокими температурами плавления и кипения, твердость и хрупкость и хорошую проводимость электричества при растворении в воде, но в твердой форме они являются изоляторами.
Энергия решетки — это энергия связей в кристаллической форме. Эта энергия увеличивается, когда атомы, составляющие соединение, маленькие и когда заряды на каждом атоме велики.
Результаты обучения
После просмотра этого видео вы сможете:
Описать, что такое ионное соединение
Определить энергию решетки
Список свойств ионных соединений
ионных структур
Как расположены ионы в хлориде натрия
Хлорид натрия — это типичное ионное соединение.Подобные соединения состоят из гигантской (бесконечно повторяющейся) решетки ионов. Итак, хлорид натрия (и любое другое ионное соединение) описывается как имеющий гигантскую ионную структуру .
Вы должны понимать, что гигант в этом контексте не означает просто очень большой. Это означает, что вы не можете точно сказать, сколько там ионов.
Там могут быть миллиарды ионов натрия и ионов хлора, упакованные вместе, или триллионы, или что-то еще — это просто зависит от размера кристалла.Это отличается, скажем, от молекулы воды, которая всегда содержит ровно 2 атома водорода и один атом кислорода — никогда больше и никогда не меньше.
Небольшой образец решетки хлорида натрия выглядит так:
Если вы внимательно посмотрите на диаграмму, вы увидите, что ионы натрия и ионы хлора чередуются друг с другом в каждом из трех измерений.
Эту диаграмму достаточно легко нарисовать на компьютере, но очень трудно убедительно нарисовать от руки.Обычно мы рисуем «разобранную» версию, которая выглядит так:
Только ионы, соединенные линиями, действительно касаются друг друга. К иону натрия в центре прикасаются 6 ионов хлора. Случайно мы могли бы с таким же успехом центрировать диаграмму вокруг хлорид-иона — к которому, конечно, прикоснулись бы 6 ионов натрия. Хлорид натрия описывается как с координатами 6: 6.
Вы должны помнить, что эта диаграмма представляет только крошечную часть всего кристалла хлорида натрия.Таким образом картина повторяется на бесчисленном множестве ионов.

Как нарисовать эту структуру
Нарисуйте идеальный квадрат:
Теперь нарисуйте идентичный квадрат позади этого и немного сместите его. Возможно, вам придется немного попрактиковаться, чтобы правильно расположить два квадрата. Если вы ошиблись, ионы запутаются друг с другом на вашей окончательной диаграмме.
Превратите это в идеальный куб, соединив квадраты вместе:
А теперь самое сложное! Разделите этот большой куб на 8 маленьких кубиков, соединив среднюю точку каждого края со средней точкой противоположного края.Чтобы завершить процесс, вам также нужно будет соединить среднюю точку каждой грани (которую легко найти, когда вы соединили края) со средней точкой противоположной грани.
Теперь все, что вам нужно сделать, это вставить ионы. Используйте разные цвета или разные размеры для двух разных ионов и не забудьте ключ. Неважно, окажетесь ли вы в центре куба ионом натрия или ионом хлорида — важно только то, что они чередуются во всех трех измерениях.
Вы сможете нарисовать совершенно адекватный набросок от руки менее чем за две минуты — менее чем за одну минуту, если вы не слишком привередливы!

Почему хлорид натрия 6: 6 согласован?
Чем сильнее притяжение между положительными и отрицательными ионами, тем больше выделяется энергии.Чем больше выделяется энергии, тем более устойчивой становится структура.
Это означает, что для достижения максимальной устойчивости необходимо максимальное количество аттракционов. Так почему же каждый ион окружает себя 6 ионами противоположного заряда?
Это представляет собой максимальное количество ионов хлора, которое вы можете разместить вокруг центрального иона натрия, прежде чем ионы хлорида начнут соприкасаться друг с другом. Если они начнут соприкасаться, кристалл будет отталкиваться, что сделает его менее устойчивым.
Каковы свойства ионных кристаллов?
Кристалл — это твердое вещество, содержащее внутреннее расположение атомов, молекул или ионов, которое является правильным, повторяющимся и геометрически расположенным. Кристаллы можно сгруппировать по геометрической форме их внутреннего расположения или по их физическим и химическим характеристикам или свойствам. Ионные кристаллы являются одной из четырех основных категорий кристаллов, если их группировать по их физическим и химическим свойствам.
Прочность связи
Ионы — это атомы, которые несут положительный или отрицательный заряд.Электростатические силы между противоположно заряженными ионами, составляющими кристалл, удерживают атомы вместе. Силы притяжения между противоположно заряженными ионами значительно сильнее, чем между нейтральными атомами, и объясняют свойства ионных кристаллов. Хлорид натрия, более известный как поваренная соль, является примером ионного кристалла.
Электропроводность
Ионные кристаллы растворимы в воде. При растворении ионы, составляющие кристалл, диссоциируют или разделяются, освобождая их для переноса электрического заряда через раствор.Ионные кристаллы в расплавленном состоянии также хорошо проводят электричество. Подобно растворению кристаллов в воде, их плавление позволяет свободным ионам перемещаться к положительным и отрицательным полюсам.
Твердость
Прочность связей между ионами в ионных кристаллах делает их довольно прочными по сравнению с другими типами кристаллов. Несмотря на свою твердость, ионные кристаллы хрупкие. Под давлением ионы внутри кристалла с одинаковым зарядом выравниваются. Возникающее в результате электростатическое отталкивание между подобными ионами вызывает раскол кристалла.
Плавление и кипение
Когда вещество находится в твердой форме, его атомы настолько прочно связаны, что остаются в относительно фиксированном положении. Нагревание твердого тела заставляет атомы двигаться, и, хотя они остаются связанными друг с другом, связи ослабляются, и твердое тело разжижается. Нагревание жидкости приводит к тому, что ее частицы в конечном итоге преодолевают связи, удерживающие их вместе, и жидкость испаряется. Температура, при которой давление пара достаточно велико, чтобы вызвать образование пузырьков в жидкости, называется точкой кипения вещества.Чистые кристаллические твердые вещества имеют характерные точки плавления и кипения, свойства, обычно используемые для их идентификации. Ионные кристаллы имеют более высокие температуры плавления и кипения по сравнению с кристаллами с более слабыми неионными связями.
Энтальпия
Энтальпия плавления — это количество тепла, необходимое для плавления определенного количества, называемого моль, твердого вещества при поддержании постоянного давления.

Типы кристаллических решёток — урок. Химия, 8–9 класс.

Урок 32. состав – структура – свойства — Естествознание — 10 класс

учебник» / ГДЗ к § 08. Вещества молекулярного и немолекулярного строения

Примеры ионной кристаллической решетки — avuwrgu

Конспект урока по химии «Кристаллические решетки»

Конспект по химии на тему «Ионная связь.

Урок по теме: «Типы кристаллических решеток» | Презентация к уроку по химии (11 класс) на тему:

ионных кристаллов | Введение в химию

Цель обучения

Ключевые моменты

Условия

Кристаллическая форма ионных соединений

Пример использования: NaCl

Энергия образования ионных солей

Энергия решетки

Плотноупакованные конструкции

9.2: Ионная связь и энергия решетки

Создание ионных связей

Электронная конфигурация ионов

Многоатомные ионы

Энергетика образования ионных связей

Сводка

12.7: Типы кристаллических твердых тел — молекулярные, ионные и атомные

Классы кристаллических твердых тел

Определение ионных соединений — Химический словарь

Что такое ионные соединения?

Связывание в ионных соединениях

Формулы и структуры ионных соединений

Электропроводность

Растворы ионных соединений

Na

Класс

Кислоты и основания

ионных соединений: образование, энергия решетки и свойства — стенограмма видео и урока

Энергия решетки

Свойства ионных соединений

Краткое содержание урока

Результаты обучения

ионных структур

Каковы свойства ионных кристаллов?

Прочность связи

Электропроводность

Твердость

Плавление и кипение

Энтальпия

Добавить комментарий Отменить ответ