Ответы к §23. Кристаллические решетки

Лабораторный опыт №13

Ознакомление с коллекцией веществ с разным типом кристаллической решётки. Изготовление моделей кристаллических решёток.
Ознакомьтесь с коллекцией выданных вам образцов веществ. Запишите их формулы, охарактеризуйте физические свойства и на их основе определите тип кристаллической решётки.
Соберите модель одной из кристаллических решёток.

Ответ:

По программе учитель должен выдать хлорид натрия (NaCl), кремний (Si), медь (Cu), йод $I_{2}$.
Хлорид натрия (NaCl) − соль. Это твёрдое белое вещество, хорошо растворимое в воде.
Плотность − 2,165 г/$см^3$;
Температура плавления − 800,8 ℃;
Температура кипения − 1465 ℃.
Имеет ионную кристаллическую решётку.
Кремний (Si) − неметалл, твёрдое вещество тёмно−серого цвета с небольшим блеском, не растворимо в воде.
Плотность − 2,33 г/$см^3$;
Температура плавления − 1414,85 ℃;
Температура кипения − 2349,85 ℃.
Атомная кристаллическая решётка.
Медь (Cu) − металл золотисто−красного цвета, твёрдый, не растворим в воде, хорошо проводит электрический ток.
Плотность − 8,92 г/$см^3$;
Температура плавления − 1083,4 ℃;
Температура кипения − 2567 ℃.
Металлическая кристаллическая решётка.
Йод ($I_{2}$) − неметалл, твёрдые кристаллы тёмно−фиолетового цвета с лёгким блеском.
Плотность − 4,93 г/$см^3$;
Температура плавления − 113,5 ℃;
Температура кипения − 184,35 ℃.
Молекулярная кристаллическая решётка.

i. Работа в информационной среде

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Ответ:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Кристаллическая_решётка
2. https://www.yaklass.ru/p/himija/89−klass/stroenie−veshchestva−18844/amorfnye−i−kristallicheskie−veshchestva−56119/re−70fd157c−38ab−4b72−b278−d3824d173d95
3. https://www.yaklass.ru/p/himija/89−klass/stroenie−veshchestva−18844/kristallicheskie−reshetki−61860/re−a6ccb0b0−4b1a−4645−897f−e8a126bdc853
4. https://chemege.ru/materials/stroenie−veschestva/

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Ответ:

           Твёрдые вещества: аморфные и кристаллические.
Кристаллические и аморфные тела в зависимости от внутреннего строения твердые тела бывают либо кристаллическими, либо аморфными. Молекулы и атомы кристаллов расположены в определенной, повторяющейся последовательности на больших расстояниях, сохраняя так называемый дальний порядок. Атомы и молекулы в аморфных телах размещены неупорядоченно, для них характерен ближний порядок со строением аналогичным жидкому состоянию вещества.
Все твердые тела обладают следующими общими свойствами:
− способностью долгое время сохранять форму и объем (геометрические размеры);
− наличием упругих сил, которые возникают при небольших изменениях объема от внешнего воздействия (сжатия, растяжения или сдвига).
Аморфные тела.
Смола, воск, графит, изделия из стекла и янтаря, пластмассы — все это примеры аморфных тел (от греч.слова Amorphous — бесформенный, некристаллический).
Характерной особенностью аморфных тел является отсутствие определенной температуры плавления, то есть отсутствует четкий переход от твердого состояния к жидкому: при нагревании аморфное тело становится только более текучим.
Кристаллические тела.
Твердые тела, в которых молекулы и атомы расположены упорядоченно и образуют периодически повторяющуюся структуру, называются кристаллами. Физические свойства кристаллов (упругие, механические, тепловые, электрические, магнитные, оптические) в разных направлениях неодинаковы. Такое свойство называется анизотропностью. Анизотропия кристаллов объясняется тем, что при упорядоченном расположении частиц расстояния между ними и силы взаимодействия (притяжения и отталкивания) оказываются неодинаковыми в разных направлениях.
Различают кристаллические тела двух видов: монокристаллы и поликристаллы. Главным признаком монокристаллов является повторяющееся внутреннее строение (структура) во всем объеме тела.
Поликристалл — это совокупность (набор) сросшихся друг с другом, хаотически ориентированных, небольших кристаллов. Каждый маленький кристалл обладает свойствами анизотропии, но их совокупность — поликристалл — изотропен.

?. Вопросы и задания

1. В каком агрегатном состоянии будет находиться кислород при − 205°C?

Ответ:

Температура плавления кислорода −218°C, температура кипения кислорода −183°C. Кислород при −205°C и стандартном давлении будет находится в жидком агрегатном состоянии.

2. Вспомните произведение А. Беляева «Продавец воздуха» и охарактеризуйте свойства твёрдого кислорода, используя его описание, приведённое в книге.

Ответ:

В книге нет описания свойств твердого кислорода, а приводится описание свойств жидкого воздуха: "Жидкий воздух!.. Ведь его плотность в 800 раз больше атмосферного. Жидкий воздух представляет легко подвижную прозрачную жидкость бледно−голубого цвета с температурой минус сто девяносто три градуса Цельсия при нормальном атмосферном давлении… Полученный из аппарата воздух бывает мутным вследствие примеси замерзшей углекислоты, которая в незначительном количестве содержится в воздухе. После профильтрования через бумажный фильтр воздух становится прозрачным...При испарении жидкого воздуха сначала выделяется кипящий азот, точка кипения которого минус сто девяносто четыре градуса Цельсия, потом аргон...".

3. К какому типу веществ (кристаллические или аморфные) относятся пластмассы? Какие свойства пластмасс лежат в основе их промышленного применения?

Ответ:

Пластмассы относятся к аморфным веществам, они не имеют чёткой температуры плавления, при нагревании они постепенно размягчаются и переходят в текучее состояние, таким образом из пластмассы можно создавать предметы любой формы.
Пластичность при нагревании и способность сохранять форму после охлаждения или отвердения лежат в основе широкого промышленного применения пластмасс.

4. К какому типу относится кристаллическая решётка алмаза? Перечислите характерные для алмаза физические свойства.

Ответ:

У алмаза атомная кристаллическая решетка. Каждый атом углерода в ней окружен другими атомами углерода, находящимися в вершинах правильного тетраэдра.
Алмаз имеет следующие физические свойства: высокая твёрдость и температура плавления, прочность, теплопроводность, у него большой показатель преломления и дисперсия, алмаз не растворим в воде.

5. К какому типу относится кристаллическая решётка йода? Перечислите характерные для йода физические свойства.

Ответ:

Йод имеет молекулярную кристаллическую решетку, так как в узлах кристаллической решётки йода расположены молекулы $I_{2}$, содержащие прочные ковалентные связи, между которыми действует слабое межмолекулярное притяжение. Йод имеет следующие физические свойства: при нормальных условиях это кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском, малая твёрдость, низкие температуры плавления и кипения, слабо растворим в воде, летуч (сублимирует при н. у.).

6. Почему температура плавления металлов изменяется в очень широких пределах? Для подготовки ответа на этот вопрос используйте дополнительную литературу.

Ответ:

Температура плавления металлов изменяется в очень широких пределах из-за разницы в значениях энергии связи между атомами и ионами металлов. Разница в значениях энергии связи обусловлена тем, что разные металлы имеют разные диаметры атомов (разное количество электронных оболочек), разные заряды ядер, разное количество внешних электронов.

7. Почему изделие из кремния при ударе раскалывается на кусочки, а изделие из свинца только расплющивается? В каком из указанных случаев происходит разрушение химической связи, а в каком − нет? Почему?

Ответ:

Атомы кремния соединены очень прочной ковалентной связью Si–Si (атомная кристаллическая решётка), поэтому при ударе в кристалле кремния происходит разрушение ковалентной химической связи, и изделие из кремния раскалывается на кусочки.
Свинец имеет металлическую химическую связь, поэтому при ударе по металлу атомы свинца смещаются, деформируется его металлическая кристаллическая решетка, но ее разрушения не происходит, поскольку этому мешают общие электроны (изменяется взаимное расположение атомов). Поэтому изделие из свинца только расплющивается