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Substances ayant un réseau cristallin ionique. Structure cristalline des métaux

Comme nous le savons déjà, une substance peut exister dans trois états d’agrégation : gazeux, dur Et liquide. L'oxygène, qui dans des conditions normales est à l'état gazeux, à une température de -194°C se transforme en un liquide bleuâtre, et à une température de -218,8°C il se transforme en une masse semblable à de la neige avec des cristaux bleus.

La plage de température d'existence d'une substance à l'état solide est déterminée par les points d'ébullition et de fusion. Les solides sont cristalline Et amorphe.

U substances amorphes il n'y a pas de point de fusion fixe - lorsqu'ils sont chauffés, ils se ramollissent progressivement et se transforment en un état fluide. Dans cet état, par exemple, on trouve diverses résines et pâte à modeler.

Substances cristallines Ils se distinguent par la disposition régulière des particules qui les composent : atomes, molécules et ions, en des points strictement définis de l'espace. Lorsque ces points sont reliés par des lignes droites, un cadre spatial est créé, on l'appelle un réseau cristallin. Les points où se trouvent les particules cristallines sont appelés nœuds du réseau.

Les nœuds du réseau que nous imaginons peuvent contenir des ions, des atomes et des molécules. Ces particules effectuent des mouvements oscillatoires. Lorsque la température augmente, la plage de ces oscillations augmente également, ce qui entraîne une dilatation thermique des corps.

Selon le type de particules situées aux nœuds du réseau cristallin et la nature de la connexion entre elles, on distingue quatre types de réseaux cristallins : ionique, atomique, moléculaire Et métal.

Ionique On les appelle des réseaux cristallins dans lesquels les ions sont situés aux nœuds. Ils sont formés de substances possédant des liaisons ioniques, qui peuvent lier à la fois les ions simples Na+, Cl- et les complexes SO24-, OH-. Ainsi, les réseaux cristallins ioniques contiennent des sels, certains oxydes et hydroxyles de métaux, c'est-à-dire les substances dans lesquelles une liaison chimique ionique existe. Prenons un cristal de chlorure de sodium : il consiste en une alternance positive d’ions Na+ et négatifs CL-, qui forment ensemble un réseau en forme de cube. Les liaisons entre les ions dans un tel cristal sont extrêmement stables. Pour cette raison, les substances possédant un réseau ionique ont une résistance et une dureté relativement élevées ; elles sont réfractaires et non volatiles.

Atomique Les réseaux cristallins sont les réseaux cristallins dont les nœuds contiennent des atomes individuels. Dans de tels réseaux, les atomes sont reliés les uns aux autres par des liaisons covalentes très fortes. Par exemple, le diamant est l’une des modifications allotropiques du carbone.

Les substances possédant un réseau cristallin atomique ne sont pas très courantes dans la nature. Il s'agit notamment du bore cristallin, du silicium et du germanium, ainsi que des substances complexes, par exemple celles contenant de l'oxyde de silicium (IV) - SiO 2 : silice, quartz, sable, cristal de roche.

La grande majorité des substances ayant un réseau cristallin atomique ont des points de fusion très élevés (pour le diamant, il dépasse 3500°C), ces substances sont solides et dures, pratiquement insolubles.

Moléculaire On les appelle des réseaux cristallins dans lesquels les molécules sont situées aux nœuds. Les liaisons chimiques dans ces molécules peuvent également être polaires (HCl, H 2 0) ou non polaires (N 2, O 3). Et bien que les atomes à l'intérieur des molécules soient reliés par des liaisons covalentes très fortes, de faibles forces d'attraction intermoléculaire agissent entre les molécules elles-mêmes. C'est pourquoi les substances dotées de réseaux cristallins moléculaires se caractérisent par une faible dureté, un faible point de fusion et une volatilité.

Des exemples de telles substances comprennent l'eau solide - glace, le monoxyde de carbone solide (IV) - «neige carbonique», le chlorure d'hydrogène solide et le sulfure d'hydrogène, les substances solides simples formées par un - (gaz rares), deux - (H 2, O 2, CL 2 , N 2 , I 2), trois - (O 3), quatre - (P 4), huit molécules atomiques (S 8). La grande majorité des composés organiques solides possèdent des réseaux cristallins moléculaires (naphtalène, glucose, sucre).

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Structure de la matière.

Ce ne sont pas des atomes ou des molécules individuels qui entrent dans des interactions chimiques, mais des substances.
Notre tâche est de nous familiariser avec la structure de la matière.

À basse température, les substances sont dans un état solide stable.

☼ La substance la plus dure dans la nature est le diamant. Il est considéré comme le roi de toutes les pierres précieuses et pierres précieuses. Et son nom lui-même signifie « indestructible » en grec. Les diamants ont longtemps été considérés comme des pierres miraculeuses. On croyait qu'une personne portant des diamants ne connaissait pas les maladies de l'estomac, n'était pas affectée par le poison, conservait sa mémoire et sa bonne humeur jusqu'à un âge avancé et jouissait de la faveur royale.

☼ Un diamant qui a été soumis à un traitement de bijouterie - taille, polissage - est appelé un diamant.

Lors de la fusion sous l'effet des vibrations thermiques, l'ordre des particules est perturbé, elles deviennent mobiles, tandis que la nature de la liaison chimique n'est pas perturbée. Il n’y a donc pas de différence fondamentale entre les états solide et liquide.
Le liquide acquiert de la fluidité (c'est-à-dire la capacité de prendre la forme d'un récipient).

Cristaux liquides.

Les cristaux liquides ont été découverts à la fin du XIXe siècle, mais ont été étudiés au cours des 20 à 25 dernières années. De nombreux appareils d'affichage de technologie moderne, par exemple certaines montres électroniques et mini-ordinateurs, fonctionnent avec des cristaux liquides.

En général, les mots « cristaux liquides » ne semblent pas moins inhabituels que « glace chaude ». Cependant, en réalité, la glace peut aussi être chaude, car... à une pression de plus de 10 000 atm. la glace d'eau fond à des températures supérieures à 2000 C. La particularité de la combinaison « cristaux liquides » est que l'état liquide indique la mobilité de la structure et le cristal implique un ordre strict.

Si une substance est constituée de molécules polyatomiques de forme allongée ou lamellaire et ayant une structure asymétrique, alors lorsqu'elle fond, ces molécules sont orientées d'une certaine manière les unes par rapport aux autres (leurs axes longs sont parallèles). Dans ce cas, les molécules peuvent se déplacer librement parallèlement à elles-mêmes, c'est-à-dire le système acquiert la propriété de fluidité caractéristique d'un liquide. Dans le même temps, le système conserve une structure ordonnée qui détermine les propriétés caractéristiques des cristaux.

La grande mobilité d'une telle structure permet de la contrôler grâce à des influences très faibles (thermiques, électriques, etc.), c'est-à-dire modifier délibérément les propriétés d'une substance, y compris les propriétés optiques, avec très peu de dépense énergétique, ce qui est utilisé dans la technologie moderne.

Types de réseaux cristallins.

Toute substance chimique est formée d’un grand nombre de particules identiques interconnectées.
A basse température, lorsque le mouvement thermique est difficile, les particules sont strictement orientées dans l'espace et forment un réseau cristallin.

Cellule de cristal est une structure avec une disposition géométriquement correcte des particules dans l'espace.

Dans le réseau cristallin lui-même, on distingue les nœuds et l'espace internodal.
La même substance, selon les conditions (p, t,...), existe sous différentes formes cristallines (c'est-à-dire qu'elles ont des réseaux cristallins différents) - des modifications allotropiques qui diffèrent par leurs propriétés.
Par exemple, quatre modifications du carbone sont connues : le graphite, le diamant, le carbyne et la lonsdalite.

☼ La quatrième variété de carbone cristallin, la « lonsdalite », est peu connue. Il a été découvert dans des météorites et obtenu artificiellement, et sa structure est toujours à l'étude.

☼ La suie, le coke et le charbon de bois ont été classés comme polymères amorphes du carbone. Cependant, on sait désormais qu’il s’agit également de substances cristallines.

☼ À propos, des particules noires brillantes ont été trouvées dans la suie, appelées « carbone miroir ». Le carbone miroir est chimiquement inerte, résistant à la chaleur, imperméable aux gaz et aux liquides, possède une surface lisse et est absolument compatible avec les tissus vivants.

☼ Le nom graphite vient de l'italien « graffito » - j'écris, je dessine. Le graphite est constitué de cristaux gris foncé avec un faible éclat métallique et un réseau en couches. Les couches individuelles d'atomes d'un cristal de graphite, relativement faiblement reliées les unes aux autres, se séparent facilement les unes des autres.

TYPES DE TREILLIS CRISTALLIN

Propriétés des substances avec différents réseaux cristallins (tableau)

Si le taux de croissance des cristaux est faible lors du refroidissement, un état vitreux (amorphe) se forme.

La relation entre la position d'un élément dans le tableau périodique et le réseau cristallin de sa substance simple.

Il existe une relation étroite entre la position d'un élément dans le tableau périodique et le réseau cristallin de sa substance élémentaire correspondante.

Les substances simples des éléments restants ont un réseau cristallin métallique.

FIXATION

Étudiez le matériel de cours et répondez aux questions suivantes par écrit dans votre cahier :
- Qu'est-ce qu'un réseau cristallin ?
- Quels types de réseaux cristallins existent ?
- Décrire chaque type de réseau cristallin selon le plan :

Qu'y a-t-il dans les nœuds du réseau cristallin, unité structurelle → Type de liaison chimique entre les particules du nœud → Forces d'interaction entre les particules du cristal → Propriétés physiques déterminées par le réseau cristallin → État global de la substance dans des conditions normales → Exemples

Effectuez des tâches sur ce sujet :

- Quel type de réseau cristallin possèdent les substances suivantes largement utilisées dans la vie quotidienne : eau, acide acétique (CH3 COOH), sucre (C12 H22 O11), engrais potassique (KCl), sable de rivière (SiO2) - point de fusion 1710 0C, ammoniac (NH3) , sel ? Faire une conclusion générale : par quelles propriétés d'une substance peut-on déterminer le type de son réseau cristallin ?
À l'aide des formules des substances données : SiC, CS2, NaBr, C2 H2 - déterminez le type de réseau cristallin (ionique, moléculaire) de chaque composé et, sur cette base, décrivez les propriétés physiques de chacune des quatre substances.
Entraîneur n°1. "Treillis cristallins"
Entraîneur n°2. "Tâches de test"
Test (maîtrise de soi) :

1) Substances qui ont un réseau cristallin moléculaire, en règle générale :
un). réfractaire et hautement soluble dans l'eau
b). fusible et volatile
V). Solide et conducteur d'électricité
G). Thermoconducteur et plastique

2) La notion de « molécule » n'est pas applicable à l'unité structurelle d'une substance :

b). oxygène

V). diamant

3) Le réseau cristallin atomique est caractéristique de :

un). aluminium et graphite

b). soufre et iode

V). oxyde de silicium et chlorure de sodium

G). diamant et bore

4) Si une substance est hautement soluble dans l’eau, a un point de fusion élevé et est électriquement conductrice, alors son réseau cristallin est :

UN). moléculaire

b). atomique

V). ionique

G). métal

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Type de cours: Combiné.

Le but de la leçon : Créer les conditions pour le développement de la capacité des étudiants à établir la dépendance de cause à effet des propriétés physiques des substances sur le type de liaison chimique et le type de réseau cristallin, à prédire le type de réseau cristallin en fonction des propriétés physiques de la substance.

Objectifs de la leçon:

Former des concepts sur l'état cristallin et amorphe des solides, familiariser les étudiants avec différents types de réseaux cristallins, établir la dépendance des propriétés physiques d'un cristal sur la nature de la liaison chimique dans le cristal et le type de réseau cristallin, donner aux élèves des idées de base sur l'influence de la nature des liaisons chimiques et des types de réseaux cristallins sur les propriétés de la matière.
Continuer à former la vision du monde des étudiants, considérer l'influence mutuelle des composants des particules structurelles entières de substances, à la suite de laquelle de nouvelles propriétés apparaissent, développer la capacité d'organiser leur travail éducatif et observer les règles de travail en équipe .
Développer l'intérêt cognitif des écoliers à partir de situations problématiques ;

Équipement: Système périodique D.I. Mendeleev, collection « Métaux », non-métaux : soufre, graphite, phosphore rouge, silicium cristallin, iode ; Présentation « Types de réseaux cristallins », modèles de réseaux cristallins de différents types (sel de table, diamant et graphite, dioxyde de carbone et iode, métaux), échantillons de plastiques et produits fabriqués à partir de ceux-ci, verre, pâte à modeler, ordinateur, projecteur.

Pendant les cours

1. Moment organisationnel.

L'enseignant accueille les élèves et enregistre les absents.

2. Tester les connaissances sur le thème « Liaison chimique ». État d'oxydation."

Travail indépendant (15 minutes)

3. Étudier du nouveau matériel.

L'enseignant annonce le sujet de la leçon et le but de la leçon. (Diapositive 1,2)

Les élèves notent la date et le sujet du cours dans leur cahier.

Actualisation des connaissances.

L'enseignant pose des questions à la classe :

Quels types de particules connaissez-vous ? Les ions, les atomes et les molécules ont-ils des charges ?
Quels types de liaisons chimiques connaissez-vous ?
Quels états agrégatifs de substances connaissez-vous ?

Professeur:« Toute substance peut être un gaz, un liquide ou un solide. Par exemple, l'eau. Dans des conditions normales, c'est un liquide, mais il peut s'agir de vapeur et de glace. Ou l'oxygène dans des conditions normales est un gaz ; à une température de -1940 C, il se transforme en un liquide bleu, et à une température de -218,8°C, il se solidifie en une masse semblable à de la neige, constituée de cristaux bleus. Dans cette leçon, nous examinerons l'état solide des substances : amorphes et cristallines. (Diapositive 3)

Professeur: les substances amorphes n'ont pas de point de fusion clair - lorsqu'elles sont chauffées, elles se ramollissent progressivement et se transforment en un état fluide. Les substances amorphes comprennent, par exemple, le chocolat, qui fond dans les mains et dans la bouche ; chewing-gum, pâte à modeler, cire, plastiques (des exemples de telles substances sont présentés). (Diapositive 7)

Les substances cristallines ont un point de fusion clair et, surtout, se caractérisent par la disposition correcte des particules en des points strictement définis de l'espace. (Diapositives 5,6) Lorsque ces points sont reliés par des lignes droites, un cadre spatial se forme, appelé réseau cristallin. Les points où se trouvent les particules cristallines sont appelés nœuds du réseau.

Les élèves notent la définition dans leur cahier : « Un réseau cristallin est un ensemble de points dans l'espace dans lesquels se trouvent les particules qui forment un cristal. Les points où se trouvent les particules cristallines sont appelés nœuds du réseau.

Selon les types de particules situées aux nœuds de ce réseau, il existe 4 types de réseaux. (Diapositive 8) S'il y a des ions aux nœuds d'un réseau cristallin, alors un tel réseau est appelé ionique.

L'enseignant pose des questions aux élèves :

– Quel sera le nom des réseaux cristallins, aux nœuds desquels se trouvent des atomes et des molécules ?

Mais il existe des réseaux cristallins aux nœuds desquels se trouvent à la fois des atomes et des ions. De telles grilles sont appelées grilles métalliques.

Nous allons maintenant remplir le tableau : « Réseaux cristallins, type de liaison et propriétés des substances ». Au fur et à mesure que nous remplirons le tableau, nous établirons la relation entre le type de réseau, le type de connexion entre les particules et les propriétés physiques des solides.

Considérons le 1er type de réseau cristallin, appelé ionique. (Diapositive 9)

– Quelle est la liaison chimique dans ces substances ?

Regardez le réseau cristallin ionique (un modèle d'un tel réseau est présenté). Ses nœuds contiennent des ions chargés positivement et négativement. Par exemple, un cristal de chlorure de sodium est composé d’ions sodium positifs et d’ions chlorure négatifs, formant un réseau en forme de cube. Les substances à réseau cristallin ionique comprennent les sels, les oxydes et les hydroxydes de métaux typiques. Les substances dotées d'un réseau cristallin ionique ont une dureté et une résistance élevées, elles sont réfractaires et non volatiles.

Professeur: Les propriétés physiques des substances à réseau cristallin atomique sont les mêmes que celles des substances à réseau cristallin ionique, mais souvent à un degré superlatif : très dures, très durables. Le diamant, qui possède un réseau cristallin atomique, est la substance la plus dure de toutes les substances naturelles. Il sert de norme de dureté qui, selon un système de 10 points, est notée avec la note la plus élevée de 10. (Diapositive 10). Pour ce type de réseau cristallin, vous saisirez vous-même les informations nécessaires dans le tableau en travaillant vous-même avec le manuel.

Professeur: Considérons le 3ème type de réseau cristallin, appelé métallique. (Diapositives 11,12) Aux nœuds d'un tel réseau se trouvent des atomes et des ions, entre lesquels les électrons se déplacent librement, les reliant en un seul tout.

Cette structure interne des métaux détermine leurs propriétés physiques caractéristiques.

Professeur: Quelles propriétés physiques des métaux connaissez-vous ? (malléabilité, plasticité, conductivité électrique et thermique, éclat métallique).

Professeur: En quels groupes toutes les substances sont-elles divisées selon leur structure ? (Diapositive 12)

Considérons le type de réseau cristallin que possèdent des substances aussi connues que l'eau, le dioxyde de carbone, l'oxygène, l'azote et autres. C'est ce qu'on appelle moléculaire. (Diapositive 14)

– Quelles particules se trouvent aux nœuds de ce réseau ?

La liaison chimique dans les molécules situées sur les sites du réseau peut être covalente polaire ou covalente non polaire. Malgré le fait que les atomes à l'intérieur de la molécule soient reliés par des liaisons covalentes très fortes, de faibles forces d'attraction intermoléculaires agissent entre les molécules elles-mêmes. Par conséquent, les substances possédant un réseau cristallin moléculaire ont une faible dureté, de faibles points de fusion et sont volatiles. Lorsque des substances gazeuses ou liquides se transforment en solides dans des conditions particulières, elles développent alors un réseau cristallin moléculaire. Des exemples de telles substances peuvent être de l'eau solide - glace, du dioxyde de carbone solide - neige carbonique. Ce treillis contient du naphtalène, qui est utilisé pour protéger les produits en laine des mites.

– Quelles propriétés du réseau cristallin moléculaire déterminent l’utilisation du naphtalène ? (volatilité). Comme nous le voyons, les solides ne sont pas les seuls à pouvoir posséder un réseau cristallin moléculaire. simple substances : gaz rares, H 2, O 2, N 2, I 2, O 3, phosphore blanc P 4, mais et complexe: eau solide, chlorure d'hydrogène solide et sulfure d'hydrogène. La plupart des composés organiques solides possèdent des réseaux cristallins moléculaires (naphtalène, glucose, sucre).

Les sites du réseau contiennent des molécules non polaires ou polaires. Malgré le fait que les atomes à l'intérieur des molécules soient reliés par de fortes liaisons covalentes, de faibles forces intermoléculaires agissent entre les molécules elles-mêmes.

Conclusion : Les substances sont fragiles, ont une faible dureté, un faible point de fusion et sont volatiles.

Question : Quel processus est appelé sublimation ou sublimation ?

Réponse : La transition d'une substance d'un état d'agrégation solide directement à un état gazeux, en contournant l'état liquide, est appelée sublimation ou sublimation.

Démonstration d'expérience : sublimation de l'iode

Ensuite, les élèves nomment à tour de rôle les informations qu’ils ont notées dans le tableau.

Réseaux cristallins, type de liaison et propriétés des substances.

Type de grille	Types de particules sur les sites du réseau	Type de communication entre les particules	Exemples de substances	Propriétés physiques des substances
Ionique	Ions	Ionique – lien fort	Sels, halogénures (IA, IIA), oxydes et hydroxydes de métaux typiques	Solide, résistant, non volatil, cassant, réfractaire, beaucoup soluble dans l'eau, fond, conduit le courant électrique
Nucléaire	Atomes	1. Covalent non polaire – la liaison est très forte 2. Polaire covalente – la liaison est très forte	*Substances simples* UN: diamant (C), graphite (C), bore (B), silicium (Si). *Substances complexes* : oxyde d'aluminium (Al 2 O 3), oxyde de silicium (IV) – SiO 2	Très dur, très réfractaire, durable, non volatil, insoluble dans l'eau
Moléculaire	Molécules	Il existe des forces faibles entre les molécules attraction intermoléculaire, mais à l'intérieur des molécules, il existe une forte liaison covalente	Solides dans des conditions particulières qui sont des gaz ou des liquides dans des conditions normales (O 2, H 2, Cl 2, N 2, Br 2, H 2 O, CO 2, HCl) ; soufre, phosphore blanc, iode ; matière organique	Fragile, volatile, fusible, capable de sublimation, a une faible dureté
Métal	Ions atomiques	Métal - différentes forces	Métaux et alliages	Malléable, brillant, ductile, conducteur thermique et électrique

Professeur: Quelle conclusion peut-on tirer du travail effectué sur la table ?

Conclusion 1 : Les propriétés physiques des substances dépendent du type de réseau cristallin. Composition de la substance → Type de liaison chimique → Type de réseau cristallin → Propriétés des substances . (Diapositive 18).

Question: Quel type de réseau cristallin parmi ceux évoqués ci-dessus ne se trouve pas dans les substances simples ?

Répondre: Réseaux cristallins ioniques.

Question: Quels réseaux cristallins sont caractéristiques des substances simples ?

Répondre: Pour les substances simples - les métaux - un réseau cristallin métallique ; pour les non-métaux – atomiques ou moléculaires.

Travailler avec le système périodique D.I. Mendeleïev.

Question: Où se trouvent les éléments métalliques dans le tableau périodique et pourquoi ? Éléments non métalliques et pourquoi ?

Répondre : Si vous dessinez une diagonale du bore à l'astatine, alors dans le coin inférieur gauche de cette diagonale il y aura des éléments métalliques, car au dernier niveau d'énergie, ils contiennent de un à trois électrons. Il s'agit des éléments I A, II A, III A (sauf le bore), ainsi que l'étain et le plomb, l'antimoine et tous les éléments des sous-groupes secondaires.

Les éléments non métalliques sont situés dans le coin supérieur droit de cette diagonale, car au dernier niveau d'énergie, ils contiennent de quatre à huit électrons. Ce sont les éléments IV A, V A, VI A, VII A, VIII A et le bore.

Professeur: Trouvons des éléments non métalliques dont les substances simples ont un réseau cristallin atomique (Réponse : C, B, Si) et moléculaire ( Réponse : N, S, O , halogènes et gaz rares )

Professeur: Formulez une conclusion sur la façon dont vous pouvez déterminer le type de réseau cristallin d’une substance simple en fonction de la position des éléments dans le tableau périodique de D.I. Mendeleïev.

Répondre: Pour les éléments métalliques appartenant aux groupes I A, II A, IIIA (sauf le bore), ainsi que l'étain et le plomb, et tous les éléments des sous-groupes secondaires d'une substance simple, le type de réseau est le métal.

Pour les éléments non métalliques IV A et le bore dans une substance simple, le réseau cristallin est atomique ; et les éléments V A, VI A, VII A, VIII A dans les substances simples ont un réseau cristallin moléculaire.

Nous continuons à travailler avec le tableau complété.

Professeur: Regardez attentivement la table. Quel modèle peut-on observer ?

Nous écoutons attentivement les réponses des élèves, puis, avec la classe, nous tirons une conclusion. Conclusion 2 (diapositive 17)

4. Fixation du matériel.

Test (maîtrise de soi) :

En règle générale, les substances qui ont un réseau cristallin moléculaire :
a) Réfractaire et hautement soluble dans l'eau
b) Fusible et volatile
c) Solide et conducteur d'électricité
d) Thermoconducteur et plastique

La notion de « molécule » n'est pas applicable à l'unité structurelle d'une substance :
de l'eau
b) Oxygène
c) Diamant
d) Ozone

Le réseau cristallin atomique est caractéristique de :
a) Aluminium et graphite
b) Soufre et iode
c) Oxyde de silicium et chlorure de sodium
d) Diamant et bore

Si une substance est hautement soluble dans l’eau, a un point de fusion élevé et est électriquement conductrice, alors son réseau cristallin est :
a) Moléculaire
b) Nucléaire
c) Ionique
d) Métal

5. Réflexion.

6. Devoirs.

Caractériser chaque type de réseau cristallin selon le plan : Ce qu'il y a dans les nœuds du réseau cristallin, unité structurale → Type de liaison chimique entre les particules du nœud → Forces d'interaction entre les particules du cristal → Propriétés physiques dues au cristal réseau → État global de la substance dans des conditions normales → Exemples.

À l'aide des formules des substances données : SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - déterminer le type de réseau cristallin (ionique, moléculaire) de chaque composé et, sur cette base, décrire les propriétés physiques attendues de chacun des quatre substances.

Vous êtes-vous déjà demandé ce que sont ces mystérieuses substances amorphes ? Leur structure diffère à la fois de celle des solides et des liquides. Le fait est que ces corps se trouvent dans un état condensé spécial, qui n’a qu’un ordre à courte portée. Des exemples de substances amorphes sont la résine, le verre, l'ambre, le caoutchouc, le polyéthylène, le chlorure de polyvinyle (nos fenêtres en plastique préférées), divers polymères et autres. Ce sont des solides qui n’ont pas de réseau cristallin. Il s'agit également de cire à cacheter, de divers adhésifs, de caoutchouc dur et de plastiques.

Propriétés inhabituelles des substances amorphes

Lors du clivage, aucun bord ne se forme dans les solides amorphes. Les particules sont complètement aléatoires et sont situées à proximité les unes des autres. Ils peuvent être très épais ou visqueux. Comment sont-ils affectés par les influences extérieures ? Sous l'influence de différentes températures, les corps deviennent fluides, comme des liquides, et en même temps assez élastiques. Dans les cas où l'impact externe ne dure pas longtemps, les substances à structure amorphe peuvent se briser en morceaux sous un impact puissant. L'influence à long terme de l'extérieur conduit au fait qu'ils coulent simplement.

Essayez une petite expérience avec la résine à la maison. Placez-le sur une surface dure et vous remarquerez qu'il commence à couler doucement. C'est vrai, c'est le fond ! La vitesse dépend des relevés de température. S'il est très élevé, la résine commencera à se répandre sensiblement plus rapidement.

Qu'est-ce qui caractérise d'autre de tels corps ? Ils peuvent prendre n’importe quelle forme. Si des substances amorphes sous forme de petites particules sont placées dans un récipient, par exemple dans une cruche, elles prendront également la forme du récipient. Ils sont également isotropes, c’est-à-dire qu’ils présentent les mêmes propriétés physiques dans toutes les directions.

Fusion et transition vers d'autres états. Métal et verre

L'état amorphe d'une substance n'implique le maintien d'aucune température spécifique. À des valeurs faibles, les corps gèlent, à des valeurs élevées, ils fondent. À propos, le degré de viscosité de ces substances en dépend également. Une température basse favorise une viscosité réduite, une température élevée, au contraire, l'augmente.

Pour les substances de type amorphe, une autre caractéristique peut être distinguée: la transition vers un état cristallin et un état spontané. Pourquoi cela arrive-t-il? L'énergie interne d'un corps cristallin est bien moindre que celle d'un corps amorphe. Nous pouvons le remarquer dans l'exemple des produits en verre : avec le temps, le verre devient trouble.

Le verre métallique : qu'est-ce que c'est ? Le métal peut être retiré du réseau cristallin lors de la fusion, c'est-à-dire qu'une substance à structure amorphe peut devenir vitreuse. Lors de la solidification lors du refroidissement artificiel, le réseau cristallin se forme à nouveau. Le métal amorphe possède une résistance étonnante à la corrosion. Par exemple, une carrosserie de voiture fabriquée à partir de celui-ci n'aurait pas besoin de divers revêtements, car elle ne serait pas sujette à une destruction spontanée. Une substance amorphe est un corps dont la structure atomique a une force sans précédent, ce qui signifie qu'un métal amorphe pourrait être utilisé dans absolument n'importe quel secteur industriel.

Structure cristalline des substances

Afin de bien comprendre les caractéristiques des métaux et de pouvoir travailler avec eux, il faut connaître la structure cristalline de certaines substances. La production de produits métalliques et le domaine de la métallurgie n'auraient pas pu se développer autant si les gens n'avaient pas eu certaines connaissances sur l'évolution de la structure des alliages, des techniques technologiques et des caractéristiques opérationnelles.

Quatre états de la matière

Il est bien connu qu’il existe quatre états d’agrégation : solide, liquide, gazeux, plasma. Les solides amorphes peuvent également être cristallins. Avec cette structure, une périodicité spatiale dans la disposition des particules peut être observée. Ces particules présentes dans les cristaux peuvent effectuer un mouvement périodique. Dans tous les corps que l’on observe à l’état gazeux ou liquide, on peut remarquer le mouvement des particules sous la forme d’un désordre chaotique. Les solides amorphes (par exemple, les métaux à l'état condensé : caoutchouc dur, produits en verre, résines) peuvent être appelés liquides gelés, car lorsqu'ils changent de forme, vous pouvez remarquer une caractéristique telle que la viscosité.

Différence entre les corps amorphes et les gaz et liquides

Les manifestations de plasticité, d'élasticité et de durcissement lors de la déformation sont caractéristiques de nombreux corps. Les substances cristallines et amorphes présentent davantage ces caractéristiques, alors que les liquides et les gaz n'ont pas de telles propriétés. Mais vous remarquerez qu’ils contribuent à un changement élastique de volume.

Substances cristallines et amorphes. Propriétés mécaniques et physiques

Que sont les substances cristallines et amorphes ? Comme mentionné ci-dessus, les corps qui ont un coefficient de viscosité énorme peuvent être appelés amorphes et leur fluidité est impossible aux températures ordinaires. Mais la température élevée, au contraire, leur permet d'être fluides, comme un liquide.

Les substances de type cristallin semblent être complètement différentes. Ces solides peuvent avoir leur propre point de fusion, en fonction de la pression externe. L'obtention de cristaux est possible si le liquide est refroidi. Si vous ne prenez pas certaines mesures, vous remarquerez que divers centres de cristallisation commencent à apparaître à l'état liquide. Dans la zone entourant ces centres, une formation solide se produit. De très petits cristaux commencent à se connecter les uns aux autres dans un ordre aléatoire et on obtient ce qu'on appelle un polycristal. Un tel corps est isotrope.

Caractéristiques des substances

Qu’est-ce qui détermine les caractéristiques physiques et mécaniques des corps ? Les liaisons atomiques sont importantes, tout comme le type de structure cristalline. Les cristaux ioniques sont caractérisés par des liaisons ioniques, ce qui signifie une transition en douceur d'un atome à un autre. Dans ce cas, des particules chargées positivement et négativement se forment. Nous pouvons observer la liaison ionique dans un exemple simple - de telles caractéristiques sont caractéristiques de divers oxydes et sels. Une autre caractéristique des cristaux ioniques est leur faible conductivité thermique, mais leurs performances peuvent augmenter sensiblement lorsqu'ils sont chauffés. Aux nœuds du réseau cristallin, vous pouvez voir diverses molécules qui se distinguent par de fortes liaisons atomiques.

De nombreux minéraux que l’on trouve dans la nature ont une structure cristalline. Et l’état amorphe de la matière est aussi la nature à l’état pur. Seulement dans ce cas, le corps est quelque chose d'informe, mais les cristaux peuvent prendre la forme de beaux polyèdres aux bords plats, et également former de nouveaux corps solides d'une beauté et d'une pureté étonnantes.

Que sont les cristaux ? Structure cristalline amorphe

La forme de ces corps est constante pour un composé particulier. Par exemple, le béryl ressemble toujours à un prisme hexagonal. Essayez une petite expérience. Prenez un petit cristal de sel de table en forme de cube (boule) et mettez-le dans une solution spéciale aussi saturée que possible du même sel de table. Au fil du temps, vous remarquerez que ce corps est resté inchangé - il a repris la forme d'un cube ou d'une boule, caractéristique des cristaux de sel de table.

3. - le chlorure de polyvinyle, ou les fameuses fenêtres en plastique PVC. Il est résistant au feu, car il est considéré comme ignifuge, possède une résistance mécanique et des propriétés d'isolation électrique accrues.

4. Le polyamide est une substance à très haute résistance et résistance à l'usure. Il se caractérise par des caractéristiques diélectriques élevées.

5. Plexiglas ou polyméthacrylate de méthyle. Nous pouvons l’utiliser dans le domaine de l’électrotechnique ou l’utiliser comme matériau pour les structures.

6. Le fluoroplastique, ou polytétrafluoroéthylène, est un diélectrique bien connu qui ne présente pas de propriétés de dissolution dans les solvants d'origine organique. Une large plage de température et de bonnes propriétés diélectriques lui permettent d'être utilisé comme matériau hydrophobe ou antifriction.

7. Polystyrène. Ce matériau n'est pas affecté par les acides. Comme le fluoroplastique et le polyamide, il peut être considéré comme un diélectrique. Très résistant aux contraintes mécaniques. Le polystyrène est utilisé partout. Par exemple, il a fait ses preuves en tant que matériau isolant structurel et électrique. Utilisé en génie électrique et radio.

8. Le polymère le plus connu pour nous est probablement le polyéthylène. Le matériau résiste à l'exposition aux environnements agressifs, il est absolument imperméable à l'humidité. Si l'emballage est en polyéthylène, il n'y a aucune crainte que le contenu se détériore lorsqu'il est exposé à de fortes pluies. Le polyéthylène est également un diélectrique. Son application est étendue. Il est utilisé pour fabriquer des structures de canalisations, divers produits électriques, des films isolants, des boîtiers pour câbles téléphoniques et électriques, des pièces pour radios et autres équipements.

9. Le chlorure de polyvinyle est une substance à haute teneur en polymère. Il est synthétique et thermoplastique. Il a une structure moléculaire asymétrique. Il est presque imperméable à l’eau et est fabriqué par pressage, estampage et moulage. Le chlorure de polyvinyle est le plus souvent utilisé dans l'industrie électrique. Sur cette base, divers tuyaux d'isolation thermique et tuyaux pour la protection chimique, des parcs de batteries, des manchons et joints isolants, des fils et des câbles sont créés. Le PVC est également un excellent substitut au plomb nocif. Il ne peut pas être utilisé comme circuit haute fréquence sous forme de diélectrique. Et tout cela parce que dans ce cas les pertes diélectriques seront élevées. A une conductivité élevée.

Ce ne sont pas des atomes ou des molécules individuels qui entrent dans des interactions chimiques, mais des substances.

Notre tâche est de nous familiariser avec la structure de la matière.

À basse température, les substances sont dans un état solide stable.

☼ Un diamant qui a été soumis à un traitement joaillier - taille, polissage - est appelé un diamant.

Le liquide acquiert de la fluidité (c'est-à-dire la capacité de prendre la forme d'un récipient).

Cristaux liquides

En général, les mots « cristaux liquides » ne semblent pas moins inhabituels que « glace chaude ». Cependant, en réalité, la glace peut aussi être chaude, car... à une pression de plus de 10 000 atm. la glace d'eau fond à des températures supérieures à 200 0 C. La particularité de la combinaison « cristaux liquides » est que l'état liquide indique la mobilité de la structure et le cristal implique un ordre strict.

Types de réseaux cristallins

Toute substance chimique est formée d’un grand nombre de particules identiques interconnectées.

A basse température, lorsque le mouvement thermique est difficile, les particules sont strictement orientées dans l'espace et se forment réseau cristallin.

Cellule de cristal - Ce structure avec une disposition géométriquement correcte des particules dans l'espace.

Dans le réseau cristallin lui-même, on distingue les nœuds et l'espace internodal.

La même substance selon les conditions (p, t,...)existe sous diverses formes cristallines (c'est-à-dire qu'ils ont des réseaux cristallins différents) - des modifications allotropiques qui diffèrent par leurs propriétés.

Par exemple, quatre modifications du carbone sont connues : le graphite, le diamant, le carbyne et la lonsdalite.

☼ La quatrième variété de carbone cristallin, la « lonsdaleite », est peu connue. Il a été découvert dans des météorites et obtenu artificiellement, et sa structure est toujours à l'étude.

☼ La suie, le coke et le charbon de bois ont été classés comme polymères de carbone amorphes. Cependant, on sait désormais qu’il s’agit également de substances cristallines.

☼ Le nom graphite vient de l'italien « graffito » : j'écris, je dessine. Le graphite est constitué de cristaux gris foncé avec un faible éclat métallique et un réseau en couches. Les couches individuelles d'atomes d'un cristal de graphite, relativement faiblement reliées les unes aux autres, se séparent facilement les unes des autres.

TYPES DE TREILLIS CRISTALLIN

	ionique			métal
Qu'y a-t-il dans les nœuds du réseau cristallin, unité structurelle	ions	atomes	molécules	atomes et cations
Type de liaison chimique entre les particules du nœud	ionique		covalent : polaire et apolaire	métal
Forces d'interaction entre les particules cristallines	électrostatique logique	covalent	intermoléculaire- nouveau	électrostatique logique
Propriétés physiques dues au réseau cristallin	· les forces attractives entre les ions sont fortes, · T pl. (réfractaire), · se dissout facilement dans l'eau, · la matière fondue et la solution conduisent le courant électrique, non volatile (sans odeur)	· les liaisons covalentes entre les atomes sont grandes, · T pl. et T Kip est très, · ne pas dissoudre dans l'eau, · la matière fondue ne conduit pas le courant électrique	· les forces d'attraction entre les molécules sont faibles, · T pl. ↓, certains sont solubles dans l'eau, · avoir une odeur volatile	· les forces d'interaction sont importantes, · T pl. , Haute conductivité thermique et électrique
État global d'une substance dans des conditions normales	dur	dur	dur, gazeux liquide	dur, liquide(N g)
Exemples	la plupart des sels, alcalis, oxydes métalliques typiques	C (diamant, graphite), Si, Ge, B, SiO 2, CaC 2, SiC (carborundum), BN, Fe 3 C, TaC (t pl. =3800 0 C) Phosphore rouge et noir. Oxydes de certains métaux.	tous les gaz, liquides, la plupart des non-métaux : gaz inertes, halogènes, H 2, N 2, O 2, O 3, P 4 (blanc), S 8. Composés hydrogènes de non-métaux, oxydes de non-métaux : H 2 O, CO 2 « glace carbonique ». La plupart des composés organiques.	Métaux, alliages

Si le taux de croissance des cristaux est faible lors du refroidissement, un état vitreux (amorphe) se forme.

La relation entre la position d'un élément dans le tableau périodique et le réseau cristallin de sa substance simple.

Il existe une relation étroite entre la position d'un élément dans le tableau périodique et le réseau cristallin de sa substance élémentaire correspondante.

		groupe
			III			VII	VIII
P. e R. Et Ô d						H2
				N 2	O2	F2
	III			P4	S8	Cl2
						BR 2
						Je 2
Taper réseau cristallin		métal			atomique	moléculaire

Les substances simples des éléments restants ont un réseau cristallin métallique.

FIXATION

Étudiez le matériel de cours et répondez aux questions suivantes par écrit dans votre cahier :

Qu'est-ce qu'un réseau cristallin ?
Quels types de réseaux cristallins existent ?
Caractériser chaque type de réseau cristallin selon le plan : Ce qu'il y a dans les nœuds du réseau cristallin, unité structurale → Type de liaison chimique entre les particules du nœud → Forces d'interaction entre les particules du cristal → Propriétés physiques dues au cristal réseau → État global de la substance dans des conditions normales → Exemples

Effectuez des tâches sur ce sujet :

Quel type de réseau cristallin possèdent les substances suivantes largement utilisées dans la vie quotidienne : eau, acide acétique (CH 3 COOH), sucre (C 12 H 22 O 11), engrais potassique (KCl), sable de rivière (SiO 2) - fondant point 1710 0 C , ammoniaque (NH 3), sel de table ? Faire une conclusion générale : par quelles propriétés d'une substance peut-on déterminer le type de son réseau cristallin ?
À l'aide des formules des substances données : SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - déterminer le type de réseau cristallin (ionique, moléculaire) de chaque composé et, sur cette base, décrire les propriétés physiques de chacune des quatre substances .
Entraîneur n°1. "Treillis cristallins"
Entraîneur n°2. "Tâches de test"
Test (maîtrise de soi) :

1) Substances qui ont un réseau cristallin moléculaire, en règle générale :

un). réfractaire et hautement soluble dans l'eau
b). fusible et volatile
V). Solide et conducteur d'électricité
G). Thermoconducteur et plastique

2) La notion de « molécule » n'est pas applicable par rapport à l'unité structurelle d'une substance :

un). eau