Презентация "Модель строения твёрддых тел" 10 класс

Модель Модель строения строения твёрдых твёрдых телтел ЦельЦель: знать чем отличаются  : знать чем отличаются  кристаллические тела от  кристаллические тела от  аморфных, их свойства  аморфных, их свойства

ПОВТОРЕНИЕ ПОВТОРЕНИЕ 1.Сохраняют ли тв тела объём? 1.Сохраняют ли тв тела объём? 2.Сохраняют ли тв тела форму? 2.Сохраняют ли тв тела форму? 3.Благодаря чему они такие 3.Благодаря чему они такие «стойкие»? «стойкие»?

Твёрдые тела находятся Твёрдые тела находятся преимущественно в кристаллическом кристаллическом преимущественно в состоянии.. состоянии По своим физическим свойствам и По своим физическим свойствам и молекулярной структуре твердые молекулярной структуре твердые два класса – – тела разделяются на два класса тела разделяются на аморфные и аморфные и кристаллические кристаллические.. Виды тв тел по характеру Виды тв тел по характеру относительного расположения частиц: относительного расположения частиц: 1.кристаллические 1.кристаллические 2.аморфные 2.аморфные 3.композиты 3.композиты Рассмотрим таблицу (см напечатанную) Рассмотрим таблицу (см напечатанную)

Кристаллы – это тв тела, атомы или молекулы – это тв тела, атомы или молекулы Кристаллы которых занимают определённые определённые, , которых занимают положения в пространстве упорядоченные положения в пространстве упорядоченные периодичность дальнего порядка) ((периодичность дальнего порядка) снежинка кристалл кристалл снежинка Кристалл медного купороса Кристалл медного купороса водыводы слюда слюда Кристаллик сахара Кристаллик сахара Поваренная соль (NaCl) Поваренная соль (NaCl) Кристаллическая сера Кристаллическая сера Кристаллы меди (Cu) Кристаллы меди (Cu

Что общего вы заметили?  Что общего вы заметили? Главное в кристалле – – правильная правильная Главное в кристалле внешняя форма, а также , а также внешняя форма зависимость физических свойств физических свойств зависимость от направления в кристалле – – от направления в кристалле анизотропия.. анизотропия Структура каменной соли (а) и алмаза (б). Кристаллическая структура сфалерита (слева) и халькопирита (справа).

изотропность, т, т. е. . е. ближний порядок). ). Характерной особенностью аморфных Характерной особенностью аморфных тел является их изотропность тел является их независимость всех физических свойств всех физических свойств независимость (механических, оптических и т. д.) от (механических, оптических и т. д.) от направления внешнего воздействия. направления внешнего воздействия. Молекулы и атомы в изотропных Молекулы и атомы в изотропных твердых телах располагаются твердых телах располагаются хаотично, образуя лишь небольшие , образуя лишь небольшие хаотично локальные группы, содержащие локальные группы, содержащие несколько частиц (ближний порядок несколько частиц ( По своей структуре аморфные тела По своей структуре аморфные тела очень близки к жидкостям. очень близки к жидкостям. стекло, различные затвердевшие стекло, различные затвердевшие смолы (янтарь), пластики и т. д. смолы (янтарь), пластики и т. д. Примерами аморфных тел могут служить Примерами аморфных тел могут служить

От направления в кристалле От направления в кристалле зависят: зависят 1.мех прочность 1.мех прочность 2.теплопроводность 2.теплопроводность 3.пропускание эл тока 3.пропускание эл тока 4.оптические свойства 4.оптические свойства Рассмотрим слюду и графит => Рассмотрим слюду и графит => слоистая структура слоистая структура Все кристаллические тела Все кристаллические тела анизотропны анизотропны

В кристаллических телах частицы В кристаллических телах частицы располагаются в строгом порядке в строгом порядке,, располагаются образуя пространственные образуя пространственные периодически повторяющиеся периодически повторяющиеся структуры во всем объеме тела. во всем объеме тела. структуры Для наглядного представления Для наглядного представления таких структур используются таких структур используются пространственные пространственные кристаллические решетки, в узлах , в узлах кристаллические решетки которых располагаются центры атомов которых располагаются центры атомов или молекул данного вещества. или молекул данного вещества. Чаще всего кристаллическая решетка строится Чаще всего кристаллическая решетка строится из ионов (положительно и отрицательно из ионов (положительно и отрицательно заряженных) атомов, которые входят в состав заряженных) атомов, которые входят в состав молекулы данного вещества. молекулы данного вещества. Например, решетка поваренной соли содержит Например, решетка поваренной соли содержит ионы Na+ и Cl–, не объединенные попарно в ионы Na+ и Cl–, не объединенные попарно в молекулы NaCl. Такие кристаллы называются молекулы NaCl. Такие кристаллы называются ионными. ионными. поваренной соли поваренной соли Кристаллическая решетка Кристаллическая решетка

В каждой пространственной В каждой пространственной решетке можно выделить решетке можно выделить структурный элемент структурный элемент минимального размера,, минимального размера который называется который называется элементарной ячейкой.. элементарной ячейкой Вся кристаллическая Вся кристаллическая решетка может быть решетка может быть построена путем построена путем параллельного параллельного переноса (трансляции) переноса (трансляции) элементарной ячейки по некоторым элементарной ячейки по некоторым направлениям..  направлениям

В изображении кристаллических решеток В изображении кристаллических решеток указывается только положение центров частиц..  указывается только положение центров частиц Простые кристаллические решетки: Простые кристаллические решетки: 1 – простая кубическая 1 – простая 2 – 2 – гранецентрированная гранецентрированная кубическая решетка; кубическая решетка; объемноцентрированная кубическая решетка; 3 – 3 – объемноцентрированная кубическая решетка; гексагональная решетка 4 – 4 – гексагональная решетка кубическая решетка; решетка;

В В простой простой кубической решетке частицы кубической решетке частицы располагаются в вершинах куба в вершинах куба.. располагаются гранецентрированной решетке частицы В В гранецентрированной решетке частицы располагаются не только в вершинах куба в вершинах куба,, располагаются не только и в центрах каждой его грани. Так но но и в центрах каждой его грани . Так решетка поваренной соли состоит из двух решетка поваренной соли состоит из двух вложенных друг в друга гранецентрирован вложенных друг в друга гранецентрирован ых решеток, состоящих из Na+ и Cl–. ых решеток, состоящих из Na+ и Cl–. В В объемноцентрированной решетке дополнительная частица дополнительная частица решетке в центре каждой располагается в центре каждой располагается кубической ячейки элементарной кубической ячейки  элементарной объемноцентрированной кубической кубической

Теоретически доказано, что всего Теоретически доказано, что всего может существовать 230230 различных различных может существовать пространственных кристаллических пространственных кристаллических структур. Большинство из них (но не структур. Большинство из них (но не все) обнаружены в природе или все) обнаружены в природе или созданы искусственно. созданы искусственно. Кристаллические решетки металлов Кристаллические решетки металлов часто имеют форму шестигранной часто имеют форму шестигранной призмы (цинк, магний), призмы (цинк, магний), гранецентрированного куба (медь, гранецентрированного куба (медь, золото) или объемно центрированного золото) или объемно центрированного куба (железо).  куба (железо).

Кристаллические тела могут быть Кристаллические тела могут быть монокристаллами и и монокристаллами поликристаллами.. поликристаллами Монокристалл – тело, Монокристалл – тело, представляющее собой один представляющее собой один кристалл. кристалл. Поликристалл – тело, состоящее из – тело, состоящее из Поликристалл множества расположенных расположенных множества беспорядочно мелких кристаллов, мелких кристаллов, беспорядочно которые срослись между собой. которые срослись между собой. Пример поликристаллов: Пример поликристаллов: *кусок сахара *кусок сахара *металлы *металлы

Кристаллические структуры металлов Кристаллические структуры металлов имеют важную особенность. имеют важную особенность. Положительно заряженные ионы металла, Положительно заряженные ионы металла, образующие кристаллическую образующие кристаллическую решетку, удерживаются вблизи решетку, удерживаются вблизи положений равновесия силами положений равновесия силами взаимодействия с «газом взаимодействия с «газом свободных электронов» (рис). свободных электронов» (рис). Электронный газ образуется за Электронный газ образуется за счет одного или нескольких электронов, счет одного или нескольких электронов, отданных каждым атомом. Свободные отданных каждым атомом. Свободные электроны способны блуждать по всему электроны способны блуждать по всему объему объему кристалла.  кристалла.

Аморфные тела  Аморфные тела строго порядка в в У них нетнет строго порядка У них расположении атомов. Только расположении атомов. Только ближайшие атомы-соседи ближайшие атомы-соседи располагаются в некотором располагаются в некотором порядке (нет строгой порядке (нет строгой повторяемости). повторяемости).

Свойства аморфных тел Свойства аморфных тел 1.изотропия 2.неправильная форма поверхности при изломе 3.при внешних воздействиях проявляют     *упругие св­ва (подобно тв телам)    *текучесть (подобно жидкости) Воздействия и их последствия: Воздействия и их последствия:    *кратковременное (удар) => как тв тело    *сильный удар => раскалывается на куски    *продолжительное => текут 4.атомы имеют время «оседлой жизни» (как у жид­ти), но  больше, чем у жид­ти => подобны кристаллич телам 5.при низкой t0 напоминают тв тела 6.при повышении t0 приближаются к жидкостям 7.нет определённой t0 плавления 8.отсутствие дальнего порядка в расположении атомов =>  меньшая  , чем в тв телах ρ Так что же такое аморфное тело? __________

Композиты Композиты Композиты – – созданные человеком созданные человеком Композиты материалы. материалы. Композиты состоят из Композиты состоят из **матрицы матрицы (полимерные, (полимерные, металлические, углеродные или металлические, углеродные или керамические материалы) керамические материалы) наполнителей (из нитевидных (из нитевидных кристаллов, волокон или кристаллов, волокон или проволоки) проволоки) **наполнителей

**железобетон **железографит Примеры композитов: Примеры композитов: железобетон – бетон + стальная – бетон + стальная арматура арматура железографит – металлокерамика – металлокерамика ((FeFe=95-98%, графит=2-5%) =95-98%, графит=2-5%) *стеклопластик – смесь стеклянных *стеклопластик – смесь стеклянных волокон и отвердевшей смолы волокон и отвердевшей смолы кости человека и животных – – коллаген + минеральное вещество коллаген + минеральное вещество **кости человека и животных

Многие вещества могут существовать Многие вещества могут существовать в в нескольких кристаллических нескольких кристаллических модификациях (фазах), отличающихся (фазах), отличающихся модификациях физическими свойствами. Это явление физическими свойствами. Это явление называется полиморфизмом полиморфизмом.. называется Переход из одной модификации в Переход из одной модификации в другую называется полиморфным полиморфным другую называется переходом. Интересным и важным . Интересным и важным переходом примером полиморфного перехода примером полиморфного перехода является превращение графита в превращение графита в является алмаз. Этот переход при производстве . Этот переход при производстве алмаз искусственных алмазов осуществляется искусственных алмазов осуществляется при давлениях 60–100 тысяч атмосфер при давлениях 60–100 тысяч атмосфер и температурах 1500–2000 К.  и температурах 1500–2000 К.

Плавление и отвердевание Плавление и отвердевание Переход вещества из твердого Переход вещества из твердого состояния в жидкое называется состояния в жидкое называется плавлением, обратный переход , обратный переход плавлением из жидкого состояния в твердое – из жидкого состояния в твердое – кристаллизацией, или , или кристаллизацией отвердеванием.  отвердеванием

Плавление всегда сопровождается всегда сопровождается Плавление поглощением энергии веществом, веществом, поглощением энергии отвердевание же происходит при же происходит при отвердевание выделении телом теплоты.. выделении телом теплоты При плавлении за счет поглощаемого При плавлении за счет поглощаемого тепла кинетическая энергия молекул тепла кинетическая энергия молекул повышается и силы взаимодействия не повышается и силы взаимодействия не могут удержать частицы вещества в могут удержать частицы вещества в узлах решетки. Упорядоченное узлах решетки. Упорядоченное движение молекул становится движение молекул становится хаотическим, т.е. кристаллическая хаотическим, т.е. кристаллическая решетка разрушается. решетка разрушается.

При При кристаллизации кристаллизации происходит происходит сближение частиц, образующих сближение частиц, образующих решетку, и их потенциальная энергия решетку, и их потенциальная энергия уменьшается. уменьшается. При этом жидкость отдает свою энергию При этом жидкость отдает свою энергию внешним телам. Таким образом, внешним телам. Таким образом, единица массы твердого вещества единица массы твердого вещества обладает меньшей внутренней обладает меньшей внутренней энергией, чем единица массы того же энергией, чем единица массы того же вещества в жидком состоянии, даже вещества в жидком состоянии, даже если их температура одинакова. если их температура одинакова.

Опыт показывает, что температура температура вещества вещества Опыт показывает, что не меняется, , пока происходит плавление пока происходит плавление не меняется Эта отвердевание. температура или Эта отвердевание. температура или называется плавления температурой плавления называется температурой (отвердевания). тепла, Количество Количество (отвердевания). тепла, необходимое для плавления тела массы mm, , необходимое для плавления тела массы равняется: равняется: Q= mλQ= mλ где где λλ – – удельная теплота плавления удельная теплота плавления – это количество теплоты, необходимое – это количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг кристаллического для превращения 1 кг кристаллического вещества в жидкость при той же вещества в жидкость при той же температуре. температуре. Для льда Для льда λ= 3,4·10 λ= 3,4·1055 Дж/кг . Дж/кг .

На рисунке представлен     На рисунке представлен график зависимости график зависимости температуры льда от температуры льда от полученной теплоты. полученной теплоты. QQ11 – теплота, полученная – теплота, полученная льдом при нагревании; льдом при нагревании; QQ22 – теплота, полученная – теплота, полученная льдом при плавлении; льдом при плавлении; QQ33 – теплота, полученная – теплота, полученная растаявшим льдом при растаявшим льдом при нагревании; нагревании; тангенс углов наклона φφ11 тангенс углов наклона и и φφ22 пропорционален пропорционален величинам теплоемкости величинам теплоемкости льда и воды. льда и воды.

Аморфные вещества (стекло, смола и т.д.) нене       Аморфные вещества (стекло, смола и т.д.) имеют определенной точки плавления и и определенной точки плавления имеют отвердевания и при нагревании они постепенно отвердевания и при нагревании они постепенно размягчаются, оставаясь во время плавления размягчаются, оставаясь во время плавления однородными. При затвердевании аморфных однородными. При затвердевании аморфных тел не происходит переход вещества в новое тел не происходит переход вещества в новое состояние, постепенное состояние, постепенное превращение в достаточно «густую» жидкость. превращение в достаточно «густую» жидкость. происходит происходит Аморфные вещества  Аморфные вещества их их Графики температуры отвердевающих кристаллического и аморфного тел

Выращивание кристаллов Выращивание кристаллов Медный купорос полного растворения соли. Для этого Сначала приготовим концентрированный раствор концентрированный раствор выбранной соли, внося соль в стакан с водой, - до тех пор, пока очередная порция соли не перестанет растворяться при перемешивании. После этого слегка подогреем смесь подогреем смесь, чтобы добиться полного растворения Полученный концентрированный раствор перельем в банку перельем в банку; туда же стакан поставим в кастрюлю с теплой водой. с помощью проволочной перемычки проволочной перемычки (можно также сделать перемычку из стержня шариковой ручки) подвесим на нитке кристаллическую "затравку - так, чтобы он был погружен в раствор. Сосуд с раствором поставим в открытом виде в теплое место в открытом виде в теплое место. Ни в коем случае не поднимайте, не поворачивайте и не сотрясайте не поднимайте, не поворачивайте и не сотрясайте стакан с раствором, иначе эта встряска породит в системе стакан с раствором незапланированную, иногда мгновенную кристаллизацию. Покрыть грани кристалла бесцветным лаком Покрыть грани "выветривания" на воздухе. затравку" - маленький кристаллик той же соли бесцветным лаком, чтобы предохранить от

Изменение объема тела при Изменение объема тела при плавлении и отвердевании плавлении и отвердевании При плавлении или отвердевании При плавлении или отвердевании происходит изменение объема веществ, происходит изменение объема веществ, а значит, и плотности. а значит, и плотности. Обычно расплавленная жидкость имеет Обычно расплавленная жидкость имеет больший объем, чем твердое тело. больший объем, чем твердое тело. Но есть ряд веществ, у которых, Но есть ряд веществ, у которых, наоборот, при плавлении объем наоборот, при плавлении объем уменьшается. К таким веществам уменьшается. К таким веществам относятся лед, чугун, висмут. относятся лед, чугун, висмут.

Зависимость температуры плавления от Зависимость температуры плавления от давления давления Для веществ, объем которых увеличивается           Для веществ, объем которых увеличивается повышение при давления давления повышение при затрудняет увеличение объема и тем самым затрудняет увеличение объема и тем самым повышает температуру плавления. повышает температуру плавления. плавлении, плавлении, Затвердевание растворов Затвердевание растворов    Температура затвердевания раствора ниже, чем Температура затвердевания раствора ниже, чем чистого растворителя. При замерзании не чистого растворителя. При замерзании не очень крепкого раствора замерзает только очень крепкого раствора замерзает только растворитель. При некоторой определенной растворитель. При некоторой определенной концентрации замерзает весь раствор целиком концентрации замерзает весь раствор целиком при более низкой температуре. при более низкой температуре.