Ці відмінності безумовно ведуть до зміни фізичних, а часто і хімічних властивостей


НазваЦі відмінності безумовно ведуть до зміни фізичних, а часто і хімічних властивостей
Дата17.03.2013
Розмір88.1 Kb.
ТипДокументи
bibl.com.ua > Фізика > Документи
Коментарі до слайдів презентації - «Явище алотропії»

(Слайд 3) Алотропія – явище існування одного хімічного елемента у вигляді декількох простих речовин. Цей термін ввів Йонс Якоб Берцеліус. Різні форми цього елементу називаються алотропами.

(Слайд 4)

Алотропія може бути зумовлена різними факторами:

  • прості речовини можуть складатися з різної кількості атомів одного і того ж елемента, які зв’язані між собою у певному порядку;

  • утворювати кристалічні гратки, що відрізняються від інших кристалічних граток, побудованих атомами цього елемента.

  • Алотропія зумовлена різними ковалентними зв’язками атомів елементів.

Ці відмінності безумовно ведуть до зміни фізичних, а часто і хімічних властивостей.

(Слайд 5)

З уроків природознавства, хімії у 7 класі ви знаєте прості речовини, які утворює хімічний елемент Оксиген. Назвіть їх. Так, це кисень та озон. Молекулярна формула кисню – О2 , озону - О 3. Як бачимо алотропія цього елемента зумовлена різною кількістю атомів у молекулі(кисень має двохатомну, а озон – трьохатомну молекули). Як це впливає на їхні властивості ми розглянемо з таблиці.

(Слайд 6)

Карбон (рос. углерод, англ. carbon, нім. Kohlenstoff m) належить до поширених елементів земної кори (близько 0,1% маси земної кори). Сполуки Карбону є основою всіх рослинних і тваринних організмів. Загальна назва простих речовин Карбону – вуглець. Серед них розрізняють природні та штучні алотропні модифікації.

(Слайд 7)

Природні видозміни вуглецю є речовини атомної будови – алмаз та графіт та молекулярної будови – фулерен.

Алмаз — прозора, безбарвна або трохи забарвлена домішками в різноманітні відтінки кристалічна речовина. Перший, хто довів, що алмаз – це вуглець, був Лавуазьє. Він провів дослід де спалював алмаз. Виявилось, що алмаз горить при температурі 700°С, не залишаючи твердого залишку, як і звичайне вугілля.

Він яскраво блищить внаслідок сильного заломлення проміння. Алмаз — найтвердіший серед усіх відомих речовин. Завдяки своїй надзвичайній твердості він широко застосовується при бурінні твердих гірських порід, обробці твердих металів і їх сплавів тощо. Відшліфовані безбарвні кристали алмазу — діаманти — коштовні прикраси. Найбільші родовища алмазу розташовані в Південній Африці та в Якутії. Щорічний світовий видобуток алмазу становить приблизно 300 кг. В останні роки алмаз почали одержувати штучно при дуже високих тисках і високій температурі.

Графіт — темно-сіра непрозора дрібнокристалічна речовина, жирна на дотик. Стародавні вчені вважали графіт одним із мінералів свинцю, можливо тому, що він, як і свинець, залишає на папері слід. У XVIII столітті К.В.Шеєле довів, що графіт – це „особливий мінеральний вуголь”. Рідні зв’язки між графітом і алмазом вивчав Луї Бернар Гітон де Морво(1737-1816р.): при обережному нагріванні алмазу без доступу повітря він отримав порошок графіту. На відміну від алмазу графіт добре проводить електричний струм і тепло і дуже м'який. Графіт у великих кількостях одержують штучно — нагріванням коксу або антрациту в спеціальних електричних печах при температурі близько 3000°С і підвищеному тиску без доступу повітря. Штучний графіт відзначається високою чистотою і м'якістю. За своїми якостями він кращий за природний. Графіт широко застосовується для виготовлення електродів, в суміші з глиною для виробництва вогнетривких тиглів. З графіту роблять звичайні олівці. В суміші з мінеральним маслом його використовують як мастило для машин, що працюють при підвищених температурах.

Різка відмінність у фізичних властивостях алмазу і графіту обумовлюється їх різною кристалічною будовою. В кристалах алмазу кожний атом Карбону оточений чотирма іншими атомами, розміщеними на однаковій віддалі один від одного. Кут становить 109°28′. Атоми перебувають у стані sp3-гібридизації. Вони зв’язані міцними ковалентними неполярними зв’язками. З цим пов’язані його властивості, особливо мінеральна твердість (має найвищу твердість за шкалою Мооса) і тугоплавкість (tпл.>4000°С). Але у той час алмаз дуже крихкий і його можна розтерти в порошок у металевій ступці. Має високу теплопровідність – проводить тепло краще за деяки метали (у 4 рази більше ніж Cu), але він не проводить струм.

В кристалах графіту атоми карбону перебувають у стані sp2-гібридизації і об’єднані в плоскі шари, що складаються з правильних шестикутників. У них кожен атом карбону сполучений міцними ковалентними зв’язками з трьома сусідніми атомами (три δ-зв’язки). Зв’язки направлені один до одного під кутом 120°. Четвертий валентний електрон кожного атома в шарі залишається рухливим, як у металів, і може переміщуватись від одного атома карбону до іншого. За рахунок таких електронів виникає металічний зв’язок. Цим пояснюється висока електрична провідність графіту (але гірша, ніж у металів), а також його теплопровідність та металічний блиск. Відстань між шарами графіту досить велика (0,335 нм), а сили взаємодії між ними порівняно слабкі (це в основному міжмолекулярні сили). Тому графіт розщеплюється на тонкі лусочки, які самі по собі дуже міцні. Лусочки легко прилипають до паперу.

Фулерен У 1996р. троє вчених – Гарольд Крото(Великобританія), Роберт Керл і Річард Смеллі(США) – отримали Нобелевську премію в галузі хімії за відкриття у 1985р. молекулярної форми карбону – фулерена. Фуренам належать речовини з кратним числом атомів карбону в молекулі: С60, С108, С1020 щодо. Структура молекули складається з атомів, об’єднаних у п’яти- та шестикутники зі спільними ребрами. Назву вони свою отримали за прізвищем американського архітектора та інженера Річарда Бакмінстера Фулерена, який побудував на виставці в Монреалі у 1967р. павільйон США, використовуючи конструкцію із зібраних п’яти- та шестикутників. В 1990р. було вивчено будову простішого фулерена, який має 60 атомів карбону. Це бакмінстерфулерен. Молекула С60 нагадує футбольний м’яч: вона складається з 12 п’ятикутників і 20 шестикутників. Такий багатогранник має високу симетрію, близьку до сферичної. Кожен атом карбону в молекулі С60, як і в графіті, зв’язаний з трьома іншими атомами. Сажа має до 15% фулеренів. Фулерени – це кристалічні речовини чорного кольору з металевим блиском, які мають властивості напівпровідників. На відміну від інших алотропних модифікацій, вони добре розчиняються в органічних розчинниках: бензені(утворює малиновий розчин), толуолі, чотирихлористому карбоні – ці властивості використовують для відокремлення фулеренів від сажі. При тиску порядка 2∙105 атм і кімнатній температурі бакмінстерфулерен перетворюється на алмаз. При температурі біля 800°С молекули С60 переходять у газоподібний стан і до температури 1800°С. У внутрішню порожнину можна вводити інші речовини, так створюють нові матеріали з новими унікальними властивостями: надтверді та надпровідні. У 1992р. фулерени були найдені у природі – в мінералі шунгиті (аморфному вуглецю), що назван на честь селища Шуньга в Карелії. Не дивно, що довгий проміжок часу домішки фулерену в шунгиті не помічали, адже його там всього 0,001%.

(Слайд 8)

Штучні алотропні видозміни вуглецю представлені карбіном та аморфним вуглецем ,( а саме сажею та деревним вугіллям). Карбін – дрібнокристалічний порошок чорного кольору. У 60-х роках вперше його синтезував російський хімік Сладков, пізніше він був знайдений у природі. Кристали складаються з лінійних ланцюгів із атомів карбону. Відомо декілька форм карбіну, які відрізняються станом гібридизації карбону в ланцюгах: –С≡С–С≡С– (α-карбін) та =С=С=С=С= (β-карбін). Відстань між ланцюгами менша ніж в графіті, тому густина та твердість карбіну більша за графіт, але поступається алмазу. Вчені встановили, що карбін утворюється при перегонці графіту при температурі 2000°С та низькому тиску. Та перетворюється в графіт під час нагрівання до 2800°С без доступу повітря. Завдяки властивостям цієї структури їй пророкують широке застосування у майбутньому в мікроелектроніці, оптиці, мікрохвильовій і електричній технології, конструкції джерел струму і медицині. В усіх цих областях ключове значення має висока стабільність фізичних і хімічних властивостей. (Електропровідність карбіну помітно зростає при освітленні. На цьому засновані перші практичні кроки по використанню нового матеріалу у техніці. Карбінові фотоелементи надійні аж до 500 °C, перевершуючи інші подібні прилади.)

Аморфні форми вуглецю є дуже дрібними різнозорієнтованими кристаликами графіту. Деревне вугілля має здатність адсорбувати(поглинати) на своїй поверхні різні гази і деякі розчинені речовини з розчинів. Адсорбція відбувається поверхнею вугілля, тому воно здатне поглинати (адсорбувати) тим більшу кількість речовин, чим більша його сумарна поверхня, тобто чим більше воно роздрібнене або пористе. Пористість, а разом з тим і адсорбційна здатність деревного вугілля різко збільшується при попередньому нагріванні в струмені водяної пари. При цьому пори вугілля очищаються від смолистих речовин і його внутрішня поверхня сильно збільшується. Таке вугілля називається активованим. Активоване деревне вугілля широко використовують у цукровому виробництві для очистки цукрового сиропу від домішок, що надають йому жовтого забарвлення, в спиртовому виробництві для очистки винного спирту від сивушних масел, в деяких виробництвах для вловлювання парів цінних летких речовин — бензину, ефіру, сірковуглецю, бензолу тощо з наступним видаленням їх при нагріванні.

(Слайд 9)

Фосфор має три алотропні видозміни: білий, червоний та чорний.

Білий фосфор складається з молекул Р4, які мають форму тетраедра. В утворенні молекули приймають участь р-орбіталі, вони утворюють тільки δ-зв’язки. При об’єднані чотирьох атомів в молекулу кут зменшується від 90° до 60°, тому молекула стиснута, як пружина. Цим пояснюється висока реакційна здатність. За звичайних умов це білий порошок. Має молекулярну кристалічну гратку. У порошкоподібному стані фосфор самозаймається прямо на повітрі. Білий фосфор добре розчинний в СS2, ефірі, але мало розчинний у воді, тому зберігають його під шаром води. Має унікальні властивості світитися в темряві. Це відбувається через те, що пари, які постійно над ним, окиснюються з виділенням світла. Білий фосфор дуже отруйний. Доза 0,1г смертельна для людини.

Червоний фосфор При нагріванні білого фосфору у закритій посудині до 260° він перетворюється у червоний фосфор, який менше реакційноздатний і абсолютно нешкідливий. Це перетворення відбувається повільно і при нормальній температури під дією світла.

Це порошок темно-червоного кольору. На відміну від білого фосфору, він не світиться у темряві і самозаймається тільки при температурі більшої за 400°. Він не розчинний у розчинниках. Причиною нерозчинності, а також нездатності плавитись та закіпати (без зміни структури) є його полімерна будова. Рчерв побудований із тетраедрів Р4, які зв’язані у нескінчені ланцюги. Полімерна будова обумовлює і його хімічну інертність. Але сильні окисники такі, як бертолетова сіль, взаємодіють з ним вже при ударі або терті. Ця властивість використовується для виготовленя сірників.

Чорний фосфор Отрмують із білого фосфора нагріванням при 200° і високому тиску 12000атм. Нещодавно було знайдено, що білий фосфор можна перетворювати на чорний без використання високого тиску при каталізаторній дії ртуті.

Структура чорного фосфору нагадує графіт, тільки різниця в тому, що шари не плоскі, а „гофровані”. У кристалах кожен атом зв’язаний з трьома іншими атомами. Утворюються нескінчені шари, які складаються з двох площин паралельних атомів. Між атомами діють ван-дер-ваальсові сили. Це найменш активна модифікація фосфору. При нагріванні без доступу кисню він, як і червоний переходить у пару, з якої конденсується білий фосфор. І за зовнішнім виглядом він схожий на графіт: масний на дотик, має властивості напівпровідника.

(Слайд 10)

Сульфур утворює декілька простих речовин, під загальною назвою сірка. А саме: ромбічну, моноклінну та пластичну.

Ромбічна сірка - найбільш стійка модифікація при кімнатній температурі. Це жовтий порошок, нерозчинний у воді, густина дорівнює 2,06 і має невелику твердість. Ромбічна сірка складається із циклічних молекул S8 у вигляді корони. При температурі 113°С вона плавиться, перетворюючись на жовту легкорухливу рідину. При подальшому нагріванні розплав згущується, оскільки в ньому утворюються довгі полімерні ланцюги. А якщо нагріти сірку до 445°С, вона закипає.

Моноклінна сірка - голкоподібні кристали, що утворюються при швидкому охолодженні розплавленої сірки. Вона стійка лише при температурі вищій за 95,6°, тому при кімнатній температурі ї кристали швидко мутніють і розпадаються на дрібні кристали ромбічної сірки. Моноклінна і ромбічна сірка відрізняються лише взаємним положенням восьмикутникових молекул.

Пластична сірка - утворюється, якщо закипівшу сірку виливають тонкою цівкою у холодну воду. Гумоподібна, складається з полімерних ланцюгів. При повільному охолоджені розплаву утворюються темно-жовті гольчасті кристали моноклінної сірки. Складається з зигзагоподібних ланцюгів Sn, де n може сягать декількох тисяч.

(Слайд 11) РЕЗЮМЕ

Алотропія – явище, коли будь-який елемент може існувати у двох або декількох формах простої речовини. Це спостерігається для багатьох елементів. Різна будова простих речовин одного і того ж елемента обумовлює різні властивості. Найбільш наглядно це спостерігається для карбону. Карбон в стані sp3-гібридизації – це алмаз, а в стані sp2-гібридизації – це графіт. Різні типи гібридизації обумовлюють різні валентні кути, різні відстані між вузлами кристалічних граток. Результатом цього є різні властивості. Твердість алмазу та графіту за шкалою Мооса знаходиться на протилежних кінцях шкали. Цей термін ввів Йонс Якоб Берцеліус. Різні форми цього елементу називаються алотропами. Алотропія зумовлена різними ковалентними зв’язками атомів елементів.

Схожі:

НАСИЧЕНІ ОДНОАТОМНІ СПИРТИ
Для формування розвитку знань, вмінь і навичок пропонуються питання ізомерії, номенклатури, хімічних властивостей, способів добування...
Тема уроку
Ознайомити учнів з особливостями фізичних властивостей галогенів, будови їх атомів
2. Становлення теорії інноваційного розвитку
Розвиток як філософська категорія — це процес самопросування від нижчого (простого) до вищого (складного), що розкриває і реалізує...
О. Д. Глухенький АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЙ ПРОЕКТУВАННЯ ІНФОРМАЦІЙНОГОНАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНОГО...
Зміни багатьох соціально-економічних, політичних і духовних рис, змінює сам спосіб життя. Таким чином інформаційно-комунікаційні...
2. Організація приймання товарів у магазині за кількістю та якістю 3
Складність і тривалість операцій з розвантаження товарів транспортних засобів залежать від виду транспорту, яким у магазин завезено...
І. Організація класу ІІ. Перевірка домашнього завдання, актуалізація опорних знань
Звернути увагу на головні закономірності періодичної системи; продовжити формування уявлень учнів про періодичну зміну властивостей...
Завдання обласного етапу Міжнародного конкурсу з українознавства
Людина енергійна, в якої можуть виникати сильні емоції, різкі зміни настрою, приступи дратівливості. Вона часто ризикує. Який тип...
Тема: Налагоджування параметрів операційної системи
Для перегляду чи зміни властивостей робочого столу в Панелі управління натисніть категорію Оформлення і теми, а потім — Екран. Вкладки...
Автоматизація метрологічних робіт, її мета і задачі. Основні напрямки...
У метрологічній практиці часто доводиться займатися вивченням властивостей вимірювальних приладів, датчиків, зразкових мір. Через...
Систематизація та виокремлення властивостей грошових потоків та формування...
Систематизовано та виокремлено властивості грошових потоків підприємства та сформовано сутність кожної із запропонованих властивостей...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка