Les liaisons entre les ions dans un cristal sont très fortes et stables. Par conséquent, les substances possédant un réseau ionique ont une dureté et une résistance élevées, sont réfractaires et non volatiles.
Les substances dotées d'un réseau cristallin ionique ont les propriétés suivantes :
1. Dureté et résistance relativement élevées ;
2. Fragilité ;
3. Résistance à la chaleur ;
4. Caractère réfractaire ;
5. Non-volatilité.
Exemples : sels - chlorure de sodium, carbonate de potassium, bases - hydroxyde de calcium, hydroxyde de sodium.
4. Mécanisme de formation de liaisons covalentes (échange et donneur-accepteur).
Chaque atome s'efforce de compléter son niveau électronique le plus externe pour réduire l'énergie potentielle. Par conséquent, le noyau d'un atome est attiré vers lui par la densité électronique d'un autre atome, et vice versa, les nuages d'électrons de deux atomes voisins se chevauchent.
Démonstration de l'application et schéma de la formation d'une liaison chimique covalente non polaire dans une molécule d'hydrogène. (Les élèves écrivent et dessinent des schémas).
Conclusion : La connexion entre les atomes d'une molécule d'hydrogène s'effectue via une paire électronique commune. Une telle liaison est appelée covalente.
Quel type de liaison est appelé liaison covalente non polaire ? (Manuel p. 33).
Élaboration de formules électroniques de molécules de substances simples de non-métaux :
CI CI - formule électronique de la molécule de chlore,
CI – CI est la formule développée d’une molécule de chlore.
N N est la formule électronique de la molécule d'azote,
N ≡ N est la formule développée d'une molécule d'azote.
Electronégativité. Liaisons covalentes polaires et non polaires. Multiplicité de liaison covalente.
Mais les molécules peuvent également former différents atomes non métalliques, et dans ce cas, la paire d'électrons commune se déplacera vers un élément chimique plus électronégatif.
Étudiez le matériel du manuel à la page 34
Conclusion : les métaux ont une valeur d'électronégativité inférieure à celle des non-métaux. Et c'est très différent entre eux.
Démonstration de la formation d'une liaison covalente polaire dans une molécule de chlorure d'hydrogène.
La paire d’électrons partagée est déplacée vers le chlore, car elle est plus électronégative. Il s'agit donc d'une liaison covalente. Il est formé d’atomes dont l’électronégativité ne diffère pas beaucoup, c’est donc une liaison covalente polaire.
Élaboration de formules électroniques d'iodure d'hydrogène et de molécules d'eau :
H J est la formule électronique de la molécule d'iodure d'hydrogène,
H → J est la formule développée de la molécule d'iodure d'hydrogène.
HO - formule électronique d'une molécule d'eau,
H →O - formule développée d'une molécule d'eau.
Travail indépendant avec le manuel : notez la définition de l'électronégativité.
Réseaux cristallins moléculaires et atomiques. Propriétés des substances à réseaux cristallins moléculaires et atomiques
Travail indépendant avec le manuel.
Questions pour la maîtrise de soi
Un atome dont un élément chimique a une charge nucléaire de +11
– Notez le schéma de la structure électronique de l’atome de sodium
– La couche extérieure est-elle terminée ?
– Comment terminer le remplissage de la couche électronique ?
– Réaliser un schéma de don d’électrons
– Comparer la structure de l’atome et de l’ion du sodium
Comparez la structure de l’atome et de l’ion du néon gaz inerte.
Déterminez l'atome de quel élément avec le nombre de protons 17.
– Écrivez le schéma de la structure électronique d’un atome.
– La couche est-elle terminée ? Comment y parvenir.
– Faire un schéma de réalisation de la couche électronique du chlore.
Affectation de groupe:
Groupe 1-3 : Créer des formules électroniques et structurelles de molécules de substance et indiquer le type de liaison Br 2 ; NH3.
Groupes 4-6 : Composent les formules électroniques et structurelles des molécules de substances et indiquent le type de liaison F 2 ; HBr.
Deux étudiants travaillent sur un tableau supplémentaire avec la même tâche pour un échantillon à des fins d'auto-test.
Enquête orale.
1. Définir le concept d’« électronégativité ».
2. De quoi dépend l’électronégativité d’un atome ?
3. Comment l'électronégativité des atomes d'éléments change-t-elle au fil des périodes ?
4. Comment change l'électronégativité des atomes des éléments des principaux sous-groupes ?
5. Comparez l’électronégativité des atomes métalliques et non métalliques. Les méthodes pour compléter la couche électronique externe diffèrent-elles entre les atomes métalliques et non métalliques ? Quelles en sont les raisons ?
7. Quels éléments chimiques sont capables de donner des électrons et d'en accepter ?
Que se passe-t-il entre les atomes lorsqu’ils donnent et prennent des électrons ?
Comment appelle-t-on les particules formées à partir d’un atome à la suite d’une perte ou d’un gain d’électrons ?
8. Que se passe-t-il lorsque des atomes métalliques et non métalliques se rencontrent ?
9. Comment se forme une liaison ionique ?
10. Une liaison chimique formée en raison de la formation de paires d'électrons partagées est appelée...
11. Les liaisons covalentes peuvent être... et...
12. Quelles sont les similitudes entre les liaisons covalentes polaires et non polaires ? Qu'est-ce qui détermine la polarité de la connexion ?
13. Quelle est la différence entre les liaisons covalentes polaires et non polaires ?
PLAN DE LEÇON N°8
Discipline: Chimie.
Sujet: Connexion métallique. États agrégés de substances et liaisons hydrogène .
Objectif de la leçon : Former un concept de liaisons chimiques en utilisant l'exemple d'une liaison métallique. Parvenir à une compréhension du mécanisme de formation des liaisons.
Résultats prévus
Sujet: formation des horizons d’une personne et alphabétisation fonctionnelle pour résoudre des problèmes pratiques ; capacité à traiter et à expliquer les résultats ; volonté et capacité d'appliquer des méthodes cognitives pour résoudre des problèmes pratiques ;
Métasujet : l'utilisation de diverses sources pour obtenir des informations chimiques, la capacité d'évaluer sa fiabilité afin d'obtenir de bons résultats dans le domaine professionnel ;
Personnel: la capacité d’utiliser les acquis de la science chimique et des technologies chimiques modernes pour améliorer son propre développement intellectuel dans l’activité professionnelle choisie ;
Heure normale : 2 heures
Type de cours : Conférence.
Plan de cours:
1. Connexion métallique. Réseau cristallin métallique et liaison chimique métallique.
2. Propriétés physiques des métaux.
3. États globaux des substances. La transition d'une substance d'un état d'agrégation à un autre.
4. Liaison hydrogène
Équipement: Tableau périodique des éléments chimiques, réseau cristallin, document à distribuer.
Littérature:
1. Chimie 11e année : manuel. pour l'enseignement général organisations G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. – M. : Éducation, 2014. -208 p. : ill..
2. Chimie pour les métiers et les spécialités techniques : un manuel pour les étudiants. institutions de l'environnement prof. éducation / O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov. – 5e éd., effacée. – M. : Centre d'édition « Académie », 2017. – 272 pp., en couleurs. je vais.
Enseignant : Tubaltseva Yu.N.
Cellule de cristal- un système de points situés dans des sommets égaux et orientés parallèlement et des parallélépipèdes adjacents le long des faces sans espaces, remplissant l'espace de points appelés nœuds, des lignes droites - des rangées, des plans - des grilles, des parallélépipèdes sont appelés cellules élémentaires.
Types de réseaux cristallins : atomique - si les atomes sont situés aux nœuds, ionique - si les ions sont situés aux nœuds, moléculaire - si les molécules sont situées aux nœuds
2. Propriétés des substances cristallines - homogénéité, anisotropie, capacité à s'auto-couper.
Uniformité- deux volumes élémentaires identiques d'une substance, orientés parallèlement dans l'espace, mais isolés en des points différents de la substance, absolument identiques en propriétés (béryl - tourmaline).
Anisotropie- dans différentes directions du réseau cristallin dans des directions non parallèles, de nombreuses propriétés (par exemple résistance, dureté, indice de réfraction) sont différentes.
Capacité à s'autodétruire– la propriété des cristaux, en croissance libre, de former des polyèdres régulièrement facettés.
Propriété de constance des nœuds dièdres– les angles entre les faces et les bords correspondants de tous les cristaux d’une même substance sont les mêmes.
3. Le concept de syngonie. En quelles catégories les syngonies sont-elles divisées ?
La syngonie est un ensemble de types de symétries qui ont 1 ou plusieurs éléments de symétrie communs, avec un nombre égal de directions unitaires. La cellule est caractérisée par les relations entre les axes a, b et c et les angles de la cellule.
Il y en a 7 divisés en :
Le plus bas( n'ont pas d'axes de symétrie supérieurs au deuxième ordre)
Moyenne ( ils ont un axe de symétrie d'ordre supérieur)
Directions simples– des directions qui ne se répètent pas dans les cristaux.
Étant la plus grande division de classification dans la symétrie des cristaux, chaque groupe de symétrie comprend plusieurs groupes ponctuels de symétries et de réseaux de Bravais.
4. Formes et combinaisons simples. La signification physique d’isoler des formes simples dans un cristal.
En fonction de leur apparence, les cristaux sont divisés en formes et combinaisons simples. Formulaires simples– des cristaux obtenus d'une face par l'action d'un élément de symétrie sur celle-ci.
Éléments de symétrie :
image géométrique
plan de symétrie– un plan perpendiculaire à l'image, divisant la figure en 2 parties, correspondant à l'objet et à son image miroir.
Axe de symétrie- il s'agit d'une ligne droite perpendiculaire à l'image, lorsqu'elle est tournée autour de 360°, la figure est alignée sur elle-même n fois.
Centre de symétrie- un point à l'intérieur d'un cristal caractérisé par le fait que chaque ligne droite qui le traverse rencontre des points identiques de part et d'autre à égales distances.
Combinaisons- des cristaux constitués de faces de différents types, de forme et de taille différentes. Formé par une combinaison de deux ou plusieurs formes simples. Il existe autant de types de faces sur un cristal uniformément développé que de formes simples.
La sélection de faces de différents types a signification physique , puisque différentes faces croissent à des rythmes différents et ont des propriétés différentes (dureté, densité, indice de réfraction).
Les formulaires simples sont ouverts et fermés. Une forme simple fermée, à l'aide de faces du même type, ferme indépendamment l'espace (dipyramide tétragonale), une forme simple ouverte ne peut fermer l'espace qu'en combinaison avec d'autres formes simples (pyramide tétragonale + plan.) Il existe 47 formes simples formes au total. Tous sont divisés en catégories :
Le monoèdre est une forme simple représentée par une seule face.
Pinacoïde - deux faces parallèles égales qui peuvent être inversées.
Dièdre - deux faces égales qui se croisent (peuvent se croiser dans leur prolongement).
Prisme rhombique - quatre paires égales de faces parallèles ; en coupe transversale, ils forment un losange.
Une pyramide rhombique a quatre côtés égaux qui se croisent ; en coupe transversale, ils forment également un losange. Les formulaires simples répertoriés sont ouverts, car ils ne ferment pas l'espace. La présence dans un cristal de formes simples ouvertes, par exemple un prisme rhombique, entraîne nécessairement la présence d'autres formes simples, par exemple un pinacoïde ou une bipyramide rhombique, nécessaires pour obtenir une forme fermée.
Parmi les formes simples fermées des systèmes inférieurs, nous notons ce qui suit. Dipyramide rhombique : deux pyramides rhombiques réunies à leurs bases ; la forme présente huit faces différentes, donnant un losange en section transversale ; Un tétraèdre rhombique a quatre faces qui délimitent l'espace et ont la forme de triangles obliques.
Catégorie intermédiaire(systèmes : triclinique, tétragonal, hexagonal) – 27 p.f. : monoèdre, pinocoïde, 6 dipyramides, 6 pyramides, 6 prismes, tétraèdre, rhomboèdre, 3 trapézoèdres (faces en forme de trapèze), 2 scalénoïdes (formés en doublant les faces d'un tétraèdre et rhomboèdre).
Catégorie la plus élevée– 15 p.f. : les principaux sont le tétraèdre, l’octaèdre, le cube. Si au lieu d'une face il y a 3 faces - un tritétraèdre, si 6 - un hexatétraèdre, si 4 - un tétratétraèdre. Les faces peuvent être 3x, 4x, 5 faces : 3x - trigone, 4x - tétragone, 5x - pentagone.
Une forme cristalline simple est une famille de faces interconnectées par des opérations symétriques d’une classe de symétrie donnée. Toutes les faces qui forment une forme cristalline simple doivent être de taille et de forme égales. Un cristal peut contenir une ou plusieurs formes simples. La combinaison de plusieurs formes simples s’appelle une combinaison.
Les formes fermées sont celles dont les bords enferment complètement l'espace compris entre eux, comme un cube ;
Les formes simples ouvertes ne renferment pas d’espace et ne peuvent exister indépendamment, mais uniquement dans des combinaisons. Par exemple, prisme + pinacoïde.
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Fig.6. Formes simples de la catégorie la plus basse : monoèdre (1), pinacoïde (2), dièdre (3). |
Monoèdre (du grec « mono » - un, « hedra » - face) - une forme simple représentée par une seule face. Un monoèdre est par exemple la base d’une pyramide.
Le pinacoïde (du grec « pinax » – planche) est une forme simple composée de deux faces parallèles égales, souvent orientées à l'envers.
Dièdre (du grec "di" - deux, "hédron" - face) - une forme simple formée de deux bords égaux se croisant (parfois dans leur prolongement), formant un "toit droit".
Le prisme rhombique est une forme simple composée de quatre faces parallèles égales deux à deux qui, en coupe transversale, forment un losange.
Pyramide rhombique - une forme simple composée de quatre faces égales qui se croisent ; en coupe transversale, c'est aussi un losange. Parmi les formes simples fermées des systèmes inférieurs, on note les suivantes :
Dipyramide rhombique : deux pyramides rhombiques réunies à leurs bases. La forme comporte huit faces égales, donnant un losange en section transversale.
Le tétraèdre rhombique est une forme simple dont les quatre faces ont la forme de triangles obliques et délimitent l'espace.
Les formes simples ouvertes de systèmes cristallins de la catégorie intermédiaire seront les prismes et les pyramides. Prisme trigonal (du grec "gon" - angle) - trois faces égales se coupant le long d'arêtes parallèles et formant un triangle équilatéral en section transversale ;
Prisme tétragonal (du grec "tétra" - quatre) - quatre paires égales de faces parallèles, formant un carré en section transversale ;
Prisme hexagonal (du grec "hexa" - six) - six faces égales se coupant le long d'arêtes parallèles et formant un hexagone régulier en section transversale.
Les noms ditrigonal, ditetragonal et dihexagonal sont donnés aux prismes ayant le double du nombre de faces, lorsque toutes les faces sont égales et que les mêmes angles entre les faces alternent.
Pyramides - les formes simples de cristaux de la catégorie intermédiaire peuvent être, comme les prismes, trigonales (et ditrigonales), tétragonales (et ditétragonales), hexagonales (et dihexagonales). Ils forment des polygones réguliers en section transversale. Les faces des pyramides sont situées à un angle oblique par rapport à l'axe de symétrie d'ordre supérieur.
Dans les cristaux de la catégorie intermédiaire, on trouve également des formes simples fermées. Il existe plusieurs de ces formes :
Les dipyramides sont des formes simples formées de deux pyramides égales reliées à leurs bases. Dans de telles formes, la pyramide est doublée par un plan de symétrie horizontal perpendiculaire à l'axe principal de symétrie d'ordre supérieur (Fig. 8). Les dipyramides, comme les pyramides simples, peuvent avoir différentes formes de section transversale selon l'ordre de l'axe. Ils peuvent être trigonaux, ditrigonaux, tétragonaux, ditétragonaux, hexagonaux et dihexagonaux.
Le rhomboèdre est une forme simple composée de six faces en forme de losange et qui ressemble à un cube allongé ou aplati en diagonale. Cela n’est possible que dans le système trigonal. Les groupes de faces supérieur et inférieur pivotent l'un par rapport à l'autre selon un angle de 60° de sorte que les faces inférieures soient situées symétriquement entre les faces supérieures.
Comme nous le savons, toutes les substances matérielles peuvent exister dans trois états fondamentaux : liquide, solide et gazeux. Certes, il existe également un état de plasma, que les scientifiques considèrent comme le quatrième état de la matière, mais notre article ne concerne pas le plasma. L'état solide d'une substance est donc solide car il possède une structure cristalline particulière dont les particules sont dans un ordre certain et clairement défini, créant ainsi un réseau cristallin. La structure du réseau cristallin consiste en la répétition de cellules élémentaires identiques : atomes, molécules, ions et autres particules élémentaires reliées par divers nœuds.
Types de réseaux cristallins
Selon les particules du réseau cristallin, il en existe quatorze types, voici les plus populaires d'entre eux :
- Réseau cristallin ionique.
- Réseau cristallin atomique.
- Réseau cristallin moléculaire.
- cellule cristalline.
Réseau cristallin ionique
La principale caractéristique de la structure du réseau cristallin des ions réside dans les charges électriques opposées des ions eux-mêmes, à la suite desquelles un champ électromagnétique se forme, qui détermine les propriétés des substances ayant un réseau cristallin ionique. Et ce sont le caractère réfractaire, la dureté, la densité et la capacité à conduire le courant électrique. Un exemple typique de réseau cristallin ionique est le sel de table.
Réseau cristallin atomique
En règle générale, les substances dotées d'un réseau cristallin atomique ont des atomes forts dans leurs nœuds. Une liaison covalente se produit lorsque deux atomes identiques partagent des électrons fraternels, formant ainsi une paire d’électrons commune pour les atomes voisins. Pour cette raison, les liaisons covalentes lient les atomes de manière étroite et uniforme dans un ordre strict - c'est peut-être la caractéristique la plus caractéristique de la structure du réseau cristallin atomique. Les éléments chimiques ayant des liaisons similaires peuvent se vanter de leur dureté et de leur point de fusion élevé. Les éléments chimiques tels que le diamant, le silicium, le germanium et le bore possèdent un réseau cristallin atomique.
Réseau cristallin moléculaire
Le type moléculaire du réseau cristallin se caractérise par la présence de molécules stables et étroitement tassées. Ils sont situés aux nœuds du réseau cristallin. Dans ces nœuds, ils sont retenus par les forces de Van der Waltz, dix fois plus faibles que les forces d’interaction ionique. Un exemple frappant de réseau cristallin moléculaire est la glace - une substance solide, qui a cependant la propriété de se transformer en liquide - les liaisons entre les molécules du réseau cristallin sont très faibles.
Treillis cristallin en métal
Le type de liaison d'un réseau cristallin métallique est plus flexible et ductile que le type ionique, bien qu'en apparence ils soient très similaires. Sa particularité est la présence de cations chargés positivement (ions métalliques) sur les sites du réseau. Entre les nœuds vivent des électrons qui participent à la création du champ électrique ; ces électrons sont aussi appelés gaz électrique. La présence d'une telle structure d'un réseau cristallin métallique explique ses propriétés : résistance mécanique, conductivité thermique et électrique, fusibilité.
Réseaux cristallins, vidéo
Et enfin, une explication vidéo détaillée sur les propriétés des réseaux cristallins.
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Les réseaux cristallins moléculaires et les liaisons moléculaires correspondantes se forment principalement dans les cristaux des substances dans les molécules desquelles les liaisons sont covalentes. Lorsqu'elles sont chauffées, les liaisons entre les molécules sont facilement détruites, c'est pourquoi les substances dotées de réseaux moléculaires ont des points de fusion bas.
Les réseaux cristallins moléculaires sont formés de molécules polaires entre lesquelles apparaissent des forces d'interaction, appelées forces de Van der Waals, qui sont de nature électrique. Dans le réseau moléculaire, ils forment une liaison plutôt faible. La glace, le soufre naturel et de nombreux composés organiques possèdent un réseau cristallin moléculaire.
Le réseau cristallin moléculaire de l'iode est représenté sur la figure. 3.17. La plupart des composés organiques cristallins possèdent un réseau moléculaire.
Les nœuds d'un réseau cristallin moléculaire sont formés de molécules. Par exemple, les cristaux d'hydrogène, d'oxygène, d'azote, de gaz rares, de dioxyde de carbone et de substances organiques ont un réseau moléculaire.
La présence d'un réseau cristallin moléculaire de la phase solide est à l'origine de l'adsorption insignifiante des ions de la liqueur mère et, par conséquent, de la pureté beaucoup plus élevée des précipités par rapport aux précipités caractérisés par un cristal ionique. Étant donné que la précipitation se produit dans ce cas dans la région d'acidité optimale, qui est différente pour les ions précipités par ce réactif, cela dépend de la valeur des constantes de stabilité correspondantes des complexes. Ce fait permet, en ajustant l'acidité de la solution, d'obtenir une précipitation sélective et parfois même spécifique de certains ions. Des résultats similaires peuvent souvent être obtenus par une modification appropriée des groupes donneurs dans des réactifs organiques, en tenant compte des caractéristiques des cations complexants précipités.
Dans les réseaux cristallins moléculaires, on observe une anisotropie locale des liaisons, à savoir : les forces intramoléculaires sont très importantes par rapport aux forces intermoléculaires.
Dans les réseaux cristallins moléculaires, les molécules sont situées sur des sites du réseau. La plupart des substances ayant des liaisons covalentes forment des cristaux de ce type. Les réseaux moléculaires forment de l'hydrogène solide, du chlore, du dioxyde de carbone et d'autres substances gazeuses aux températures ordinaires. Les cristaux de la plupart des substances organiques appartiennent également à ce type. Ainsi, de nombreuses substances possédant un réseau cristallin moléculaire sont connues.
Dans les réseaux cristallins moléculaires, les molécules constitutives sont reliées les unes aux autres à l’aide de forces de Van der Waals relativement faibles, tandis que les atomes à l’intérieur de la molécule sont reliés par des liaisons covalentes beaucoup plus fortes. Par conséquent, dans de tels réseaux, les molécules conservent leur individualité et occupent un site du réseau cristallin. La substitution ici est possible si les molécules sont similaires en forme et en taille. Étant donné que les forces reliant les molécules sont relativement faibles, les limites de substitution sont ici beaucoup plus larges. Comme Nikitine l'a montré, les atomes de gaz rares peuvent remplacer de manière isomorphe les molécules de CO2, SO2, CH3COCH3 et autres dans les réseaux de ces substances. La similitude de la formule chimique n’est pas nécessaire ici.
Dans les réseaux cristallins moléculaires, les molécules sont situées sur des sites du réseau. La plupart des substances ayant des liaisons covalentes forment des cristaux de ce type. Les réseaux moléculaires forment de l'hydrogène solide, du chlore, du dioxyde de carbone et d'autres substances gazeuses aux températures ordinaires. Les cristaux de la plupart des substances organiques appartiennent également à ce type. Ainsi, de nombreuses substances possédant un réseau cristallin moléculaire sont connues. Les molécules situées sur les sites du réseau sont reliées les unes aux autres par des forces intermoléculaires (la nature de ces forces a été discutée ci-dessus ; voir page. Étant donné que les forces intermoléculaires sont beaucoup plus faibles que les forces de liaison chimique, les cristaux moléculaires ont un faible point de fusion, se caractérisent par une volatilité importante et leur dureté est faible. Les points de fusion et d'ébullition des substances dont les molécules sont non polaires sont particulièrement bas. Par exemple, les cristaux de paraffine sont très mous, bien que les liaisons covalentes C-C dans les molécules d'hydrocarbures qui composent ces cristaux soient aussi fortes. les liaisons formées par les gaz nobles doivent également être classées comme moléculaires, constituées de molécules monoatomiques, car les forces de valence ne jouent pas de rôle dans la formation de ces cristaux et les liaisons entre particules sont ici de la même nature que dans d'autres. cristaux moléculaires ; cela détermine les distances interatomiques relativement grandes dans ces cristaux ;
| Schéma d'enregistrement du débyegramme. |
Aux nœuds des réseaux cristallins moléculaires se trouvent des molécules reliées les unes aux autres par de faibles forces intermoléculaires. De tels cristaux forment des substances ayant des liaisons covalentes dans les molécules. De nombreuses substances possédant un réseau cristallin moléculaire sont connues. Les réseaux moléculaires contiennent de l'hydrogène solide, du chlore, du dioxyde de carbone et d'autres substances gazeuses aux températures ordinaires. Les cristaux de la plupart des substances organiques appartiennent également à ce type.
