Арабська легенда

З усіх дорогоцінних каменів найціннішій вважають алмаз. Слово "Алмаз" походить від грецького слова "адамас", що означає "непереможний".

Послухайте легенду.

B давні-предавні часи засперечались Золото з Алмазом, хто з них на землі поважніший та сильніший. Довго тривала суперечка. І тоді звернулись вони з своїм питанням до вічного світила. Я не чую вас - відповіло Сонце - Підійдіть ближче і тоді розповісте, про що ви сперечаєтесь. Золото і Алмаз пішли по Чумацькому Шляху і наблизились до Сонця. Але тут золото почервоніло, зблідло і розплавилось, пролилось на Землю золотим дощем, а Алмаз повернувся на землю таким же блискучим і твердим, яким був раніше. З того часу Золото ніколи, більше не сперечалось з Алмазом, раз і назавжди поступившись йому.

Вчитель : Твердість мінералів можна визначити за шкалою Маоса. За цією шкалою найтвердішим мінералом є алмаз. Якщо немає шкали твердості , можна скористуватись предметами, що заміняють шкалу Маоса.

- М'який олівець твердість ≈1

Ніготь 2-2,5

Мідна монета 3-4

Шматочок скла 5

Ножиці 6

Напилок 7

Скільки ж відомо кристалічних форм ? Близько 40000 !

Подивіться на поверхню природного кристалу мінералу. На перший погляд рівна поверхня вкрита заглибинами, виступами і т.д. Ці "скульптури" не тільки прикрашають кристал, але й відображають його внутрішню будову.

Давайте розглянемо внутрішню будову кристалів та спробуємо дослідити залежність властивостей кристалів від їх внутрішньої структури. На цю проблему можна подивитись не тільки очима хіміка, а й очима математика та історика.

Учень :

Кожна речовина за одних і тих же умов утворює кристали тільки однієї певної форми. Хлорид натрію кристалізується у формі кубів, мідний купорос у формі октаедрів, селітра - у формі призм. Форма кристалів є тому однією найбільш характерних властивостей речовин.

Кристали завжди можна "упізнати". Існує закон, відкритий датським вченим Нільсом Стенсоном (1669 p.), і остаточно сформульований французьким Дослідником Жаном Батистом Луї Роме де Лілем (1783р.), відповідно якому, кути між відповідними гранями кристалів однієї і тієї ж речовини завжди

постійні. Тому для розпізнання кристалічної речовини достатньо виміряти двогранні кути в кристалі і порівняти одержані значення з табличними даними.

Правильна і постійна форма кристалів давно зацікавила вчених, які вбачали причину цього явища у внутрішній будові кристалів.

Так, І. Ньютон ще в 1675 році писав : "Чи не можна передбачити, що при утворенні кристалу частинки стають в ряди, застигаючи у Правильних фігурах..."

Кристалограф і мінералог Рене Таюї (француз) вважав, що певна форма кристалів є наслідком аналогічної (багатогранної) форми молекул, що утворює цей кристал.

У 1813р. У. Волластон запропонував позначити ці частинки шарами або просто математичними крапками. Так виникло уявлення про кристал як про просторову гратку. Кожну крапку, в якій знаходиться частинка речовини, стали називати вузлом кристалічної гратки, а паралельні і рівновіддалені площини, які проходять крізь вузли кристалічної гратки - її площинами.

Вчитель:

Можна зробити висновок : якщо через центри всіх частинок у кристалі провести уявні лінії, то утвориться решітка, яку і називають кристалічною.

Кристалічні гратки класифікують за типом частинок, що утворюють правильну структуру твердого тіла.

Атоми, сполучені за допомогою ковалентних зв'язків, утворюють атомну кристалічну гратку. Атомні кристалічні гратки мають лише деякі речовини у твердому стані: силіцій, бор, карбід силіцію, алмаз, та інші.

Кристалічна гратка алмазу - один атом вуглецю утворює чотири однакові ковалентні зв'язки з чотирма іншими атомами вуглецю, кожен з яких має ще три неспарені електрони, за рахунок яких можуть утворювати зв'язок з іншими атомами вуглецю і т.д. Енергії ковалентних зв'язків складають величини порядку сотень ккал/моль, тому такі кристали є твердими речовинами з високими температурами плавлення. Так, температура плавлення алмазу > 3500°С.

Речовини, з "ковалентними" ґратками - погані провідники електричного струму. Оскільки вони побудовані з атомів ,іонна провідність виключена - з одного боку. З іншого боку, всі електрони зовнішнього електронного шару використані для утворення міцних ковалентних зв'язків, і як наслідок, з-за відсутності вільних електронів не може здійснюватись електропровідність.

Молекулярна кристалічна гратка складається з окремих молекул, зв'язаних між собою слабкими силами міжмолекулярної взаємодії (сили Ван-дер-Ваальса). Молекулярну кристалічну гратку має більшість органічних речовин (наприклад фенол, нафталін, парафін), а також ряд неорганічних сполук у твердому стані (наприклад вода, аміак, кристалічний йод, кристалічна сірка). Такі речовини мають порівняно невисокі температури плавлення, невелику твердість, леткі.

Якщо у вузлах гратки містяться йони, зв'язані між собою міцними кулонівськими силами (силами електростатичного притягання), її називають йонною.

Йонні кристалічні гратки характерні для більшості солей, оксидів, основ. Стійкими будуть тільки такі йонні кристалічні гратки, для яких виконуються

умови: різноіменні йони максимально зближені, одноіменні йони максимально віддалені. В кристалі сили притягання поширюються однаково у всіх напрямках, йони у вузлах кристалічної гратки сполучені дуже міцно, хоча кожен з йонів не зафіксований нерухомо. Хоч йони безперервно здійснюють теплові коливання навколо свого положення в гратці, однак поступального руху їх уздовж гратки не відбувається. Тому всі речовини з йонним зв'язком (за н.у.) - тверді, з досить високою температурою плавлення і кипіння типовим прикладом йонної гратки може бути кристалічна гратка хлориду натрію.

Закріплення: