Какое свойство отличает монокристалл от аморфного тела прочность

Интегрированный урок физики, химии и биологии “Кристаллические и аморфные тела”.

11-й класс

Подготовили: учитель химии Гребенева Р.Н.

учитель биологии Захарова Л.И.

учитель физики Немова Е.В.

Тип урока:  комбинированный

Цели урока:

• Обучающие: повторить  и систематизировать знания о свойствах кристаллов, рассмотреть особенности аморфных тел, провести сравнение, ввести понятия «изотропия», «анизотропия», «поликристалл», «монокристалл».

• Развивающие: развитие интереса к физике и химии, развитие логического мышления, внимания, памяти, самостоятельности при поиске решения.

• Воспитательные: формирование научного мировоззрения, воспитание аккуратности, взаимопомощи.

Средства обучения:

• Проектор, компьютер, видеоматериалы

• Демонстрационное оборудование – модель кристаллической решетки, образцы кристаллов слюды, кварца.

• Лабораторное оборудование, образцы веществ – соль, сахар, сахарный леденец.

Методы обучения:

• Словесный (объяснение учителя)

• Наглядный (видео)

• Практический (опытное исследование – наблюдение, решение задач)

План урока:

1. Орг. момент

2. Актуализация  и мотивация знаний (повторение, обобщение )

3. Закрепление

4. Подведение итогов.

5. Домашнее задание

Слайд № 1 Учитель физики: У нас сегодня особый урок по теме; «Кристаллические и аморфные тела «Записываем в тетради тему урока.

Основная цель урока состоит в том, что мы сегодня обобщим и систематизируем знания об особенностях строения и свойствах кристаллических и аморфных тел полученных на уроках физики, химии и биологии научимся их применять при выполнении заданий ЕГЭ по предметам естественного цикла

Слайд №2 Учитель химии Антуан де Сент-Экзюпери писал об этом веществе

Вода, у тебя нет ни вкуса, ни запаха ,тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое! Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь! Ты самое большое богатство в мире”.

Учитель химии : Как вы думаете, о каком веществе идёт речь?

Ученик: я думаю ,что Антуан де Сент-Экзюпери писал о воде

Какие особые свойства воды вы можете назвать?

Слайд №3 УченикВода это вещество, которое одновременно в природе встречается сразу в 3 агрегатных состояниях: вода- жидкость, вода лёд -твёрдое вещество и вода пар –газообразное .

Учитель физики: какими свойствами обладают газообразные вещества

Ученик Газообразные вещества не имеют собственной поверхности и собственного объема (Держит в руках воздушный шар)

Учитель физики: какими свойствами обладают жидкие вещества

Ученик Жидкие вещества, имея объем, принимают форму сосуда, в котором они находятся. (Переливает воду в разные сосуды)

Учитель химии какими свойствами обладают твёрдые вещества

Ученик .Твердые вещества обладают постоянством формы и объема. Слайд Учитель химии Практически любое вещество можно получить в каком-либо виде. Надо только создать соответствующие условия. Например вода при обычных условиях находится в жидком состоянии, понизив температуру ниже 0 С, мы получим воду в твердом, кристаллическом состоянии. Повысив температуру до 100 С, мы переводим жидкую воду в газообразное состояние. Металлы, находящиеся в твердом состоянии при нормальных условиях, при нагревании начинают размягчаться, и при определенных температурах начинают плавиться, т. е. переходить в жидкое состояние. При дальнейшем нагревании до температуры кипения металлы начинают испаряться, т. е. переходить в газообразное состояние. Любой газ можно перевести в жидкое или твердое состояние, понизив температуру.

Слайд 4Учитель физики:   Каковы особенности твердого состояния по сравнению с жидким и газообразным?

Ученик. 1) расстояние между частицами в твердых веществах меньше, чем в газах

2) межатомные и межмолекулярные взаимодействия в твердых веществах гораздо сильнее

3) четкое расположение частиц, образующих вещество.

Эти частицы находятся в строго определенных точках пространства, называемые узлами (модель) Если мысленно соединить эти узлы прямыми линиями, образуется пространственный каркас, называемый кристаллической решеткой. (Демонстрация кристаллической решётки поваренной соли

Слайд Учитель химии(Демонстрация кристаллической решётки поваренной соли Кристаллической решеткой называют совокупность точек пространства, в которых располагаются частицы, образуя кристалл. (записывают в тетрадь)

У нас на столе три кристаллических вещества: кварц, хлорид натрия,и сера Сравним свойства этих соединений

Демонстрационный стол Ученик. . Ударим молоточком по куску кварца и кристаллам хлорида натрия и серы .

Учитель химии Одинаковы ли по прочности эти соединений? 

Ученик. Такой простой эксперимент показывает хрупкость кристаллов хлорида натрия и серы устойчивость к удару оксида кремния.

Учитель химии Далее исследуем еще одно свойство: температуру плавления. Нагреем взятые вещества на спиртовке

огне горелки (спиртовки). Мы видим, что при нагревании на спиртовке (температура пламени до 300 С) хлорид натрия и оксид кремния не изменяются, т. е. их Т плав гораздо выше. Да. Температуры плавления оксида кремния 1610 С, серы 119 С, соли 801 С.

Учитель химии -О каком строение этих веществ говорит температура плавления?

Ученик: О немолекулярном строении хлорида натрия и оксида кремния, о молекулярном строении серы – 

Учитель химии. Значит, от чего зависит данное свойство вещества?

Ученик: От того, какие частицы входят в состав вещества.

Учитель химии А какие частицы образуют вещества молекулярного строения, а какие немолекулярного?

Слайд 5 Ученик: Молекулярные – молекулы, немолекулярные – атомы, ионы.

В соответствии с типом частиц, располагающихся в узлах решетки, различают молекулярные, атомные, ионные и металлические кристаллические решетки (Таким образом, в узлах молекулярных решеток находятся молекулы, в ионных решетках – ионы, в атомных – атомы

Слайд 6 Задания ЕГЭ Демоверсия ЕГЭ 2012 год А-7 Определите тип кристаллической решётки в хлориде бария

1)Ионная 2) молекулярная .3)атомная 4 ) металлическая

Ученик: Ответ 1 ионная потому ,что хлорид бария образован ионами бария и ионами хлора Это вещество твёрдое кристаллическое с высокой температурой плавления и будет являться сильным электролитом . 

Слайд 7.Задания ЕГЭ Тренировочный тест МИО Вариант 1 А-7

Кремний имеет решетку:

Какие отличительные свойства у веществ атомной решёткой,

в узлах атомных кристаллических решеток находятся отдельные атомы, связанные между собой ковалентными связями. К ним относяться аллотропные модификации углерода: алмаз, графит; а также бор, кремний, красный фосфор, Все эти вещества имеют очень высокие температуры плавления (у алмаза свыше 35000С), прочны и тверды, нелетучи, практически нерастворимы в жидкостях.

Слайд 9.Задания ЕГЭ Тренировочный тест МИО Вариант 1 А-7

. Пластичностью обладают вещества с:

Какие отличительные свойства у веществ с металлической решёткой

Ученик: В узлах таких решеток находятся атомы и положительные ионы металлов, а в объеме кристалла свободно перемещаются валентные электроны. Электроны электростатически притягивают положительные ионы металлов. Этим объясняется стабильность решетки.  Блеск, электропроводность, теплопроводность, пластичность.

Слайд 9 Видеофрагмент определи тип кристаллической решётки Возгонка иода

Какой тип кристаллической решётки у иода и почему

Какие отличительные свойства у веществ с молекулярной решёткой

Пивоваров .В узлах кристаллической решётки находятся молекулы ,поэтому вещества имеют малую твёрдость и низкие температуры плавления ,летучи.

Слайд 10Найдите соответствие между твёрдыми телами и кристаллами

Найдите соответствие между веществом и его состоянием

1. Крупинка соли а) поликристаллическое вещество

2. Смола б) монокристаллическое состояние

3. Кусочек сахара рафинада в) аморфное состояние

Учитель химии. Что такое монокристаллы ? Одиночные  кристаллы называются монокристаллам

Что такое поликристаллы а множество спаянных друг с другом кристалликов называют поликристаллами

Слай Слайд 10учитель химии Демонстрация

Чем отличаются эти два объекта? (Ответ: слева сахар в виде отдельных крупинок, а справа – сросшиеся кристаллики).

Слайд 11Учитель химииПримеры монокристаллов – драгоценные камни (сапфиры, рубины, алмазы). Так выглядит кристалл рубина в природе.

Слайд 12) Для ювелирных изделий им придают дополнительную огранку. К поликристаллам относятся все металлы

Учитель физики: – Вам предложены (группе) твердые вещества: жевательная резинка, пластмасса, стекло, шоколад, пластилин, железо, кварц, поваренная соль

Разделите эти вещества на 2 группы и перечислите их.

– По какому принципу были они разделены. Первая группа может размягчаться, переходить в текучее состояние, при ударе образуют осколки неопределенной формы. У веществ, второй группы видны кристаллы, при ударе они образуют осколки определенной формы.

Таким образом все твердые вещества могут быть кристаллическими и аморфными . Особенность аморфных веществ – нет определенной Т плавл, они размягчаются, бесформенные, закономерного расположения частиц не наблюдается.

Учитель физики :

Демонстрация 13) Графит Слайд 14)  Снежинки.Следствием правильного расположения атомов является наличие плоских граней и правильная геометрическая форма кристаллов (независимо от размера), симметрия. Внутри кристалла расстояния между атомами в разных направлениях разные, поэтому и взаимодействия между атомами различны. Давайте подумаем, к чему это приводит.

Слайд 15  посмотрим на модель решетки графита.

– Где сильнее связаны атомы: в отдельных слоях или между слоями? (Ответ: в отдельных слоях, так как частицы ближе расположены друг к другу).

– Как это может повлиять на прочность кристалла? (Ответ: прочность скорее всего будет отличаться). прочности стеклореза и графитного карандаша

Учитель физики – В каком направлении будет быстрее передаваться тепло – вдоль слоя или в перпендикулярном направлении? (Ответ: вдоль слоя).

Итак,  физические свойства различны по разным направлениям. Это называется анизотропией. Запишем в тетрадях :кристаллы анизотропны, т.е. их физические свойства зависят от выбранного в кристалле направления(теплопроводность, электропроводность, прочность, оптические свойства). Это основное свойство кристаллов!!

(Слайд 16)  Учитель физики Вот фотографии, сделанные с помощью микроскопа: слева – крупинка сахарного песка, справа – кусочек леденца. Обратите внимание на скол леденца.

В отличие от кристаллов сахарный леденец может и раскалываться и размягчаться, постепенно переходя в жидкое состояние, при этом меняя форму.

(Слайд 17)  пластилин и кусочек медного купороса

Слайд 18) Все аморфные тела – это вещества, атомы которых расположены в относительном порядке, нет строгой повторяемости пространственной структуры.  Следствием этого является изотропия– одинаковые физические свойства по разным направлениям (запись в тетрадях)

(Слайд 19)  (песок и стекло).Какое кристаллическое ,какое аморфное ?

Ответ учащегося песок кристаллическое .стекло аморфное .

Учитель физики Важно, что из-за разных расстояний между атомами даже в соседних ячейках, разрушаться пространственная  решетка не будет при определенной температуре, как это происходит у кристаллов. У аморфных тел существует промежуток температур, при котором вещество плавно переходит в жидкое состояние.

Слайд 19) Примерами аморфных тел являются смола, канифоль, янтарь, пластилин .

Демоверсия ЕГЭ физика 2011 год Вопрос А-7

Какие свойства отличают монокристаллы от аморфных тел

1)прочность 3)прозрачность

2) электропроводность 4)анизотропность

Ответ ученика 4)анизотропность Физические свойства кристаллических тел неодинаковы в разных направлениях ,но совпадают в параллельных направлениях .Это свойства кристаллов называется анизотропностью

Учитель биологии А есть ли кристаллы в живых организмах и какую функцию они выполняют ? Свой мини проект нам представит Залукаева К, которая исследовала поставленную перед нею проблему. А вы ребята ответьте на вопрос. Что нового вы узнали для себя

(слайд 14,15) БИОЛОГИЧЕСКИЕ КРИСТАЛЛЫ

• кристаллы, построенные из биол. макромолекул — белков, нуклеиновых к-т или вирусных ч-ц. Вследствие больших размеров биол. макромолекул, содержащих 103—104 атомов, Б. к. имеют очень большие (по сравнению с обычными кристаллами) периоды кристаллической решётки (50 — 200 ?), а у вирусов они достигают 1000 ? и более.

• Б. к. образуются иногда в живых организмах.

• Электронно-микроскопич. фотографии упаковки молекул в кристаллах белков (сверху вниз): каталазы

• : вируса некроза табака;

• отд. кристаллов белка из микроорганизмов

• Расшифровка строения белковых кристаллов дала мол. биологии сведения о механизме биол. активности ферментов и др. белков. Получены и исследованы также кристаллы транспортной рибонуклеиновой к-ты (t-РНК). Громадные размеры биол. макромолекул позволяют непосредственно наблюдать упаковку их в крист. решётку методами электронной микроскопии

• Осн. метод изучения структуры Б. к.— рентгеновский структурный анализ, позволяющий определить сложнейшую пространств. конфигурацию образующих их молекул. (Вопрос ЕГЭ по биологии А-1 Методы изучения биологических объктов)

IV. Закрепление. Для закрепления материала используется прием кластеры Выделение смысловых единиц текста и графическое оформление в определенном порядке в виде грозди. Делая какие-то записи, зарисовки для памяти, мы, часто интуитивно, распределяем их особым образом, компонуем по категориям. Грозди – графический прием в систематизации материала. Наши мысли уже не громоздятся, а “гроздятся”, то есть, располагаются в определенном порядке

Подведение итогов Выставление оценок комментирование поучитель химии ,физики ,биологии.

Слайд 20 домашнее задание. Выполнить разноуровневый тест включает тренировочные тесты вопросов ЕГЭ по химии ,биологии ,физики . .Кто не выбрал для итоговой аттестации химию ,биологию ,физику ,тот выполняет ,только блок А ,кто выбрал ,тот все блоки .Творческое задание Сделайте модель кристаллической решётки любого вещества

Выполнение теста ( Задание на дом )

Вариант   1                    Часть А

А1.    Вещество, которое хорошо проводит электрический ток и тепло, пластичное, непрозрачное, имеет кристаллическую решетку:

1) молекулярную;
2) ионную; 
3) атомную; 
4) металлическую.

А2. Вещество, которое обладает высокой твердостью, высокими температурами кипения и плавления, не растворяется в воде, имеет кристаллическую решетку:

1) молекулярную; 
2) ионную; 
3) атомную; 
4) металлическую.

А3. Дифенил — легкоплавкое вещество, потому что имеет кристаллическую решетку:

1) молекулярную;
2) ионную; 
3) атомную;
4) металлическую.

А4. Для веществ с металлической кристаллической решеткой нехарактерным свойством является:

1) электропроводность; 
2) пластичность; 
3) хрупкость; 
4) теплопроводность.

A5. Какие частицы находятся в узлах решетки металла? 

1) нейтральный атомы
2) электроны
3) отрицательные частицы
4) положительные ионы

А6. Кристаллическую решетку алмаза образуют:

1) атомы углерода, связанные ковалентной связью; 
2) молекулы углерода;
3) ионы углерода С4– и С4+;    
4) ионы углерода С4+, связанные электронным газом.

А7. Какие из утверждений являются верными?

А) Все вещества с металлической кристаллической решеткой являются твердыми веществами.
Б) Вещества с ионной кристаллической решеткой хорошо растворимы в воде, водные растворы веществ не проводят электрический ток.

1) Верно только А; 
2) верно только Б; 
3) оба утверждения верны; 
4) оба утверждения неверны.

A8.  Какое из приведённых ниже утверждений справедливо для кристаллических тел? 

1) в расположении атомов отсутствует порядок
2) атомы свободно перемещаются в пределах тела
3) при изобарном плавлении температура тела остается постоянной
4) при одинаковой температуре диффузия в кристаллах протекает быстрее, чем в газах

Часть В          

В1.   Установите соответствие:

Вещество

1) «сухой лед»,
2) кварц,
3) медь,
4) иод,
5) бромид натрия.

Кристаллическая решетка

А) ионная;
Б) молекулярная;
В) атомная;
Г) металлическая.

Вариант 2               Часть  А

А1. Вещество, обладающее свойствами: твердость, хрупкость, высокие температуры плавления и кипения, электропроводность водного раствора, имеет кристаллическую решетку:

1) атомную;
2) ионную;
3) молекулярную;
4) металлическую.

А2. Вещество, обладающее свойствами: невысокая прочность, легкоплавкость, неэлектропроводность водного раствора, имеет кристаллическую решетку:

1) атомную;
2) ионную;
3) молекулярную;
4) металлическую.

А3. Карборунд — очень твердое вещество, имеет высокие температуры плавления и кипения, не растворяется в воде, не проводит электрический ток, так как его кристаллическая решетка:

1) молекулярная;
2) атомная;
3) ионная;
4) металлическая 

A4. Какое из утверждений справедливо для кристаллических тел?

1) во время плавления температура кристалла изменяется
2) в расположении атомов кристалла отсутствует порядок
3) атомы кристалла расположены упорядоченно
4) атомы свободно перемещаются в пределах кристалла

A5. Расстояние между соседними частицами вещества в среднем во много раз превышает размеры самих частиц. Это утверждение соответствует

1) только модели строения газов
2) только модели строения аморфных тел
3) модели строения газов и жидкостей
4) модели строения газов, жидкостей и твердых тел

А6. Для веществ с ионной кристаллической решеткой нехарактерно свойство:

1) тугоплавкость;
2) хорошая растворимость в воде;
3) возгонка;
4) высокая температура кипения.

А7. Кристаллическую решетку хлорида кальция образуют:

1) атомы Са и Cl, связанные ковалентной связью;
2) ионы Са2+ и CI–; 
3) молекулы CaCl2;  
4) атомы Са, связанные с ионами Сl–

А8.  Какие из утверждений являются верными?

А) Вещества с атомной кристаллической решеткой пластичны и обладают высокой теплопроводностью.
Б) Вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеют низкие температуры кипения и плавления.

1) Верно только А;
2) верно только Б;
3) оба утверждения верны;
4) оба утверждения неверны

Часть В          

           В1.   Установите соответствие:

Вещество

1) сера,
2) серебро,
3) кремний кристаллический,
4) гидроксид  натрия 
5) нитрат натрия

Кристаллическая решетка

А) атомная;
Б) ионная;
В)  металлическая
Г) молекулярная;

В 2. Найдите соответствие между веществом и его состоянием.

1) крупинка соли; а) поликристаллическое состояние;

2) смола; б) монокристаллическое состояние;

3) кусочек сахара-рафинада в) аморфное состояние