Вещество

Опыты

0/4

Выберите опыт: модель подготовит вещество, а вы нагревайте его и следите за графиком и приборами.

Нагрев

0,0 с
Мощность горелкисредняя

Время в модели сжато: нагрев до плавления занимает около 10 секунд для любого вещества. Модель упрощена.

Нагреваем кристалл

Твёрдое
Частицы колеблются около своих узлов
ГОРЕЛКА −+ тока нет 20 °C
Температура вещества20 °Cтвёрдое
В узлах решёткиионы
Связь между частицамиионная
Прочность решётки

График нагревания t(время)

температураt плавления

У кристалла на графике есть площадка: пока решётка разрушается, температура не меняется. Для меди, йода и стекла значения t пл приближённые.

Что происходит

Журнал

    1

    Кристаллические и аморфные вещества

    нагрейте оба

    Представим, что атомы, ионы и молекулы в твёрдом веществе не свалены в кучу, а стоят аккуратно и повторяются — как плитка в ванной или соты у пчёл. Такой порядок и есть кристаллическая решётка.

    Кристаллические вещества — частицы расположены правильно и повторяются, образуют кристаллическую решётку. Есть строго определённая температура плавления.
    Аморфные вещества — строгого порядка нет, решётки нет. При нагревании они постепенно размягчаются, чёткой температуры плавления нет.
    КристаллическиеАморфные
    сера, алмаз, горный хрусталь (кварц), поваренная соль, лёд, йод, сахарстекло, шоколад, пластилин, жевательная резинка

    ИграРазложите вещества: кристаллическое или аморфное? Нажмите на карточку, потом на группу.
    !
    Ловушка ЕНТ

    Шоколад, пластилин и жевательная резинка — аморфные. Вопрос «какой у них тип решётки» не имеет ответа: правильный ответ — решётки нет.

    2

    Кристаллическая решётка и её узлы

    наведите на узел

    Узел — точка решётки, занятая частицей. Какая частица стоит в узле, такой тип решётки и получается.

    Кристаллическая решётка — структура с геометрически упорядоченным расположением частиц в определённых точках пространства. Проще говоря — «архитектура» вещества.
    Узлы решётки — точки, в которых находятся частицы кристалла: атомы, молекулы или ионы.

    Главная цепочка темы: что стоит в узлах → какая между частицами связь → насколько трудно её разорвать → твёрдость, температура плавления и летучесть.

    ЗапомнитеТипов решёток ровно четыре: ионная, атомная, молекулярная, металлическая. «Аморфное вещество» — не пятый тип, а отсутствие решётки.
    ИграРасставьте звенья главной цепочки темы по порядку.
    3

    Ионная и атомная решётки

    сдвиньте слой

    Ионная решётка. В узлах — готовые ионы. Катионами могут быть только металлы, анионами — неметаллы или кислотные остатки. Между разноимёнными зарядами — сильное притяжение, связь ионная.

    Свойства: высокая твёрдость и прочность, но хрупкость; тугоплавкость, нелетучесть. Многие растворяются в воде, а их расплав проводит ток — ионы получают возможность двигаться.

    Почему ионный кристалл хрупкийСдвинем слой на один шаг — напротив катионов окажутся катионы, напротив анионов анионы. Одноимённые заряды отталкиваются, и кристалл раскалывается. Металл в такой ситуации просто гнётся.

    Атомная решётка. В узлах — только атомы, связанные ковалентной связью (полярной или неполярной). Весь кристалл — фактически одна огромная молекула, разорвать её очень трудно.

    Свойства: очень высокая твёрдость и прочность, очень высокая температура плавления (алмаз — около 3500 °C, графит — около 2500 °C), практически нерастворимы в воде.

    Один элемент — две решёткиАлмаз и графит — оба из атомов углерода, но собраны по-разному: алмаз — жёсткий объёмный каркас, графит — слои. Алмаз режет стекло, графит оставляет след на бумаге.
    !
    Ловушка ЕНТ

    SiO₂ (кварц, песок, горный хрусталь) состоит из двух неметаллов, но решётка у него атомная, а не молекулярная: плавится при 1713 °C.

    !
    Ловушка ЕНТ

    Графит мягкий, но его решётка тоже атомная: слабо держатся только слои, а сами слои построены прочными ковалентными связями.

    4

    Молекулярная и металлическая решётки

    нагрейте и подключите ток

    Молекулярная решётка. В узлах — молекулы. Внутри молекулы связь ковалентная и прочная (неполярная у простых веществ, полярная у сложных), а между молекулами притяжение слабое.

    Сублимация (возгонка) — переход вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное, минуя жидкое. Так ведут себя йод и «сухой лёд».

    Свойства: малая твёрдость, низкие температуры плавления и кипения, высокая летучесть; при комнатной температуре многие такие вещества — газы и жидкости.

    !
    Ловушка ЕНТ

    Прочная связь внутри молекулы не делает кристалл прочным. Твёрдость и t пл определяет то, что между частицами в узлах, а не то, что внутри них.

    Металлическая решётка. В узлах — атомы и катионы металла («атом-ионы»), между узлами свободно перемещаются отданные электроны — электронный газ. Связь металлическая.

    Свойства: металлический блеск, электрическая и тепловая проводимость, ковкость и пластичность. Всё это — потому что электроны свободны, а слои катионов могут сдвигаться, не разрушая связь.

    Как отличить от ионнойМеталл проводит ток в твёрдом виде — работают электроны. Ионное вещество — только в расплаве или растворе — работают ионы.
    Упаковка катионовНаведите на ячейку — увидите примеры металлов.
    5

    Тип решётки → свойства вещества

    наведите на строку
    Тип решёткиВ узлахСвязьТвёрдость и t плПримеры
    Ионнаяионыионнаятвёрдые и хрупкие, тугоплавкие, нелетучиеNaCl, CaO, NaOH, CaF₂, CsCl
    Атомнаяатомыковалентнаяочень твёрдые, очень тугоплавкие, нерастворимыеалмаз C, Si, B, SiO₂, SiC
    Молекулярнаямолекулыковалентная внутри молекул, слабое притяжение между нимимягкие, легкоплавкие, летучиеI₂, CO₂, H₂O (лёд), P₄, S₈, сахар
    Металлическаякатионы и электронный газметаллическаяблеск, проводимость, ковкостьCu, Fe, Al, любые металлы и сплавы

    Алгоритм: тип решётки по формуле

    Проверяйте шаги именно в этом порядке: первый подходящий шаг и даёт ответ.

    Определитель: какая решётка?

    0 из 0

    ИграРазложите вещества по типам решёток. Осторожно: одно вещество — аморфное.
    6

    Аллотропия и аллотропные модификации

    выберите элемент
    Аллотропия — существование двух и более простых веществ, образованных одним и тем же химическим элементом. От греческих «аллос» — другой и «тропос» — поворот, свойство.
    Аллотропная модификация (видоизменение) — каждое из таких простых веществ. Модификации различаются строением, а значит — и свойствами.

    ЗапомнитеФосфор связывает обе части темы: белый фосфор P₄ — молекулярная решётка, красный и чёрный — атомная.
    ИграКакие пары — аллотропные модификации, а какие нет?
    !
    Ловушка ЕНТ

    Аллотропные модификации — разные простые вещества, изотопы — разные атомы одного элемента. Алмаз и графит — модификации, протий и дейтерий — изотопы.

    За 30 секундТвёрдые вещества: кристаллические (решётка, чёткая t пл) и аморфные (решётки нет). Ионная: ионы — твёрдые, хрупкие, расплав проводит ток. Атомная: атомы, ковалентная связь — самые твёрдые и тугоплавкие. Молекулярная: молекулы со слабым притяжением — мягкие, летучие. Металлическая: катионы и электронный газ — блеск, проводимость, ковкость. Аллотропия: O₂ и O₃; алмаз, графит, карбин, фуллерен; сера ромбическая, моноклинная, пластическая; фосфор белый (молекулярная), красный и чёрный (атомная).

    Модели и схемы упрощены для обучения.