Назад Вперед
Увага! Попередній перегляд слайдів використовується виключно для ознайомлення та може не давати уявлення про всі можливості презентації. Якщо вас зацікавила ця робота, будь ласка, завантажте повну версію.
Тип уроку: Комбінований.
Основна мета уроку: Дати учням конкретні уявлення про аморфні та кристалічні речовини, типи кристалічних грат, встановити взаємозв'язок між будовою та властивостями речовин.
Завдання уроку.
Освітня: сформувати поняття про кристалічний та аморфний стан твердих тіл, ознайомити учнів з різними типами кристалічних грат, встановити залежність фізичних властивостей кристала від характеру хімічного зв'язку в кристалі та типу кристалічної решітки, дати учням основні уявлення про вплив природи хімічних зв'язків та тип властивості речовини, дати учням уявлення про закон сталості складу.
Виховна: продовжити формування світогляду учнів, розглянути взаємний вплив компонентів цілого- структурних частинок речовин, у яких виникають нові властивості, виховувати вміння організувати свою навчальну працю, дотримуватися правил роботи у колективі.
Розвиваюча: розвивати пізнавальний інтерес школярів, використовуючи проблемні ситуації; удосконалювати вміння учнів встановлювати причинно-наслідкову залежність фізичних властивостей речовин від хімічного зв'язку та типу кристалічних ґрат, передбачати тип кристалічних ґрат на основі фізичних властивостей речовини.
Обладнання: Періодична система Д.І.Менделєєва, колекція "Метали", неметали: сірка, графіт, червоний фосфор, кисень; Презентація “Кристалічні грати”, моделі кристалічних грат різних типів (кухонної солі, алмазу та графіту, вуглекислого газу та йоду, металів), зразки пластмас та виробів з них, скло, пластилін, смоли, віск, жувальна гумка, шоколад, комп'ютер, мультимедійна установка, відеодосвід “Вигон бензойної кислоти”.
Хід уроку
1. Організаційний момент.
Вчитель вітає учнів, фіксує відсутніх.
Потім повідомляє тему уроку та мету уроку. Учні записують тему уроку у зошит. (Cлайд 1, 2).
2. Перевірка домашнього завдання
(2 учні біля дошки: Визначити вид хімічного зв'язку для речовин із формулами:
1) NaCl, CO 2 , I 2; 2) Na, NaOH, H 2 S (записують відповідь на дошці та включаються до опитування).
3. Аналіз ситуації.
Що вивчає хімія? Відповідь: Хімія - це наука про речовини, їх властивості та перетворення речовин.
Що ж таке речовина? Відповідь: Речовина – це те, з чого складається фізичне тіло. (Cлайд 3).
Вчитель: Які агрегатні стани речовин ви знаєте?
Відповідь: Існує три агрегатні стани: твердий, рідкий та газоподібний. (Cлайд 4).
Вчитель: Наведіть приклади речовин, які за різних температур можуть існувати у всіх трьох агрегатних станах.
Відповідь: Вода. За звичайних умов вода знаходиться в рідкому стані, при зниженні температури нижче 0 0 С вода переходить у твердий стан - лід, а при підвищенні температури до 100 0 С ми отримаємо водяну пару (газоподібний стан).
Вчитель (доповнення): Будь-яку речовину можна отримати у твердому, рідкому та газоподібному вигляді. Крім води – це метали, які за нормальних умов перебувають у твердому стані, при нагріванні починають розм'якшуватися, і за певної температури (t пл) переходять у рідкий стан - плавляться. За подальшого нагрівання, до температури кипіння, метали починають випаровуватися, тобто. переходити у газоподібний стан. Будь-який газ можна перевести в рідкий і твердий стан, знижуючи температуру: наприклад, кисень, який при температурі (-194 0 С) перетворюється на рідину блакитного кольору, а при температурі (-218,8 0 С) твердне в снігоподібну масу, що складається з кристалів синього кольору. Сьогодні на уроці ми розглядатимемо твердий стан речовини.
Вчитель: Назвіть, які тверді речовини у вас на столах.
Відповідь: Метали, пластилін, кухонна сіль: NaCl, графіт.
Як ви думаєте? Яка з цих речовин зайва?
Відповідь: Пластилін.
Вчитель: Чому?
Робляться припущення. Якщо учні не можуть, то за допомогою вчителя приходять до висновку, що пластилін на відміну від металів і хлориду натрію не має певної температури плавлення - він (пластилін) поступово розм'якшується і переходить у текучий стан. Такий, наприклад, шоколад, що тане в роті, або жувальна гумка, а також скло, пластмаси, смоли, віск (при поясненні вчитель демонструє класу зразки цих речовин). Такі речовини називають аморфними. (слайд 5), а метали та хлорид натрію - кристалічні. (Cлайд 6).
Таким чином, розрізняють два види твердих речовин : аморфні та кристалічні. (Слайд7).
1) У аморфних речовин немає певної температури плавлення та розташування частинок у них строго не впорядковано.
Кристалічні речовини мають певну температуру плавлення і, головне, характеризуються правильним розташуванням частинок, з яких вони побудовані: атомів, молекул та іонів. Ці частинки розташовані в строго визначених точках простору, і якщо ці вузли з'єднати прямими лініями, то утворюється просторовий каркас - кристалічні грати.
Вчитель задає проблемні питання
Як пояснити існування твердих речовин з різними властивостями?
2) Чому кристалічні речовини при ударі розколюються у певних площинах, а аморфні речовини цією властивістю не мають?
Вислухати відповіді учнів та підвести їх до висновку:
Властивості речовин у твердому стані залежать від типу кристалічних ґрат (передусім від того, які частинки знаходяться у її вузлах), що, у свою чергу, обумовлено типом хімічного зв'язку в даній речовині.
Перевірка домашнього завдання:
1) NaCl - іонний зв'язок,
СО 2 – ковалентний полярний зв'язок
I 2 – ковалентний неполярний зв'язок
2) Na - металевий зв'язок
NаОН - іонний зв'язок між Na + іОН - (Про і Н ковалентний)
Н 2 S – ковалентна полярна
Фронтальне опитування.
- Який зв'язок називається іонним?
- Який зв'язок називається ковалентним?
- Який зв'язок називається ковалентним полярним? неполярною?
- Що називається електронегативністю?
Висновок: Простежується логічна послідовність, взаємозв'язок явищ у природі: Будова атома->ЕО->Види хімічного зв'язку->Тип кристалічної решітки->Властивості речовин . (Слайд 10).
Вчитель: Залежно від виду частинок та від характеру зв'язку між ними розрізняють чотири типи кристалічних грат: іонні, молекулярні, атомні та металеві. (Cлайд 11).
Результати оформлюються в наступну таблицю-зразок таблиці в учнів на парті. (Див. Додаток 1). (Cлайд 12).
Іонні кристалічні грати
Як ви думаєте? Для речовин із яким видом хімічного зв'язку буде характерний такий вид грат?
Відповідь: Для речовин з іонним хімічним зв'язком буде характерна іонна решітка.
Вчитель: Які частинки будуть у вузлах решітки?
Відповідь: Іони.
Які частинки називаються іонами?
Відповідь: Іони є частинками, що мають позитивний або негативний заряд.
Які іони бувають за складом?
Відповідь: Прості та складні.
Демонстрація - модель кристалічних ґрат хлориду натрію (NaCl).
Пояснення вчителя: У вузлах кристалічних ґрат хлориду натрію знаходяться іони натрію та хлору.
У кристалах NaCl окремих молекул хлориду натрію немає. Весь кристал слід розглядати як гігантську макромолекулу, що складається з рівного числа іонів Na + і Cl - , Na n Cl n де n - велике число.
Зв'язки між іонами у такому кристалі дуже міцні. Тому речовини з іонними гратами мають порівняно високу твердість. Вони тугоплавкі, нелеткі, тендітні. Розплави їх проводять електричний струм (чому?), Легко розчиняються у воді.
Іонні сполуки - це бінарні сполуки металів (I А та II A), солі, луги.
Атомні кристалічні грати
Демонстрація кристалічних грат алмазу та графіту.
В учнів на столі зразки графіту.
Вчитель: Які частинки будуть у вузлах атомної кристалічної решітки?
Відповідь: У вузлах атомних кристалічних ґрат знаходяться окремі атоми.
Вчитель: Який хімічний зв'язок між атомами виникатиме?
Відповідь: Ковалентний хімічний зв'язок.
Пояснення вчителя.
Справді, у вузлах атомних кристалічних ґрат знаходяться окремі атоми, пов'язані між собою ковалентними зв'язками. Так як атоми, подібно до іонів, можуть по-різному розташовуватися в просторі, то утворюються кристали різної форми.
Атомні кристалічні грати алмазу
У цих ґратах молекули відсутні. Весь кристал слід розглядати, як гігантську молекулу. Прикладом речовин з таким типом кристалічних решіток можуть бути алотропні модифікації вуглецю: алмаз, графіт; також бір, кремній, червоний фосфор, германій. Запитання: Які ці речовини за складом? Відповідь: Прості за складом.
Атомні кристалічні грати мають як прості, а й складні. Наприклад, оксид алюмінію, оксид кремнію. Всі ці речовини мають дуже високі температури плавлення (у алмазу понад 3500 0 С), міцні та тверді, нелеткі, практично нерозчинні в рідинах.
Металеві кристалічні грати
Вчитель: Хлопці, у вас на столах є колекція металів, розглянемо ці зразки.
Питання: Який хімічний зв'язок характерний для металів?
Відповідь: Металева. Зв'язок у металах між позитивними іонами у вигляді узагальнених електронів.
Запитання: Які загальні фізичні властивості для металів характерні?
Відповідь: Блиск, електропровідність, теплопровідність, пластичність.
Питання: Поясніть, у чому причина того, що така кількість різноманітних речовин має однакові фізичні властивості?
Відповідь: Метали мають єдину будову.
Демонстрація моделей кристалічних ґрат металів.
Пояснення вчителя.
Речовини з металевим зв'язком мають металеві кристалічні грати.
У вузлах таких ґрат знаходяться атоми і позитивні іони металів, а в обсязі кристала вільно переміщуються валентні електрони. Електрони електростатично притягують позитивні іони металів. Цим пояснюється стабільність ґрат.
Молекулярні кристалічні грати
Вчитель демонструє та називає речовини: йод, сірка.
Запитання: Що поєднує ці речовини?
Відповідь: Ці речовини є неметалами. Прості за складом.
Питання: Який хімічний зв'язок усередині молекул?
Відповідь: Хімічний зв'язок усередині молекул ковалентний неполярний.
Питання: Які фізичні властивості їм характерні?
Відповідь: Летючі, легкоплавкі, малорозчинні у воді.
Вчитель: Давайте порівняємо властивості металів та неметалів. Учні відповідають, що характеристики принципово відрізняються.
Запитання: Чому властивості неметалів сильно відрізняються від властивостей металів?
Відповідь: У металів зв'язок металевий, а у неметалів ковалентний неполярний.
Отже, і тип решітки інший. Молекулярна.
Запитання: Які частинки знаходяться у вузлах ґрат?
Відповідь: Молекули.
Демонстрація кристалічних грат вуглекислого газу та йоду.
Пояснення вчителя.
Молекулярні кристалічні грати
Як бачимо, молекулярні кристалічні грати можуть мати не тільки тверді простіречовини: благородні гази, H 2 ,O 2 ,N 2 , I 2 , O 3 , білий фосфор Р 4 , а також складні: тверда вода, тверді хлороводень та сірководень. Більшість твердих органічних сполук мають молекулярні кристалічні ґрати (нафталін, глюкоза, цукор).
У вузлах ґрат знаходяться неполярні або полярні молекули. Незважаючи на те, що атоми всередині молекул пов'язані міцними ковалентними зв'язками, між самими молекулами діють слабкі сили міжмолекулярної взаємодії.
Висновок:Речовини неміцні, мають малу твердість, низьку температуру плавлення, летючі, здатні до сублімації.
Питання : Який процес називається сублімацією чи сублімацією?
Відповідь : Перехід речовини з твердого агрегатного стану відразу в газоподібний, минаючи рідкий, називається сублімацією або сублімацією.
Демонстрація досвіду: сублімація бензойної кислоти (відеоопит).
Робота із заповненою таблицею.
Додаток 1. (Слайд 17)
Кристалічні грати, вид зв'язку та властивості речовин
| Тип решітки | Види частинок у вузлах грат |
Вид зв'язку між частинками | Приклади речовин | Фізичні властивості речовин |
| Іонна | Іони | Іонна – зв'язок міцний | Солі, галогеніди (IA,IIA),оксиди та гідроксиди типових металів | Тверді, міцні, нелеткі, тендітні, тугоплавкі, багато розчинні у воді, розплави проводять електричний струм |
| Атомна | Атоми | 1. Ковалентна неполярна - зв'язок дуже міцний 2. Ковалентна полярна - зв'язок дуже міцний |
Прості речовина: алмаз(C), графіт(C), бор(B), кремній(Si).
Складні речовини: оксид алюмінію (Al 2 O 3), оксид кремнію (IY)-SiO 2 |
Дуже тверді, дуже тугоплавкі, міцні, нелеткі, не розчиняються у воді |
| Молекулярна | Молекули | Між молекумі-слабкі сили міжмолекулярного тяжіння, а ось усередині молекулміцний ковалентний зв'язок | Тверді речовини при особливих умовах, які при звичайних - гази або рідини (Про 2 ,Н 2 ,Cl 2 ,N 2 ,Br 2 , H 2 O, CO 2 HCl); сірка, білий фосфор, йод; органічні речовини |
Неміцні, леткі, легкоплавкі, здатні до сублімації, мають невелику твердість |
| Металева | Атом-іони | Металеварізна міцність | Метали та сплави | Ковкі, мають блиск, пластичність, тепло- і електропровідність. |
Питання: Який тип кристалічних ґрат з розглянутих вище не зустрічається в простих речовинах?
Відповідь: Іонні кристалічні грати.
Питання: Які кристалічні ґрати характерні для простих речовин?
Відповідь: Для простих речовин-металів-металеві кристалічні грати; для неметалів – атомна або молекулярна.
Робота з Періодичною системою Д.І.Менделєєва.
Запитання: Де в Періодичній системі знаходяться елементи-метали і чому? Елементи-неметали та чому?
Відповідь: Якщо провести діагональ від бору до астату, то в нижньому лівому кутку цієї діагоналі будуть знаходитися елементи-метали, т.к. на останньому енергетичному рівні вони містять від одного до трьох електронів. Це елементи I A, II A, III A (крім бору), а також олово та свинець, сурма та всі елементи побічних підгруп.
Елементи-неметали знаходяться у верхньому правому кутку від цієї діагоналі, т.к. на останньому енергетичному рівні містять від чотирьох до восьми електронів. Це елементи IY A, Y A, YI A, YII A, YIII A та бор.
Вчитель: Давайте знайдемо елементи неметали, у яких прості речовини мають атомні кристалічні грати (Відповідь: С, В, Si) та молекулярну ( Відповідь: N, S, O , галогени та благородні гази ).
Вчитель: Сформулюйте висновок, як можна визначити тип кристалічних ґрат простої речовини залежно від положення елементів у Періодичній системі Д.І.Менделєєва.
Відповідь: Для елементів-металів, які знаходяться в I A, II A, IIIA (крім бору), а також олова та свинцю, та всіх елементів побічних підгруп у простій речовині тип решітки-металічна.
Для елементів-неметалів IY A і бору в простій речовині кристалічна решітка атомна; а у елементів Y A, YI A, YII A, YIII A у простих речовинах кристалічні грати молекулярні.
Продовжуємо працювати із заповненою таблицею.
Вчитель: Подивіться уважно на таблицю. Яка закономірність простежується?
Уважно слухаємо відповіді учнів, після чого разом із класом робимо висновок:
Існує така закономірність: якщо відома будова речовин, то можна передбачити їх властивості, або навпаки: якщо відомі властивості речовин, то можна визначити будову. (Слайд 18).
Вчитель: Подивіться уважно на таблицю. Яку ще класифікацію речовин ви можете запропонувати?
Якщо учням важко, то вчитель пояснює, що речовини можна поділити на речовини молекулярної та немолекулярної будови. (Слайд 19).
Речовини молекулярної будови складаються з молекул.
Речовини немолекулярної будови складаються з атомів, іонів.
Закон сталості складу
Вчитель: Сьогодні ми познайомимося з одним із основних законів хімії. Це закон сталості складу, який відкрили французьким хіміком Ж.Л.Прустом. Закон справедливий лише для речовин молекулярного будови. В даний час закон читається так: "Молекулярні хімічні сполуки незалежно від способу їх отримання мають постійний склад та властивості". Але для речовин із немолекулярною будовою цей закон не завжди справедливий.
Теоретичне та практичне значення закону полягає в тому, що на його основі склад речовин можна виразити за допомогою хімічних формул (для багатьох речовин немолекулярної будови хімічна формула показує склад не реально існуючої, а умовної молекули).
Висновок: хімічна формула речовини містить у собі велику інформацію.(Cлайд 21)
Наприклад, SO 3:
1. Конкретна речовина – сірчаний газ, або оксид сірки (YI).
2. Тип речовини - складне; клас – оксид.
3. Якісний склад – складається з двох елементів: сірки та кисню.
4. Кількісний склад - молекула складається з 1 атома сірки та 3 атомів кисню.
5. Відносна молекулярна маса - M r (SO 3) = 32 + 3 * 16 = 80.
6. Молярна маса – М(SO 3) = 80 г/моль.
7. Багато іншої інформації.
Закріплення та застосування отриманих знань
(Слайд 22, 23).
Гра в хрестики-нуліки: закресліть по вертикалі, горизонталі, діагоналі речовини, що мають однакову кристалічну решітку.
Рефлексія.
Вчитель ставить запитання: “Хлопці, що нового ви дізналися на уроці?”.
Підбиття підсумків заняття
Вчитель: Хлопці, давайте підіб'ємо основні підсумки нашого уроку - дайте відповідь на запитання.
1. Які класифікації речовин ви дізналися?
2. Як ви розумієте термін кристалічні грати.
3. Які типи кристалічних ґрат ви тепер знаєте?
4. Про яку закономірність будови та властивостей речовин ви дізналися?
5. У якому агрегатному стані речовини мають кристалічні ґрати?
6. З яким основним законом хімії ви познайомилися на уроці?
Домашнє завдання: §22, конспект.
1. Складіть формули речовин: хлорид кальцію, оксид кремнію (IY), азот, сірководень.
Визначте тип кристалічних ґрат і спробуйте прогнозувати: які мають бути температури плавлення у цих речовин.
2. Творче завдання -> скласти питання до параграфу.
Вчитель дякує за урок. Виставляє позначки учням.
У воді
35,9 г/100 мл (+25 °C)
39,1 г/100 мл (+100 °C)
Октаедральна (Cl -)
Кристал хлориду натрію
Хлорід натріюабо хлористий натрій(NaCl) - натрієва сіль соляної кислоти. Відомий у побуті під назвою кухонної солі, основним компонентом якої є. Хлорид натрію у значній кількості міститься в морській воді, надаючи їй солоний смак. ]. Зустрічається у природі як мінералу галита (кам'яної солі). Чистий хлорид натрію є безбарвними кристалами, але з різними домішками його колір може приймати блакитний, фіолетовий, рожевий, жовтий або сірий відтінок.
Знаходження в природі та виробництво
У природі хлорид натрію зустрічається у вигляді мінералу галіту, який утворює поклади кам'яної солі серед осадових гірських порід, прошарку та лінзи на берегах солоних озер та лиманів, соляні кірки у солончаках та на стінках кратерів вулканів та у сольфатарах. Величезна кількість хлориду натрію розчинена у морській воді. Світовий океан містить 4×10 15 тонн NaCl, тобто з кожної тонни морської води можна отримати в середньому 1,3 кг хлориду натрію. Сліди NaCl постійно містяться в атмосфері внаслідок випаровування бризок морської води. У хмарах на висоті півтора кілометра 30% крапель, більших за 10 мкм за розміром, містять NaCl. Також його знайдено у кристалах снігу.
Найбільш ймовірно, що перше знайомство людини з сіллю сталося в лагунах теплих морів або на соляних озерах, де на мілководді солона вода інтенсивно випаровувалась під дією високої температури та вітру, а в осаді накопичувалася сіль. За образним висловом Піфагора, «сіль була народжена благородними батьками: сонцем і морем».
Галіт
У природі хлорид натрію найчастіше зустрічається як мінералу галита. Він має гранецентровані кубічні грати і містить 39,34%, 60,66%. Іншими хімічними елементами, що входять до складу домішок, є: , , , , , , , , , , , , , , , , . Щільність 2,1-2, 2 г/см³, а твердість за шкалою Мооса – 2. Безбарвний прозорий мінерал зі скляним блиском. Поширений мінерал солоносних товщ. Утворюється при осадженні в замкнутих водоймах, а також продукт згону на стінках кратерів вулканів. Складає пласти в осадових породах лагунних та морських фацій, штокоподібні тіла в соляних куполах тощо.
Кам'яна сіль
Кам'яною сіллю називають осадову гірську породу з групи евапоритів, що складається більш ніж на 90% галита. Галіт також часто називають кам'яною сіллю. Ця осадова гірська порода може бути безбарвною або сніжно-білою, але частіше вона пофарбована домішками глин, тальку (сірий колір), оксидами та гідроксидами заліза (жовтий, оранжевий, рожевий, червоний), бітумами (бура). Кам'яна сіль містить хлориди та сульфати натрію, калію, магнію та кальцію, броміди, іодиди, борати, гіпс, домішки карбонатно-глинистого матеріалу, доломіту, анкериту, магнезиту, бітумів і так далі.
За умовами формування родовищ кам'яну сіль поділяють на такі види:
- розсоли сучасних соляних басейнів
- соляні підземні води
- поклади мінеральних солей сучасних соляних басейнів
- копалини поклади (найважливіші для промисловості).
Морська сіль
Морська сіль є сумішшю солей (хлориди, карбонати, сульфати і т. д.), що утворюється при повному випаровуванні морської води. Середній вміст солей у морській воді становить:
Очищена кристалічна морська сіль
При випаровуванні морської води при температурі від +20 до +35 °C в осаді спочатку кристалізуються найменш розчинні солі - карбонати кальцію та магнію та сульфат кальцію. Потім випадають більш розчинні сульфати натрію та магнію, хлориди натрію, калію та магнію, і після них - сульфати калію та магнію. Послідовність кристалізації солей і склад осаду може дещо змінюватись в залежності від температури, швидкості випаровування та інших умов. У промисловості морську сіль одержують із морської води, в основному методом звичайного випарювання. Вона відрізняється від кам'яної солі значно більшим вмістом інших хімічних солей, мінералів та різних мікроелементів, насамперед йоду, калію, магнію та марганцю. Відповідно, вона відрізняється від хлориду натрію і до смаку - гірко-солоний присмак їй надають солі магнію. Вона використовується в медицині: при лікуванні шкірних захворювань, таких як псоріаз. Як лікувальна речовина в аптечній та звичайній торговельній мережі, поширеним продуктом є сіль з Мертвого моря. В очищеному вигляді цей вид солі також пропонується в продуктовій торговій мережі - як натуральна і багата на йод харчова.
Поклади
Поклади кам'яної солі знайдено переважають у всіх геологічних системах. Найважливіші з них зосереджені в кембрійських, девонських, пермських та третинних відкладах. Кам'яна сіль складає потужні пластові поклади та ядра склепінчастих структур (соляних куполів і штоків), утворює прошарки, лінзи, гнізда та вкраплення в інших породах. Серед озерних родовищ Росії найбільші - Ельтонське, Баскунчак у Прикаспії, Кучукське озеро, Кулундинське озеро, Ебейти та інші озера в Західному Сибіру.
Виробництво
У давнину технологія видобутку солі полягала в тому, що соляну рапу (розчин) витягували кінським приводом із шахт, які називалися «колодцями» або «вікнами», і були досить глибокими – 60-90 м. Вилучений сольовий розчин виливали в особливий резервуар творило, Звідки вона через отвори стікала в нижній резервуар, і системою жолобів подавалася в дерев'яні башти. Там її розливали у великі чани, де сіль виварювали.
На Русі помори виварювали сіль узбережжя Білого моря і називали її морянка. У 1137 року новгородський князь Святослав визначив податку соляні варниці :
Біломорської сіллю, яка називається «морянкою», торгували по всій Російській імперії до початку XX століття, поки її не витіснила дешевша поволзька сіль.
Сучасний видобуток хлориду натрію механізований та автоматизований. Сіль масово видобувається випарюванням морської води (тоді її називають морською сіллю) або розсолу з інших ресурсів, таких як соляні джерела та соляні озера, а також розробкою соляних шахт та видобутком кам'яної солі.
Для видобутку хлориду натрію з морської води необхідні умови спекотного клімату з низькою вологістю повітря, наявність значних низовинних територій, що лежать нижче рівня моря, або затоплюваних припливом, слабка водопроникність грунту випарних басейнів, мала кількість опадів протягом сезону активного випаровування, відсутність впливу пресних та наявність розвиненої транспортної інфраструктури.
Світове виробництво солі у 2009 році оцінюється у 260 мільйонів тонн. Найбільшими світовими виробниками є Китай (60,0 млн. тонн), США (46,0 млн. тонн), Німеччина (16,5 млн. тонн), Індія (15,8 млн. тонн) і Канада (14 млн. тонн).
Застосування
У харчовій промисловості та кулінарії
Сіль кухонна
У харчовій промисловості та кулінарії використовують хлорид натрію, чистота якого має бути не менше 97 %. Його застосовують як смакову добавку та для консервування харчових продуктів. Такий хлорид натрію має товарну назву кухонна сіль, Іноді також вживаються назви харчова, їдальня, а також уточнення назви залежно від її походження - кам'яна, морська, і за складом добавок - йодована, фторована і т. д. Така сіль є кристалічним сипучим продуктом із солоним смаком без присмаку, без запаху (за винятком йодованої солі), у якому не допускаються сторонні домішки, не пов'язані з методом добування солі. Крім хлориду натрію, кухонна сіль містить невелику кількість солей кальцію, магнію, калію, які надають їй гігроскопічності та жорсткості. Чим менше цих домішок у солі, тим вища її якість.
Виділяють сорти: екстра, вищий, перший та другий. Масова частка хлористого натрію в сортах, %:
- екстра - щонайменше 99,5;
- вищий – 98,2;
- перший – 97,5;
- другий – 97,0.
Масова частка вологи у виварювальній солі сорту «екстра» 0,1%, у вищому сорті - 0,7%. Допускають добавки йодиду калію (йодистого калію), йодату калію, фторидів калію та натрію. Масова частка йоду повинна становити (40,0 ± 15,0) × 10 -4 %, фтору (25,0 ± 5,0) × 10 -3 %. Колір екстра та вищого сортів - білий, проте для першого і другого допускається сірий, жовтуватий, рожевий та блакитний відтінки залежно від походження солі. Харчову кухонну сіль виробляють меленою та сіяною. За розміром зерен мелену сіль поділяють на номери: 0, 1, 2, 3. Чим більший номер, тим більше зерна солі.
У кулінарії хлорид натрію споживають як найважливішу приправу. Сіль має характерний смак, без якого їжа здається людині прісною. Така особливість солі зумовлена фізіологією людини. Однак часто люди споживають солі більше, ніж потрібно для фізіологічних процесів.
У комунальному господарстві. Технічна сіль
Взимку хлорид натрію, змішаний з іншими солями, піском або глиною – так звана технічна сіль – застосовується як антифриз проти ожеледиці. Нею посипають тротуари, хоча це негативно впливає на шкіряне взуття та технічний стан автотранспорту через корозійні процеси.
Регенерація Nа-катіонітових фільтрів
N-катіонітові фільтри широко застосовуються в установках пом'якшення води всіх потужностей при водопідготовці. Катіонітним матеріалом на сучасних водопідготовчих установках служать в основному глауконіт, полімерні іонообмінні смоли та сульфовані вугілля. Найбільш поширені сульфокатіонітні іонообмінні смоли.
Регенерацію Nа-катіонітових фільтрів здійснюють 6-10%-м розчином кухонної солі, в результаті катіоніт перекладається Na-форму, регенерується. Реакції йдуть за рівняннями:
C a R 2 + 2 N a C l → 2 N a R + C a C l 2 (\displaystyle (\mathsf (CaR_(2)+2NaCl\rightarrow 2NaR+CaCl_(2)))) M g R 2 + 2 N a C l → 2 N a R + M g C l 2 (\displaystyle (\mathsf (MgR_(2)+2NaCl\rightarrow 2NaR+MgCl_(2))))Хімічна промисловість
Сіль, поряд з кам'яним вугіллям, вапняками та сіркою, утворює «велику четвірку» продуктів мінеральної сировини, які є найважливішими для хімічної промисловості. З неї одержують соду, хлор, соляну кислоту, гідроксид натрію, сульфат натрію та металевий натрій. Крім цього сіль використовується також для промислового отримання легкорозчинного у воді натрію хлорату, який є засобом для знищення бур'янів. Сумарне рівняння реакції електролізу гарячого розчину хлориду натрію:
N a C l + 3 H 2 O → N a C l O 3 + 3 H 2 (\displaystyle (\mathsf (NaCl+3H_(2)O\rightarrow NaClO_(3)+3H_(2))))Одержання хлору та гідроксиду натрію
- на катоді як побічний продукт виділяється водень внаслідок відновлення іонів H + , утворених внаслідок електролітичної дисоціації води:
- оскільки (внаслідок практично повної електролітичної дисоціації NaCl), хлор у розчині знаходиться у вигляді хлорид-іонів, вони окислюються на аноді до вільного хлору у вигляді газу:
- сумарна реакція:
Як видно із рівняння сумарної реакції, ще одним продуктом є гідроксид натрію. Витрата електроенергії на 1 т хлору становить приблизно 2700 кВт × год. Отриманий хлор при підвищеному тиску зріджується в жовту рідину вже за нормальної температури.
Якщо між анодом і катодом немає діафрагми, розчинений у воді хлор починає реагувати з гідроксидом натрію, утворюючи хлорид і гіпохлорит натрію NaClO :
2 N a O H + C l 2 → N a C l + N a O C l + H 2 O (\displaystyle (\mathsf (2NaOH+Cl_(2)\rightarrow NaCl+NaOCl+H_(2)O))) Na + + e − → Na (H g) (\displaystyle (\mathsf (Na^(+)+e^(-)\rightarrow Na_((Hg))))))Амальгаму потім розкладають гарячою водою з утворенням гідроксиду натрію і водню, а ртуть перекачують насосом назад в електролізер:
2 N a (H g) + 2 H 2 O → 2 N a O H + H 2 (\displaystyle (\mathsf (2Na_((Hg))+2H_(2)O\rightarrow 2NaOH+H_(2))))Сумарна реакція процесу така сама, як і у випадку діафрагмового методу.
Одержання металевого натрію
Металевий натрій одержують електролізом розплаву хлориду натрію. Відбуваються такі процеси:
- на катоді виділяється натрій:
- на аноді виділяється хлор (як побічний продукт):
- сумарна реакція:
Ванна електролізера складається із сталевого кожуха з футеровкою, графітового анода та кільцевого залізного катода. Між катодом та анодом розташовується сітчаста діафрагма. Для зниження температури плавлення NaCl (+800 °C), електролітом є не чистий хлорид натрію, а його суміш із хлоридом кальцію CaCl 2 (40:60) з температурою плавлення +580 °C. Металевий натрій, який збирається у верхній частині катодного простору, містить до 5 % домішок кальцію, але останній згодом майже повністю відокремлюється, оскільки його розчинність у рідкому натрії при температурі його плавлення (+371 K = 98 °C) становить лише 0,01 %. З витрачанням NaCl його постійно додають у ванну. Витрати електроенергії становлять приблизно 15 кВт × год на 1 кг натрію.
Одержання соляної кислоти та сульфату натрію
Серед багатьох промислових методів отримання соляної кислоти, тобто водного розчину хлороводню (HCl), застосовується реакція обміну між хлоридом натрію та сірчаною кислотою:
N a C l + H 2 S O 4 → N a H S O 4 + H C l (\displaystyle (\mathsf (NaCl+H_(2)SO_(4)\rightarrow NaHSO_(4)+HCl\uparrow ))) N a C l + N a H S O 4 → N a 2 S O 4 + H C l (\displaystyle (\mathsf (NaCl+NaHSO_(4)\rightarrow Na_(2)SO_(4)+HCl\uparrow )))Перша реакція відбувається значною мірою вже за звичайних умов, а за слабкого нагрівання йде майже до кінця. Друга відбувається лише за високих температур. Процес здійснюється у спеціальних механізованих печах великої потужності. Хлороводень, який виділяється, знепилюють, охолоджують та поглинають водою з утворенням соляної кислоти. Як побічний продукт утворюється сульфат натрію Na 2 SO 4 .
Цей метод застосовується також для одержання хлороводню в лабораторних умовах.
Фізичні та фізико-хімічні властивості
Температура плавлення 800,8 °С, кипіння 1465 °С.
Помірно розчиняється у воді, розчинність мало залежить від температури: коефіцієнт розчинності NaCl (у грамах на 100 г води) дорівнює 35,9 за +21 °C і 38,1 за +80 °C. Розчинність хлориду натрію суттєво знижується у присутності хлороводню, гідроксиду натрію, солей – хлоридів металів. Розчиняється в рідкому аміаку, вступає у реакції обміну. У чистому вигляді хлорид натрію не гігроскопічний. Однак сіль часто буває забруднена домішками (переважно іонами Ca 2+ , Mg 2+ та SO2−
4), і така сіль на повітрі сиріє. Кристаллогідрат NaCl · 2H 2 O можна виділити при температурі нижче +0,15 °C.
Суміш подрібненого льоду з дрібним порошком натрію хлориду є ефективним охолоджувачем. Так, суміш 30 г NaCl на 100 г льоду охолоджується до температури −20 °C. Це тому, що водний розчин солі замерзає при температурі нижче 0 °C. Лід, що має температуру близько 0 °C, плавиться в такому розчині, поглинаючи тепло навколишнього середовища.
Діелектрична проникність NaCl - 6,3
Щільність та концентрація водних розчинів NaCl
| Концентрація, % | Концентрація, г/л | Щільність, г/мл |
|---|---|---|
| 1 | 10,05 | 1,005 |
| 2 | 20,25 | 1,012 |
| 4 | 41,07 | 1,027 |
| 6 | 62,47 | 1,041 |
| 8 | 84,47 | 1,056 |
| 10 | 107,1 | 1,071 |
| 12 | 130,2 | 1,086 |
| 14 | 154,1 | 1,101 |
| 16 | 178,5 | 1,116 |
| 18 | 203,7 | 1,132 |
| 20 | 229,5 | 1,148 |
| 22 | 256 | 1,164 |
| 24 | 283,2 | 1,18 |
| 26 | 311,2 | 1,197 |
Лабораторне отримання та хімічні властивості
При дії сірчаної кислоти виділяє хлороводень.
2 N a C l + H 2 S O 4 → Na 2 S O 4 + 2 H C l (\displaystyle (\mathsf (2NaCl+H_(2)SO_(4)\rightarrow Na_(2)SO_(4)+2HCl) ))З розчином нітрату срібла утворює білий осад хлориду срібла (якісна реакція на хлорид-іон).
N a C l + A g N O 3 → N a N O 3 + A g C l (\displaystyle (\mathsf (NaCl+AgNO_(3)\rightarrow NaNO_(3)+AgCl)))У кристалічній решітці між атомами переважає іонний хімічний зв'язок, що є наслідком дії електростатичної взаємодії протилежних заряду іонів.
також
- Поварена сіль - спеція та харчова добавка
- Галіт – мінерал
Примітки
- Натрію хлорид на сайті англ. National Institute of Standards and Technology) (англ.)
- Некрасов Б. В.Основи загальної хімії. Т. 2. Вид. 3-тє, испр. і доп., М.: Хімія, 1973. - 688 с.; 270 табл.; 426 рис.; Список літератури, посилань. С. 218
- Піфагор. Золоті сережки. Фігури езотерики. - М.: Вид-во Ексмо, 2003. - 448 с. (Антологія мудрості).
- Мала гірська енциклопедія. У 3 т. = Мала гірнича енциклопедія / (На укр. яз.).За ред. В. С. Білецького. - Донецьк: Донбас, 2004. - ISBN 966-7804-14-3.
- УНІАН: Морська сіль для краси та здоров'я шкіри
- Російське законодавство Х-XX століть. Законодавство Стародавньої Русі. Т. 1. М., 1984. С. 224-225.
- У перекладі з поморської «говори» слово черен означає чотирикутний ящик, кований з листового заліза, а салга - котел, в якому варили сіль. Пузом у біломорських солеварнях називали мішок солі у два четверики, тобто об'ємом близько 52 літрів.
- Сіль (PDF), Геологічний огляд США на сайті Програми мінеральних ресурсів (англ.)
Фазові переходи бувають двох типів - першого та другого роду. До фазових переходів першого роду відноситься зміна агрегатного стану речовини: процеси плавлення та кристалізації, випаровування та конденсації, сублімації або сублімації, при цьому стрибком змінюються щільність, внутрішня енергія, ентропія.
Слід зазначити, що жорстким вважається кристалічний стан, тобто. стан, в якому атоми розташовуються у вузлах кристалічних ґрат. На рис. 2-5.1 зображено кристалічні грати кам'яної солі NaCl. Як видно з малюнка, кристал, завдяки просторовій періодичності структури, складається як би з частин, що повторюються.
У кристалі розміром 1 мм повторюване розташування атомів зустрічається сотні тисяч разів. Тому до такого розташування атомів застосовується термін “ далекий порядок”. Більшість твердих тіл є кристалічними тілами. У звичайних умовах вони складаються з зерен, що зрослися, розміром близько 0,001 мм. У такому зернятку чітко виражений далекий лад.
Однак у природі зустрічаються тверді речовини зі складним молекулярним будовою, наприклад, скла, смоли, пластики, які мають періодичної структури. Це тверді аморфні тіла, які насправді є рідинами з аномально великою в'язкістю. Такі тіла набувають властивість плинності не стрибком, а шляхом поступового зменшення в'язкості, що викликається підвищенням температури. Аморфні тверді тіла протиставляються кристалам, які мають форму правильного багатогранника. Слід підкреслити, що кристалічність не обов'язково проявляється в особливостях їхньої зовнішньої форми, це структура решітки (шматок металу не має правильної форми, але не є аморфним).
Яка основна ознака кристалів? Цією ознакою є різко вираженої температури плавлення. Якщо підводити тепло до кристалічного тіла, то температура його підвищуватиметься доти, доки не почне плавитися. Після чого підйом температури припиниться, і весь процес плавлення відбуватиметься за певної постійної температури, званої температурою плавлення Т пл.
На рис. 2-5.2 зображені схеми будови кварцу та кварцового скла. Одне й те саме у хімічному відношенні речовина, але одна в кристалічному, інша в аморфному вигляді. Характер оточення найближчими сусідами обох випадках однаковий, але у аморфному тілі відсутня далекий порядок; аморфне тіло - це "зіпсований кристал". Відсутність далекого порядку, характерної ознаки кристалічних тіл є безпосередньою причиною відсутності вираженої точки плавлення. У точці плавлення відбувається перехід, у якому дальній порядок зникає і грати розпадається на легкорухливі субмікроскопічні області, мають те саме розташування атомів, як і вихідний кристал, але статично безладно орієнтовані друг щодо друга, залишається лише ближній порядок розташування атомів.
Схема будови кварцу
а) кристалічний; б) аморфний
(Малюнок відповідає спрощеній плоскій моделі)
В аморфних тілах при підвищенні температури характер розташування атомів не змінюється, збільшується їхня рухливість, атоми зі збільшенням температури “вислизають” зі свого оточення, змінюючи сусідів. Нарешті кількість таких змін на секунду стає такою ж великою, як для рідини.
Вище ми говорили, що за всіх агрегатних перетвореннях поглинається чи виділяється енергія. Наприклад, перетворення кілограма води на пару необхідно витратити енергію 2,3×10 6 Дж. Ця енергія необхідна подолання сил тяжіння, діючих між молекулами води.
Метали починають плавитися тільки тоді, коли починає руйнуватися їхня кристалічна решітка, на що також необхідно витрачати енергію. Ця енергія називається прихованою теплотою плавлення. Теплота плавлення, віднесена до маси речовини, називається питомою прихованою теплотою плавлення. Наприклад, для цинку вона становить 1.11×105 Дж/кг, тобто. потрібна кількість теплоти 111 кДж/кг, щоб при Т пл= 419.5°С перевести 1 кг цинку з твердого стану рідке. На рис. 2-5.3 представлена крива фазового переходу твердого тіла рідину (1). Зворотне перетворення - кристалізація (2) відбувається при тій же температурі і супроводжується поглинанням тієї ж кількості енергії, що і при плавленні прихованої теплоти кристалізації. Прихованою теплота переходу називається тому, що підведення (поглинання) та відведення (виділення) цієї теплоти не супроводжується таким ефектом, як підвищення та зниження температури. Незважаючи на те, що продовжуємо нагрівати тіло (крива правління 1), під час плавлення температура не підвищується, так само під час кристалізації (крива кристалізації 2) температура не знижується, хоча ми продовжуємо охолоджувати рідину. Перехід рідини - тверде тіло супроводжується виділенням енергії. Енергія взаємодії мікроскопічних кристалів стає значно вищою за енергію теплових коливань, рідина кристалізується. Однак нова фаза при такому переході утворюється не відразу в усьому обсязі, спочатку утворюються зародки її, які потім зростають, поширюючись на весь об'єм.
До фазових перетворень першого роду відносяться і деякі переходи твердого тіла з однієї кристалічної модифікації в іншу. Ці перетворення називаються поліморфними. Кристали різної модифікації складаються з однієї й тієї ж речовини і відрізняються один від одного лише будовою кристалічних ґрат. Наприклад, графіт та алмаз складаються з одного і того ж елемента – вуглецю. Різні структури означають різні фізичні властивості. Діамант за фізичними властивостями дуже не схожий на графіт. Графіт має чорний колір, він зовсім непрозорий, алмаз прозорий і безбарвний; графіт не горить навіть за дуже високих температур (він плавиться при 385 °С), алмаз ж у струмені кисню згоряє при 720 °С. Інший приклад – біле та сіре олово. Біле олово - блискучий, легкий і дуже пластичний метал, сіре олово - тендітне і легко перетворюється на порошок.
Іонні сполуки (наприклад, хлорид натрію NaCl) - тверді та тугоплавкі від того, що між зарядами їх іонів ("+" та "-") існують потужні сили електростатичного тяжіння.
Негативно заряджений іон хлору притягує як " свій " іон Na+, а й інші іони натрію навколо себе. Це призводить до того, що у будь-якого з іонів знаходиться не один іон із протилежним знаком, а кілька (рис. 1).
Мал. 1.
іонний зв'язок поляризація
Фактично, біля кожного іона хлору розташовується 6 іонів натрію, а біля кожного іона натрію - 6 іонів хлору.
Таке впорядковане пакування іонів називається іонним кристалом. Якщо в кристалі виділити окремий атом хлору, то серед навколишніх атомів натрію вже неможливо знайти той, з яким хлор вступав у реакцію. Притягнуті один до одного електростатичними силами іони вкрай неохоче змінюють своє місце під впливом зовнішнього зусилля або підвищення температури. Але якщо температура дуже велика (приблизно 1500°C), NaCl випаровується, утворюючи двоатомні молекули. Це свідчить, що сили ковалентного зв'язування будь-коли вимикаються повністю.
Іонні кристали відрізняються високими темпертурами плавлення, зазвичай значною шириною забороненої зони, мають іонну провідність при високих температурах і ряд специфічних оптичних властивостей (наприклад, прозорістю в ближній області ІЧ спектру). Вони можуть бути побудовані як з одноатомних, так і багатоатомних іонів. Приклад іонних кристалів першого типу - кристали галогенідів лужних та лужноземельних металів; аніони розташовуються за законом щільної кульової упаковки або щільної кульової кладки, катіони займають відповідні порожнечі. Найбільш характерні структури такого типу - NaCl, CsCl, CaF2. Іонні кристали другого типу побудовані з одноатомних катіонів тих же металів та кінцевих або нескінченних аніонних фрагментів. Кінцеві аніони (кислотні залишки) - NO3-, SO42-, СО32- та ін Кислотні залишки можуть з'єднуватися в нескінченні ланцюги, шари або утворювати тривимірний каркас, в порожнинах якого розташовуються катіони, як, наприклад, кристалічних структурах силікатів. Для іонних кристалів можна розрахувати енергію кристалічної структури U (див. табл.), приблизно рівну ентальпії сублімації; результати добре узгоджуються з експериментальними даними. Відповідно до рівняння Борна-Майєра, для кристала, що складається з формально однозарядних іонів:
U = -A/R + Ве-R/r - C/R6 - D/R8 + E0
(R - найкоротша міжіонна відстань, А - константа Маделунга, що залежить від геометрії структури, В і r - параметри, що описують відштовхування між частинками, C/R6 і D/R8 характеризують відповідні диполь-дипольне і диполь-квадрупольне взаємодія іонів, E0 - ен нульових коливань, е – заряд електрона). З укрупненням катіона зростає внесок диполь-дипольних взаємодій.
Тверді речовини зазвичай мають кристалічну будову. Воно характеризується правильним розташуванням частинок у певних точках простору. При уявному з'єднанні цих точок прямими лініями, що перетинаються, утворюється просторовий каркас, який називають кристалічною решіткою.
Точки, в яких розміщені частинки, називаються вузлами кристалічних ґрат. У вузлах уявної решітки можуть бути іони, атоми або молекули. Вони здійснюють коливальні рухи. З підвищенням температури амплітуда коливань зростає, що проявляється у тепловому розширенні тіл.
Залежно від виду частинок і характеру зв'язку між ними розрізняють чотири типи кристалічних грат: іонні, атомні, молекулярні та металеві.
Кристалічні грати, що складаються з іонів, називаються іонними. Їх утворюють речовини з іонним зв'язком. Прикладом може служити кристал хлориду натрію, у якому, як зазначалося, кожен іон натрію оточений шістьма хлорид-ионами, кожен хлорид-ион — шістьма іонами натрію. Такому розташуванню відповідає найбільш щільна упаковка, якщо іони подати у вигляді куль, розміщених у кристалі. Дуже часто кристалічні решітки зображують, як показано на рис, де вказується лише взаємне розташування частинок, але їх розміри.
Число найближчих сусідніх частинок, що впритул примикають до даної частки в кристалі або в окремій молекулі, називається координаційним числом.
6. Отже, в кристалі хлориду натрію не можна виділити окремі молекули солі. Їх нема. Весь кристал слід розглядати як гігантську макромолекулу, що складається з рівного числа іонів Na + і Cl - , Na n Cl n де n - велике число. Зв'язки між іонами у такому кристалі дуже міцні. Тому речовини з іонними гратами мають порівняно високу твердість. Вони тугоплавкі та малолеткі.
Плавлення іонних кристалів призводить до порушення геометрично правильної орієнтації іонів щодо один одного та зменшення міцності зв'язку між ними. Тому розплави проводять електричний струм. Іонні сполуки, як правило, легко розчиняються у рідинах, що складаються з полярних молекул, наприклад, у воді.
Кристалічні грати, у вузлах яких є окремі атоми, називаються атомними . Атоми у таких ґратах з'єднані між собою міцними ковалентними зв'язками. Прикладом може бути алмаз — одна з модифікацій вуглецю. Алмаз складається з атомів вуглецю, кожен із яких пов'язані з чотирма сусідніми атомами. Координаційне число вуглецю в алмазі 4 
. У ґратах алмазу, як і у ґратах хлориду натрію, молекули відсутні. Весь кристал слід розглядати, як гігантську молекулу. Атомні кристалічні грати характерні для твердого бору, кремнію, германію і сполук деяких елементів з вуглецем і кремнієм.
Кристалічні грати, що складаються з молекул (полярних та неполярних), називаються молекулярними .
Молекули у таких ґратах з'єднані між собою порівняно слабкими міжмолекулярними силами. Тому речовини з молекулярними гратами мають малу твердість і низькі температури плавлення, нерозчинні або малорозчинні у воді, їх розчини майже не проводять електричний струм. Число неорганічних речовин з молекулярними гратами невелике.
Прикладами їх є лід, твердий оксид вуглецю (IV) ("сухий лід"), тверді галогеноводороди, тверді прості речовини, утворені одно- (шляхетні гази), двох- (F 2 , Сl 2 , Br 2 , I 2 , Н 2 , Про 2 , N 2), трьох - (Про 3), чотирьох - (Р 4), восьми - (S 8) атомними молекулами. Молекулярні кристалічні грати йоду показані на рис. 
. Більшість кристалічних органічних сполук мають молекулярні ґрати.