Методические указания к лабораторным работам. Твердые тела, их признаки и некоторые свойства Симметрия и классификация кристаллов

Часто твердыми называют тела, которые сохраняют свою форму и объем . Однако с физической точки зрения по этим признакам бывает трудно отличить твердое и жидкое состояния вещества.

Особым классом веществ, которые по внешним признакам также могут походить на твердые тела, являются полимеры.

Полимеры (от греческого polymeres – состоящий из многих частей, от poly – много и meros – доля, часть) – это соединения с высокой молекулярной массой, молекулы которых состоят из большого числа регулярно и нерегулярно повторяющихся одинаковых или различных звеньев.

К природным полимерам относятся натуральный каучук, целлюлоза, белки, природные смолы. Примером синтетических полимеров являются полистирол, полиэтилен, сложные полиэфиры.

Истинно же твердые тела – это кристаллы , одной из характерных особенностей которых является правильность их внешнего вида.

Приходится только удивляться совершенству формы снежинок и восхищаться их красотой.

Если насыщенный раствор гипосульфита – вещества, используемого в фотографии для закрепления изображений, на несколько дней оставить в открытой ванночке, то на ее дне образуются крупные кристаллы, также довольно правильной формы.

Правильную форму имеют и кристаллы поваренной соли, сахара.

Естественной формой кристаллов являются многогранники с плоскими гранями и постоянными для каждого вещества углами между ними.

Форма кристаллов различных веществ неодинакова. Но кристаллы одного и того же вещества могут быть различного цвета. Например, кристаллы кварца бывают бесцветными, золотистыми, розовыми, бледно-сиреневыми. В зависимости от цвета, им дают разные названия. Кристаллы кварца, например, могут называться горным хрусталем, дымчатым горным хрусталем, аметистом. С точки зрения ювелира многие кристаллы одного и того же вещества могут отличаться принципиальным образом. С точки зрения физика различия между ними вообще может не существовать, поскольку подавляющее количество свойств разноцветных кристаллов одного и того же вещества одинаково.

Физические свойства кристалла определяются не его цветом, а внутренним строением. Очень яркой иллюстрацией этого утверждения является различие многих свойств алмаза и графита, обладающих одинаковым химическим составом.

Одиночные кристаллы называются монокристаллами . Некоторые вещества, такие, например, как горный хрусталь, могут образовывать весьма большие монокристаллы, иногда очень правильной формы.

Особенностью многих монокристаллов является анизотропия – различие физических свойств в разных направлениях .

Анизотропия кристаллов тесно связана с их симметрией. Чем ниже симметрия кристалла, тем ярче выражена анизотропия.

Возьмем две пластинки, вырезанные из кристалла кварца в разных плоскостях. Капнем на пластинки воск и дадим ему застыть, после чего прикоснемся к образовавшимся восковым пятнам раскаленной иглой. По форме расплавившегося воска можно сделать вывод о том, что пластинка, вырезанная из кристалла в вертикальной плоскости, имеет разную теплопроводность в разных направлениях.

Если из большого куска льда вырезать два одинаковых бруска во взаимно перпендикулярных направлениях, положить их на две опоры и нагрузить, то бруски будут вести себя различным образом. Один брусок при увеличении нагрузки будет медленно прогибаться. Другой до некоторого значения нагрузки будет сохранять свою форму, а затем переломится.

Аналогичным образом можно говорить не только об анизотропии теплопроводности, прочности, но и других тепловых, механических, а также электрических, оптических свойств монокристаллов.

Большинство твердых тел имеет поликристаллическую структуру , то есть состоит из множества хаотичным образом расположенных кристаллов и анизотропией физических свойств не обладает.

Из перечня признаков (свойств) выпишите те, которые относятся к телам: Теплопроводный, мягкий, круглый, плоский, бесцветный, деревянный, нерастворимый, прозрачный, газообразный, твердый, кристаллический, длинный, тяжелый, овальный, растворимый, квадратный, желтый.

Картинка 10 из презентации «Химические вещества» к урокам химии на тему «Вещество»

Размеры: 960 х 720 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать картинку для урока химии, щёлкните по изображению правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как...». Для показа картинок на уроке Вы также можете бесплатно скачать презентацию «Химические вещества.ppt» целиком со всеми картинками в zip-архиве. Размер архива - 245 КБ.

Скачать презентацию

Вещество

«Причины многообразия веществ» - Аллотропные модификации кислорода. Аллотропия. Оловянная чума. Причины. Причины многообразия. Картина неизвестного художника. Причины многообразия веществ. Рассмотреть состав. Гомологи. Скандальная история. Вещества. Ромбическая сера. Красный фосфор. Молекулярная формула. Изомерия. Формулы веществ. Графен.

«Генетическая связь между классами веществ» - Результаты диагностики в конце года (8 класс). Определение особенностей освоения понятия генетическая связь. Результаты диагностики (8 класс). Составление основных генетических рядов углеводородов. Противоречия. Последовательное освоение. Составление основных генетических рядов. Результаты диагностики в конце года (10 класс).

«Изомерия» - Изомерия положения кратной связи. Алкен циклоалкан. Оптическая изомерия углеводов. Нумерация. Динамическая изомерия. Геометрические изомеры бутена. Асимметрический атом углерода. Аминокислота нитросоединения. Виды изомерии. Спирт простой. Изомерия. Оптическая изомерия. Правила номенклатуры. Вращение вокруг двойной связи.

«Вещества в природе» - В каких состояниях в природе могут находиться вещества. Из чего состоят тела. Конец моста. Из чего состоят вещества. Признаки химической реакции. Электрически заряженная частица. Вещества без примесей. Тень. Из чего состоят молекулы. Как образуется радуга. Признаки живых тел. Рисунок. Какими бывают тела по происхождению.

«Простые и сложные химические вещества» - Простые и сложные вещества. Возможные варианты соединения частиц. Тип химической связи. Химически неделимая частица. Ковалентная полярная. Основания. Вещества. Металлическая связь. Простые вещества. Химическая связь. Схемы. Сложные вещества. Типы химических связей. Ионная связь. Атом. Водородная cвязь.

«Комплексные соединения» - Основные положения координационной теории. Назовите комплексные соединения. Номенклатура комплексных соединений. Комплексные соединения. Хлорид диамминсеребра. Комплексный ион. Составьте формулы. Соединения. Внутренняя сфера. Названия анионов. Получение тетрагидроксоалюмината натрия. Химические свойства.

Всего в теме 34 презентации

Цели урока:

Обобщить и систематизировать знания о телах природы и сформировать знания учащихся о свойствах тел.
Развивать память, мышление.

Задачи:

Научить различать естественные и искусственные тела, разнообразные формы тел.
Научить измерять массу тел при помощи электронных весов.

Оборудование: мяч, кубик-Рубика, коробка, цветок, кубик из пенопласта, колба, электронные весы, алюминиевые пластинки, геометрические фигуры, магниты.

Ход урока

I. Организационный момент:

а) взаимное приветствие;

б) отметка отсутствующих;

Вступительное слово.

Здравствуйте, ребята. На предыдущих уроках мы говорили с вами о природе и сегодня продолжим разговор о ней.

Вопрос: Вспомните, что такое природа?

Ответ: Природа – это всё многообразие окружающего нас мира, всё, что возникло естественным путём.

Человеку всегда было присуще замечательное свойство – любознательность, непреодолимая тяга познавать окружающий мир, исследовать его, постигать суть явлений, в нём происходящих. И это ему удавалось и удаётся при помощи различных научных методов.

Вопрос: Какие методы изучения природы вам известны?

Ответ: Наблюдение и эксперимент.

Вы знаете, что наблюдение и эксперимент взаимосвязаны. В ходе наблюдения за каким-либо явлением или событием, человек тщательно записывает все изменения, происходящие с телами, затем высказывает гипотезу о том, как происходит явление, о причинах, его вызывающих. Правильность гипотезы проверяет экспериментально. Потом делает выводы. При этом использует специальные слова – термины. Что же такое «термин»?

Термин – это слово или сочетание слов, точно обозначающее определённое понятие. (В листочках записывают определение термина). (Приложение 1, слайд № 2).

Вопрос: Посмотрите вокруг и скажите, что вас окружает?

Ответ: Вокруг нас расположены парты, стулья, книги, ребята и т. д.

Вопрос: Правильно, нас окружают различные предметы. Каким термином учёные называют все предметы?

Ответ: Телами.

Вопрос: Когда вы читаете или слышите слово «тело», что вы представляете?

Ответ: Тело человека, животного.

В словаре Ожегова есть такое значение: «Тело - организм человека или животного в его внешних и физических формах». Но у этого слова есть и другое значение.

Телами называют все предметы, окружающие нас.

II. Изучение нового материала.

Природа состоит из огромного количества разнообразных тел. Сегодня на уроке мы продолжим изучать тела.

Цель нашего урока – выяснить, какими свойствами обладают тела? Что такое свойства тел?

Ответ: Свойства тела – это признаки, по которым тела отличают друг от друга.

Вы знаете, что среди бесчисленных и разнообразных тел природы есть тела естественные , которые созданы природой, и ещё есть тела, сделанные человеком. Их называют искусственными .

Вопрос: Посмотрите на картинки и назовите тела, которые относятся к первой группе.

Ответ: Дерево, трава, камень, Солнце, бабочка и другие.

Вопрос: Назовите тела, которые относятся ко второй группе.

Ответ: Карандаш, книга, ручка, стол, сумка и другие.

Вопрос: Посмотрите на картинкии скажите, на какие ещё две группы делятся тела?

Ответ: Тела делятся на живые и неживые.

Вопрос: Приведите примеры живых и неживых тел природы.

Ответ: Живые: растения, животные. Неживые: камень, Луна.

Первое свойство тел – это деление на живые – неживые.

На доске записана тема урока, затем при помощи магнита прикрепляем листочки со свойствами тел (слайд № 3).

На доске:

Другие свойства тел попробуем узнать, отгадав загадки (слайд № 4).

Загадки.

Чудо-юдо – великан
На спине везёт фонтан.
(кит )
Чернокожий карапуз
Не по росту тянет груз.
(муравей )

Вопрос: Как вы думаете, о каком свойстве тела говорится в этих загадках?

Ответ: О размере, длине тела? Что же такое размер тела?

Размер – величина предмета, масштаб какого-нибудь явления (слайд № 5).

Размер тела находят при помощи линейки, сантиметровой ленты. Итак, второе свойство тела – это размер.

На доске:

А теперь послушайте другие загадки (слайд № 6).

Блинчик плавает живой –
Он с хвостом и с головой.
(камбала )
Шар воздушный, золотой
Над рекой остановился,
Покачался над водой,
А потом … за лесом скрылся!
(солнце)

Вопрос: О каком ещё свойстве тела говорится в загадках?

Ответ: О форме тела (слайд № 7).

Форма (лат. forma) – внешнее очертание, наружный вид, контуры предмета.

Посмотрите на предметы, находящиеся на столе. С одной стороны расположены геометрические фигуры, с другой – тела. Какой они формы? (На столе находятся футбольный мяч (шар), гранит (без формы), карандаш (цилиндр), коробка от мела (прямоугольный параллелепипед), книга (прямоугольный параллелепипед), кубик-Рубика (куб), треугольная пирамидка-Рубика (тетраэдр), колба (конус), гайка (шестиугольная призма), цветок (без формы)).

Обратите внимание на то, что одни тела имеют правильную геометрическую форму, другие неправильной формы.

Ребята, вспомните, какие тела правильной геометрической формы вы уже видели?

(На слайде № 7 фотографии или рисунки предметов с разнообразными формами).

(В листочках записывают примеры тел с правильной геометрической формой и неправильной).

На доске:

А теперь посмотрите ещё раз на предметы, лежащие на столе и скажите, какое ещё свойство тела мы с вами не назвали? Опишите мяч. Какой он?

Ответ: Круглый, синий или голубой (или другого цвета).

Четвёртое свойство тел – это цвет.

На доске:

Кроме размера, формы, цвета тела обладают и другими характеристиками. Поговорим об одной из них. Посмотрите внимательно на стол. На столе лежат два кубика. Один из пенопласта, а другой сделан из пластмассы. Они одинаковые по размеру и форме, но между ними есть отличие.

Вопрос: Как вы думаете, чем друг от друга отличаются данные кубики?

Ответ: Они отличаются массой.

Правильно, каждое тело обладает массой. А знаете ли вы, в каких единицах измеряется масса? За единицу массы принят килограмм. Международный образец (эталон) килограмма хранится во Франции в городе Севре. С этого образца с большой точностью изготовлены копии для других стран. За единицу массы (килограмм) была принята платиноиридиевая гиря в форме цилиндра диаметром и высотой 39 мм. Она храниться под двумя стеклянными куполами, из которых выкачан воздух. Это делается для того, чтобы сплав не соединился с воздухом. В противном случае масса гири может значительно увеличиться.

Для измерения массы любого тела используют весы (слайд № 8).

Вопрос: Какие весы вам известны?

Ответ: Механические, электронные.

Посмотрите на экран (фотографии различных весов).

У нас тоже есть весы. Одни электронные, другие рычажные. На столе у вас лежат электронные весы. Они могут измерить только массу тел до 200 грамм. В синих штативах (коробочках) находятся пластинки из пенопласта и алюминия. Вам нужно будет измерить массу этих пластинок. Для этого необходимо достать весы из коробочки, поставить на стол, затем нажать на красную кнопку и подождать, пока не появиться два нуля. Потом взять поочерёдно пластинки и измерить их массу, результаты занести в листочек. Сформулируем цель лабораторной работы: определить массу пенопластовой и алюминиевой пластинок и сделать вывод о том, какое тел больше весит. Выполняйте работу, а затем полученные данные впишите в таблицу, сделайте вывод.

На следующем уроке мы с вами будем учиться измерять массу тел при помощи рычажных весов.

Итак, подведём итог. О каких свойствах тел вы узнали на этом уроке?

Ответ: Мы узнали, что тела бывают живыми и неживыми, естественными и искусственными, обладают разной формой, цветом, размером и массой.

На доске:

Вопрос: Ребята, как вы думаете, мы изучили все свойства тел?

Мы с вами сегодня не вспомнили ещё об одном свойстве. Как вы думаете, о каком свойстве мы не сказали? Это свойство тела всегда очень интересует врача. Когда мы заболевшие приходим на приём к врачу, то он всегда интересуется температурой тела заболевшего. Вы знаете, какая температура тела человека считается нормальной? (36,6 ºC) Температура измеряется в градусах по Цельсию (по фамилии шведского астронома и физика Андерса Цельсия).

Шкала Цельсия, температурная шкала, в которой 1 градус (1 °С) равен 1/100 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, точка таяния льда принята за 0 °С, кипения воды - за 100 °С. Предложена в 1742 году А. Цельсием.

Как человеческое тело и другие тела обладают температурой. Например, какая может быть температура у кусочка льда? Нуль градусов или меньше. Для измерения температуры тела человека используют ртутный или электронный термометр (слайд № 9).

На доске:

Все написанные на доске свойства являются неотъемлемыми признаками тела как научного понятия. Теперь с вами мы можем дать полное определение тела (слайд № 10).

Тело - объект природы или рукотворного мира, обладающий определенной формой, цветом, массой, размером, температурой.

В науке чаще используется понятие «физическое тело».

III. Закрепление материала

1. Дидактическая игра «Внимание - физическое тело!».

Учитель произносит различные слова, обозначающие тела и явления. Ребятам нужно хлопать, услышав название тела.

Слова: закат, радуга, дождь, дерево, извержение вулкана, книга, медведь, линейка, восход солнца, часы, шкаф, гром, мяч, молния, Солнце, землетрясение, лягушка.

2. Работа с художественным текстом «Василий Прекрасный» .

Задача детей - выделить признаки кота Василия как физического тела (написана текст на листочках).

Кот Василий (для близких и родных просто Васяня) был очень упитанным и по форме напоминал пирамиду Хеопса , если сидел, и бочонок для меда, если стоял. От кончика носа до кончика хвоста в нем было 92 см . Его полосатая спина плавно переходила в оранжево-жёлтый живот.

Василий был ласковым, терпеливым, любвеобильным, чистоплотным, умел поднимать настроение и улучшать самочувствие хозяина. Славился он и тем, что только однажды поймал мышь. Но когда вес его перевалил за 7 кг, охотничьи инстинкты в нем уснули навсегда, и не стало для него занятия лучше, чем вздремнуть на руках хозяина. От спящего на руках кота исходит такое тепло и рождается такое умиление. Это потому, что нормальная кошачья температура +38-39,5 °С .

IV. Выставление оценок за урок.

V. Задание на дом. § 11 (нарисовать на альбомных листах разные по форме и размерам тела или придумать ребусы о телах, заполнить рабочую тетрадь при помощи листочков.)

Твердыми являются кристаллические и аморфные тела. Кристалл — так в древности называли лед. А потом стали называть кристаллом кварц и считая эти минералы окаменевшим льдом. Кристаллы бывают природными и Они используются в ювелирной промышленности, оптике, радиотехнике и электронике, в качестве опор для элементов в сверхточных приборах, как сверхтвердый абразивный материал.

Кристаллические тела характеризуются твердостью, имеют строго закономерное положение в пространстве молекул, ионов или атомов, в результате чего образуется трехмерная периодическая кристаллическая решетка (структура). Внешне это выражается определенной симметрией формы твердого тела и его определенными физическими свойствами. Во внешней форме кристаллические тела отражают симметрию, свойственную внутренней "упаковке" частиц. Это определяет равенство углов между гранями всех кристаллов, состоящих из одного и того же вещества.

В них равными будут и расстояния от центра до центра между соседствующими атомами (если они расположены на одной прямой, то это расстояние будет одинаковым на всей протяженности линии). Но для атомов, лежащих на прямой с другим направлением, расстояние между центрами атомов будет уже иным. Этим обстоятельством объясняется анизотропия. Анизотропность - главное, чем отличаются кристаллические тела от аморфных.

Более 90% твердых тел можно отнести к кристаллам. В природе они существуют в виде монокристаллов и поликристаллов. Монокристаллы — одиночные, грани которых представлены правильными многоугольниками; для них характерно наличие непрерывной кристаллической решетки и анизотропии физических свойств.

Поликристаллы — тела, состоящие из множества мелких кристаллов, "сросшихся" между собой несколько хаотично. Поликристаллами являются металлы, сахар, камни, песок. В таких телах (например, фрагмент металла) анизотропия обычно не проявляется из-за беспорядочного расположения элементов, хотя отдельно взятому кристаллу этого тела свойственна анизотропия.

Другие свойства кристаллических тел: строго определенная температура (наличие критических точек), прочность, упругость, электропроводность, магнитопроводность, теплопроводность.

Аморфные - не имеющие формы. Так дословно переводится это слово с греческого. Аморфные тела созданы природой. Например, янтарь, воск, К созданию искусственных аморфных тел причастен человек - стекло и смолы (искусственные), парафин, пластмассы (полимеры), канифоль, нафталин, вар. не имеют вследствие хаотичного расположения молекул (атомов, ионов) в структуре тела. Поэтому для какого-либо аморфного тела изотропны - одинаковы во всех направлениях. Для аморфных тел не существует критической точки температуры плавления, они постепенно размягчаются при нагревании и переходят в вязкие жидкости. Аморфным телам отведено промежуточное (переходное) положение между жидкостями и кристаллическими телами: при низких температурах они твердеют и становятся упругими, кроме того, могут раскалываться при ударе на бесформенные куски. При высоких температурах эти же элементы проявляют пластичность, становясь вязкими жидкостями.

Теперь вы знаете, что такое кристаллические тела!

Упражнение: 1

Филео (греч.) означает «люблю», фобос - «боюсь». Дайте объяснение терминов «хемофилия» и «хемофобия», отражающих резко противоположное отношение групп людей к химии. Кто из них прав? Обоснуйте свою точку зрения.

«Хемофилия» - интерес, склонность к химии. Также люди увлеченные наукой химией, интересующиеся ею, считающие, что современный мир невозможен без разработок новых химических веществ, и относящиеся положительно к производству химических веществ нужных в промышленности, сельском хозяйстве, космической индустрии, пищевой промышленности, в быту и т.д.
«Хемофобия» - неприятие химии и всего химического, противопоставление «химического» и «натурального». (Например, при выращивании растений в пищу.) Также люди, отрицательно относящиеся, к химии приводят, в пример загрязнение окружающей среды почвы, воды, воздуха. Это ведет к повышению заболеваемости людей и животных, живущих рядом с химическими производствами.
Правы и «хемофилы» и «хемофобы» - без химии невозможно существование современного мира, но создание безотходных, не отравляющих окружающую природу производств, создание производств по вторичной переработке различных пластиковых и иных отходов абсолютно необходимо. Химия – это только наука, а пользу или вред она приносит людям зависит от самих людей.

Упражнение: 5

Сравните понятие «простое вещество» и «сложное вещество». Найдите сходство и различие.

Общее у простых и сложных веществ , то, что они состоят из молекул и атомов.
Разное: простые состоят из атомов одного химического элемента, а сложные - из атомов разных химических элементов.

Упражнение: 6

Определите, какие из веществ, модели молекул которых изображены на рисунке 6, относят: а) к простым веществам; б) к сложным веществам.

Простые вещества: кислород, сера, гелий, озон.
Сложные вещества: этиловый спирт, метан, углекислый газ, угарный газ.

Упражнение: 8

Укажите, где о кислороде говорится как о химическом элементе, а где – как о простом веществе:
в) в воздухе содержится 20% кислорода (по объему);
г) кислород входит в состав углекислого газа.

О химическом элементе:
б) молекулы воды состоят из двух атомов водорода и одного атома кислорода;
г) кислород входит в состав углекислого газа.
О простом веществе:
а) кислород мало растворим в воде;
в) в воздухе содержится 20% кислорода (по объему).

Упражнение: 10

Рассмотрите связь между свойствами вещества и его применением на примере: а) стекла; б) полиэтилена; в) сахара; г) железа.

Стекло: твёрдое, прозрачное вещество, при плавлении способно принимать различную форму и сохранять её, не ядовито. На этих свойствах основано применение стекла в производстве оконных стекол, посуды, в оптических приборах.

Полиэтилен: легкое, пластичное вещество, не ядовито, способно вытягиваться в тонкие пленки, при плавлении способно принимать различную форму и сохранять её. На этих свойствах основано применение полиэтилена в производстве одноразовой посуды, упаковочного материала, в производстве труб.

Сахар: белое твердое вещество хорошо растворимо в воде не ядовито, без запаха, имеет сладкий вкус. Его используют в пищу, также применяют в пищевой промышленности и медицине.

Железо: серебристо-белый блестящий металл, Тпл.= 15390С, пластичный, поэтому легко обрабатывается, куется, прокатывается, штампуется, тепло- и электропроводный. Железо способно намагничиваться и размагничиваться, его применяют в качестве сердечников электромагнитов в различных электрических машинах и аппаратах. Железо – это основа современной техники и сельскохозяйственного машиностроения, транспорта, средств связи всей современной цивилизации. От швейной иглы до космической техники.