Компьютердің ақпараттық құралдары (9 сынып)

Кристалдар - атомдары мен молекулалары кристалдық тор түзетін қатты денелер. Кристалдар (грекше krystallos, оның алғашқы мағынасы мұз дегенді білдіреді) қатты денелердің тепе-теңдік күйі болып табылады. Белгілі бір термодинамикалық (қысым, температура) жағдайда кристалдық күйде болатын химиялық заттың нақты, тек өзіне тән кристалды атомдық құрылымы болады. Бұл құрылым атомдардың орналасуына байланысты кристалдардың сыртқы симметриясын және олардың анизотропиялық қасиеттерін бейнелейді. Табиғатта және техникада кездесетін қатты материалдардың көпшілігі - поликристалдар. Олар ретсіз орналасқан ұсақ кристалдардан (кристалиттер) құралады. Бұған көптеген минералдар, техникалық металдар мен қорытпалар жатады. Кристалдардың жеке ірі түрі монокристалл деп аталады. Табиғатта салмағы жүздеген килограмға жететін кварц, дала шпаты, флюорит кристалдарымен қатар мөлшері өте ұсақ алмас кристалы да кездеседі. Термодинамикалық тепе-теңдік жағдайда өсірілген кристалдардың пішіні белгілі бір симметриялы, дұрыс көпжақ түрінде болады. Олардың жақтары жазық болып келеді де, қырлары түзу сызық бойымен тұрақты бұрыш жасай қиылысады, яғни кристалдану кезінде кристалдардың жақтары өзіне-өзі параллель жылжиды. Бұл заңдылық геометриялық кристаллографияда бұрыштардың тұрақтылық заңы деп аталады. Геометриялық кристаллографияның ІІ заңы - бүтін сандар заңы - кристалдық заттардағы микропериодтылықтың макроскопиялық көрінісі болып табылады. Кристалдық тордың кез келген атомдық жазықтығы координаттық осьтер бағытында тор периодының бүтін сандарымен сипатталады. Кристалдың жақтары симметриялы болады, жақтары мен қырлары бір-бірімен симметрия амалдарының нәтижесінде беттесе алады. Әрбір амал симметрия осіне, жазықтығына не центріне байланысты орындалады. Кристалдық көпжақтар да симметрияның белгілі бір элементтерінің жиынтығымен сипатталады. Симметрияның 32 класы (32 нүктелік тобы) бар. Әрбір класс симметрияның белгілі бір элементтерімен сипатталады. Кристалдық тордың ерекшелігіне қарай кристалдың сыртқы пішіні белгілі бір класқа және сингонияға бөлінеді. Температураның не қысымның өзгеруіне байланысты кристалдардың құрылымы да өзгереді. Кейбір кристалды күйлер (фазалар) метастабильді (салыстырмалы тұрақты) күйде болады. Берілген зат құрылымының әр түрлі бірнеше кристалдық фазада болуы полиморфизм (мысалы, ақ және сұр қалайы, алмас және графит, кварцтың түрлері, т.б.) деп аталады. Қатты кристалдарға қарағанда, сұйық кристалдар мен аморфты денелерде (мысалы, шыны) атомдардың орналасу тәрітібі нашар сақталады. Кристалдардың өсуі кезіндегі тепе-теңдік шарттарының бұзылуы, кристалдану кезінде қоспалардың араласуы тәрізді әр түрлі әсерлердің салдарынан кристалдың идеал құрылымында ауытқулар байқалады. Кристалдық тор атомдарының орнын басатын аз мөлшерде қоспа атомдарын өндіру тәсілі кристалдың қасиеттерін өзгерту үшін техникада кең қолданылады. Мысалы, Al₂O₃ кристалына 0,05 хром қосу арқылы кванттық электроникада пайдаланылатын лағыл (рубин) алынады. Кристалдардың бірқатар қасиеттері (жылулық, серпімділік, акустикалық) атомдардың өзара әсеріне байланысты анықталады. Мысалы, графитте атомдар жеке қабаттар түрінде орналасады. Оның көршілес екі қабаты арасындағы қашықтық бір қабаттағы атомдар арасындағы қашықтықтан үлкен болады. Сондықтан деформация кезінде графит жеке қабаттар бойынша біртіндеп ыдырайды. Бұл құбылыс графитті қарындаш ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Кристалдар электроникада, оның ішінде, кванттық электроникада ерекше орын алады. Аса қатты кристалдар (алмас, т.б.) материалдарды өңдеуде және бұрғылау ісінде пайдаланылады. Лағыл, сапфир, т.б. кристалдар сағат және басқа да дәл өлшеуіш аспаптардың негізгі элементі болып есептеледі. Зергерлік істе қымбат асыл тастар (табиғи және синтетикалық) пайдаланылады. Қазіргі кезде синтетикалық кристалдар кеңінен қолданылуда.

Кристалл және аморфты денелер

Ұқсастықтары және айырмашылықтары. Физикада қатты дене деп тек кристалл денелерді айтады. Аморфты денелердің сырт қарағанда көлемін және пішінін сақтауы оларды қатты дене етіп көрсеткенімен, бұл денелер өте тұтқыр сұйық деп қарастырылады. Температура жоғарылаған сайын олардың сұйыққа тән қасиеттері бірден көріне бастайды, бірте-бірте еріп, сүйықтың барлық қасиеттеріне ие болады.
Аморфты денелер - изотропты. Кристалдың қасиеттері әр түрлі бағыттарда түрліше болады. Кристалдар - анизотропты.
Аморфты денелер. Атомдарының ретті орналасуы алыс қашықтықтарда да қайталанып отыруымен сипатталатын кристалдық денелерден аморфты денелердің айырмашылығы, мұнда тек жуық тәртіп қана орын алады. Кейбір заттар кристалл және аморфтық түрде де бола алады.
Кристалдар. Өзінің формасын да, көлемін де сақтайтын затты қатты дене деп атайтынымыз белгілі. Бірақ бұлар заттың қатты күйін тек сыртқы түріне қарап қана сипаттайды. Физикалық тұрғыдан алғанда біз бұл белгілеріне қарап қатты күйді сұйық күйден айыра аламыз.
Кристалдардың ішкі құрылымсын рентген сәулелерінің көмегімен зерттеулер олардағы бөлшектердің (молекулалар, атомдар және иондардың) дұрыс орналасатынын көрсетті, яғни олар кристалдық (кеңістіктік) тор түзейді. Кристалдық тордағы қатты дененің бөлшектерінің ең орнықты тепе-теңдік қалпына сәйкес нүктелері тордың түйіндері деп аталады.
Кеңістіктік тор. Криталдағы бөлшектердің дұрыс орналасуын кристалдардың кейбір қасиеттерінің бағытқа тәуелділігі, яғни анизотропиясы шығады.
Анизотропия қасиетінің тек монокристалдарға ғана тән болатындығын да айта кетейік. Қатты денелердің көпшілігінің құрылымы поликристалды (грек. поли - көп), яғни микроскоппен ғана көруге болатын өте ұсақ кристалдардың жиынтығынан тұрады. Поликристалды денелер мен аморфты денелердің айырмашылығы мынада: поликристалдық денелердің анизотропия байқалатын өте кішкентай бөлігін бөліп алуға болады, ал аморфты денелердің кез-келген бөлігін қарастырсақ та, ол әрқашан изотропты.
Кристалдық құрылымдардың түрлері. Кристалдардың әр түрлі типтерін және кристалдық торда орналасу мүмкіндіктерін кристаллография зерттейді. Кристал торының түйіндерінде орналасқан бөлшектер арасында әрекет ететін күштердің сипаты бойынша кристалдық құрылымдарды төрт түрге бөледі: иондық, атомдық, молекулалық және металдық.
Тор түйіндерінде бейтарап атомдардың болуымен сипатталатын құрылым, атомдық кристалдық құрылым деп аталады. Олар коваленттік байланысқан. Коваленттік байланыс деп іргелес орналасқан екі атомның өзара екі валенттік электрондар алмасуы кезінде туатын тартылыс күшінің салдарынан пайда болатын байланысты атайды.
Деформацияның түрлері. Қайсыбір себептердің әрекетінен дене пішінінің (формасының) немесе көлемінің өзгеруін деформация деп атайды.
1. Түсірілген күштің әрекетінен дене ұзындығының бір бағытта созылуын бойлық созылу деформациясы деп атайды.
2. өзін бір бағытта сығып жатқан күштің әрекетінен дене ұзындығының кемуі бойлық сығылу деформациясы деп атайды.
3. Денені барлық бағытта созып жатқан күштің әрекетінен дене көлемінің ұлғаюы барлық жаққа созылу деформациясы деп аталады.
4. Жан-жақтан сығатын күштің әрекетінен дене көлемінің кемуі барлық жақтан сығылу деформациясы деп аталады.
5. осіне перпендикуляр күштің әрекетінен шыбықтың майысуы көлденең майысу деформациясы деп аталады.
6. Дененің параллель қаьбаттарының бір-біріне қатысты қос күштің әрекетінен бұрылуы бұралу деформациясы деп аталады.
7. Дененің параллель қабаттарының бір-біріне қатысты салыстырмалы түрде параллель орын ауыстыруы ығысу деформациясы деп аталады.
Жоғарыда айтылып кеткен деформациялардың әрқайсысы кіші де, үлкен де бола алады. Олардың әрбіреуін а абсолют деформациямен бағалауға болады. Абсолют деформация дп күш әрекетінен болған дененің қайсыбір өлшемінің сандық өзгерісін атайды.
Деформацияланған қатты денедегі ішкі күштердің әрекетін сипаттайтын шама механикалық кернеу деп аталады.


SI жүйесінде бірлігі ретінде қимасының 1м2 ауданына 1 Н ішкі күш әрекет ететін материалдың механикалық кернеуі алынады.
Серпімділік, иілгіштік, морттық және қаттылық. Қатты дененің кез келген деформациясы кезінде ішкі күштердің әрекетінен денені құрайтын бөлшектер бір-біріне қатысты ығысады. Бұл материалда деформацияға қарсы әрекет ететін күштерді тудырады. Серпімділік күштері деп аталатын осы күштер деформацияланған дененің ішінде, оның жеке бөліктерінің арасында, дененің джеформациясын тудыратын басқа денелерге де әрекет етеді. Олар деформацияланған дененің бұрынғы пішінін және көлемін қалпына келтіруге тырысады. Деформацияланған дененің сыртқы күштердің әрекеті тоқтағаннан кейін өзінің бұрынғы пішіні мен көлемін қабылдау қасиеті серпімділік деп аталады. Денеге түсірілдген сырқы күштердің әрекеті тоқтаған бойда жоғалатын дененің деформациясы серпімді деформация деп аталады.
Денеге түсірілген сырқы күштердің әрекеті тоқталған кейін де деформацияны сақтап қалу қасиеті иілгіштік (пластьикалық) деп аталады.
Іс жүзінде аз жүктемелер кезінде серпімді деформацияланатын, ал сырқы жүктемені арттырған кезде қалдық деформация пайда болмастан бұрын қирайтын материалдар кездеседі. Мұндай метериалдар морт материалдар деп аталады (шыны, кірпіш, керамика).
Материалдың қаттылығын түрліше күштермен анықтайды. Көбіне қаттырақ материалдар деп екінші материалдың бетіне сызған кезде із қалдыратын материалды айтады. Ең қатты материал - алмаз.
Гук заңы. Серпімділік модулі. Серпімді деформация мен материалдардағы ішкі күштердің арасындағы байланысты тұңғыш тағайындаған ағылшын ғалымы Р.Гук. Гук заңының тұжырымдамасы мынандай: серпімді деформацияланған денедегі механикалық кернеу осы дененің салыстырмалы деформациясына тура пропорционал.
Материалдағы механикалық кернеудің зат тегіне және сыртқы шарттарға тәуелділігін сипаттайтын k шамасы серпімділік молулі деп аталады. Серпімділік молулі материалдағы салыстырмалы серпімді деформация бірге тең кезде пайда болатын механикалық кернеумен өлшенеді.
Балқу және кристалдану. Балқу температурасы. Заттың қатты күйден сұйық күйге өтуі балқу, ал сүйық күйден қатты күйге өтуі қатаю немесе кристалдану деп аталады.
Заттың балқу немесе қатаю поцесстері кезінде оның ішкі энергиясының заттың тегіне және сыртқы шарттарға тәуелділігін сипаттайтын шамасы меншікті балқу жылуы деп аталады. Ол осы заттың балқу температурасында алынған бірлік массасын балқытуға қажетті жылу мөлшерімен өлшенеді.
Заттың қалыпты атмосфералық қысым кезінде балқу температурас заттың балқу нүктесі деп аталады.
Қатты денелердің кебуі сүйықтардың білануына ұқсас. Қатты денелердің кебуі сублимация немесе құрғау деп аталады.
Көбіне газ күйінен сүйық күйге тоқтамай, бірден қатты күйге өтетін кері процесті де бақылауға болады (десублисация). Бұған терезе әйнегіндегі қырау мысал бола алады, бұл ауадағы су буының бірден мұзға айналуы.
Берілген зат үшін осы заттың үш фазасы да тепе-теңдікте болатын С нүктесінде р және Т шамаларының бір ғана мәні сәйкес келеді. Зат күйлерінің диаграммасындағ С нүктесін заттың барлық үш фазасының арасындағы тепе-теңдікті өрнектейтін үштік нүкте деп атайды. Судың үштік нүктесінде қысым 610 Па, ал температура 273,16 К.
Фазалық өту заттың ішкі энергиясының өзгерісіне байланысты және фазалық түрлену жылуын жұту (немесе шығару) арқылы жүреді, яғни балқу (кристалдану) жылуы, булану (конденсациялану), сублимация (десублимация) жылуы.

Сабақтың тақырыбы: Кристалдық торлар

Сабақтың мақсаты:

Білімділік: Кристалл торлары және оның түрлері жайлы ұғымды жүйелеу, кристалл тор типтерінің заттың физикалық және химиялық қасиеттеріне тигізер әсерін түсіндіру;

Дамытушылық: Оқылатын ұғымдарды салыстыру, жалпылау, қорытындылауды үйрету,алған білімдерін өз бетінше пайдалана білуге дағдыландыру;

Тәрбиелік: пәнге деген ынтасын арттыру,өз бетінше жұмысжасауды үйрету;

Сабаққа қажетті құралдар:

Техникалық құралдар:АКТ,, электронды оқулық, слайдтар.

Көрнекті құралдар: кристал торлар, ас тұзы кристалы, қант кристалдары т.б.

Сабақ түрі:

Сабақ әдісі: АКТ-ны сабақта пайдалану арқылы дамыта оқыту.

Сабақ барысы:

1. Ұйымдастыру: а) оқушылармен амандасу, ә) гигиеналық талаптар қою, тақта, сынып тазалығы, б)оқу құралдарын тексеру.

2. Үй тапсырмасын сұрау: Сұрақ- жауап арқылы.(Сұраққа толық жауап 10 ұпай, жартылай жауапқа 5ұпай)

3. Үй тапсырмасына байланысты сұрақтар:

1.Жалпы заттар нешеге бөлінеді?

2.Жай заттар дегеніміз не? Мысал келтір.

3.Күрделі заттар дегеніміз не?

4.Осы заттардың арасында қандай байланыстар болады?

5.Ковалентті полюсті байланыс дегеніміз не? мысал келтір.

6. Ковалентті полюссіз байланыс дегеніміз не?мысал келтір.

7.Иондық байланыс дегеніміз не? мысал келтір.

8.Электіртерістілік дегеніміз не?

9.Периодтық жүйеде қай топтың элементтерінің электртерістілігі жоғары?

10.HJ, H2O, NH3, KCl, CaO молекулаларының түзілу схемасын жазып, иондық байланыстың түрін ажырат.

4. Жаңа сабақ:

Заттың үш күйі:

Газ тәріздес сұйық Қатты

Оқушылардың алдына қант, ас тұзы кристалдары беріледі.

Қандай заттар көріп тұрмыз? Осы заттардың физикалық қасиеті қандай?

Қатты зат

Аморфтық заттар:

Кристалдық заттар:

 Кристалдық тор түйіндерінде бөлшектер дұрыс орналасқан

Көптеген қатты заттар кристалдық құрылысты болады(тұз, қант) мұндай заттарды кристалдық заттар деп атайды. Кристалдарда, атомдар, молекулалар белгілі ретпен орналасады, осындай аралықта кезектесіп келетін бөлшектер Кристалдық тор түйінділері деп атайды. Кристалдық торлар:

1)Иондық;

2)Молекулалық;

3)Атомдық;

4)Металдық болып бөлінеді.

1). Иондық кристал торда: + және - иондардың кезектесіп орналасуынан түзіледі. Мысалы: қатты зат ас тұзы Na + Cl - иондарынан тұрады.

3). Атомды кристалдық торлардың түйінінде атомдар орналасқан. Олар бір-бірімен ковалентті полюссіз байланысқан оларға B, C, Si жатады. (Электрондық оқулық)

3). Молекулалық кристалдық торға түйінділерінде полюсті және полюссіз байланысты молекулалар болатын тор жатады.

4)Металдық ,түйіндерінде атомдар мен иондар орналасқан

Д.И. МЕНДЕЛЕЕВ ПЕРИОДТЫҚ ЖҮЙЕСІНДЕ ЭЛЕМЕНТТЕРДІҢ ОРНАЛАСУЫ ЖӘНЕ ЖАЙ ЗАТТАРДЫҢ КРИСТАЛДЫҚ ТОРЛАРЫНЫҢ ТҮРЛЕРІ

Металдардың физикалық қасиеттері:

 Беріктік

 Майысқақтық

 Электрөткізгіштік

 Жылуөткізгіштік

 Металдық жылтырауы

Зат құрамы тұрақтылығы заңын Жозеф Луи Пруст ашты.

 Анжер қаласында дәріханашы жанұясында

26 қыркүйек 1754 жылы дүниеге келген;

 1775 жылы Сальпетриер дәріханасын басқарды;

 1777 жылы Пруст Испаниядағы Королдік семинариясындағы химия және металлургия кафедрасына шақыртылған;

 1785 жылы Испании королі Карл III Прустті Артиллериялық мектепке химия профессоры қызметіне шақырған;

 Саламанки университетінің химия кафедрасын 1789 жылы, ал 1791-1808 жылға дейін Мадридте қызметін жалғастырды.

Зат құрамы тұрақтылығы заң:

«Молекулалық химиялық түзілістер оларды алу тәсіліне қарамай тұрақты құрамы мен қасиеттерін сақтап қалады»

Сабақты бекіту:

Тор түрлері Түйіндеріндегі бөлшектер Бөлшектер арасындағы байланыс Мысалдар Физикалық қасиеті

Иондық

Молекулалық

Атомдық

Металдық

Үй тапсырмасы: § 63,

 «Жұмыс дәптермен» жұмыс