In acqua
35,9 g/100 ml (+25°C)
39,1 g/100 ml (+100 °C)
Ottaedrico (Cl-)
Cristallo di cloruro di sodio
Cloruro di sodio o cloruro di sodio(NaCl) - sale sodico dell'acido cloridrico. Conosciuto nella vita di tutti i giorni con il nome di sale da cucina, il cui componente principale è. Il cloruro di sodio si trova in quantità significative nell'acqua di mare, conferendole un sapore salato [ ] . Si presenta naturalmente sotto forma di alite minerale (salgemma). Il cloruro di sodio puro è un cristallo incolore, ma con varie impurità, il suo colore può assumere una sfumatura blu, viola, rosa, gialla o grigia.
Trovare in natura e produzione
In natura il cloruro di sodio si trova sotto forma di alite minerale, che forma depositi di salgemma tra rocce sedimentarie, strati e lenti sulle sponde dei laghi salati e degli estuari, croste saline nelle saline e sulle pareti dei crateri vulcanici e nelle solfatare. Un'enorme quantità di cloruro di sodio viene disciolta nell'acqua di mare. L'oceano mondiale contiene 4 × 10 15 tonnellate di NaCl, ovvero da ogni tonnellata di acqua di mare si può ottenere una media di 1,3 kg di cloruro di sodio. Tracce di NaCl sono permanentemente presenti nell'atmosfera a causa dell'evaporazione degli spruzzi di acqua di mare. Nelle nuvole ad un'altezza di un chilometro e mezzo, il 30% delle goccioline di dimensioni superiori a 10 micron contengono NaCl. Si trova anche nei cristalli di neve.
È molto probabile che la prima conoscenza di una persona con il sale sia avvenuta nelle lagune dei mari caldi o nei laghi salati, dove in acque poco profonde l'acqua salata è evaporata intensamente sotto l'influenza dell'alta temperatura e del vento e il sale si è accumulato nel sedimento. Secondo l'espressione figurativa di Pitagora, "il sale è nato da nobili genitori: il sole e il mare".
Halite
In natura, il cloruro di sodio si trova più comunemente come alite minerale. Ha un reticolo cubico a facce centrate e contiene 39,34% , 60,66%. Altri elementi chimici inclusi nelle impurità sono: , , , , , , , , , , , , , , , . Densità 2,1-2,2 g / cm³ e durezza sulla scala di Mohs - 2. Minerale trasparente incolore con lucentezza vetrosa. Un minerale comune negli strati salini. Si forma durante la sedimentazione in serbatoi chiusi e anche come prodotto di un'ondata sulle pareti dei crateri vulcanici. Forma strati in rocce sedimentarie di facies lagunari e marine, corpi simili a stock in cupole saline e simili.
Salgemma
Il salgemma è una roccia sedimentaria del gruppo delle evaporiti, costituita per oltre il 90% da alite. Halite è anche spesso indicato come salgemma. Questa roccia sedimentaria può essere incolore o bianca come la neve, ma più spesso è colorata da impurità di argille, talco (grigio), ossidi e idrossidi di ferro (giallo, arancione, rosa, rosso), bitume (marrone). Il salgemma contiene cloruri e solfati di sodio, potassio, magnesio e calcio, bromuri, ioduri, borati, gesso, impurità di materiale carbonatico-argilloso, dolomite, ankerite, magnesite, bitume e così via.
In base alle condizioni per la formazione di depositi, il salgemma è suddiviso nei seguenti tipi:
- salamoie delle moderne saline
- acque sotterranee saline
- depositi di sali minerali dei moderni bacini salini
- giacimenti fossili (importante per l'industria).
Sale marino
Il sale marino è una miscela di sali (cloruri, carbonati, solfati, ecc.) formata dalla completa evaporazione dell'acqua di mare. Il contenuto medio di sale nell'acqua di mare è:
Sale marino cristallino purificato
Quando l'acqua di mare evapora a una temperatura compresa tra +20 e +35 °C, i sali meno solubili, carbonati di calcio e magnesio e solfato di calcio, cristallizzano prima nel sedimento. Quindi precipitano più solfati di sodio e magnesio solubili, cloruri di sodio, potassio e magnesio e, dopo di essi, solfati di potassio e magnesio. La sequenza di cristallizzazione dei sali e la composizione del precipitato possono variare alquanto a seconda della temperatura, della velocità di evaporazione e di altre condizioni. Nell'industria, il sale marino si ottiene dall'acqua di mare, principalmente per evaporazione convenzionale. Si differenzia dal salgemma per un contenuto significativamente più elevato di altri sali chimici, minerali e vari oligoelementi, principalmente iodio, potassio, magnesio e manganese. Di conseguenza, differisce dal cloruro di sodio nel gusto: i sali di magnesio gli conferiscono un sapore amaro-salato. È usato in medicina: nel trattamento di malattie della pelle come la psoriasi. Come sostanza medicinale nelle farmacie e nella rete commerciale ordinaria, un prodotto comune è il sale del Mar Morto. In forma purificata, questo tipo di sale viene offerto anche nella rete di distribuzione dei generi alimentari - come alimento naturale e ricco di iodio.
depositi
I depositi di salgemma si trovano in tutti i sistemi geologici. I più importanti sono concentrati nei depositi del Cambriano, del Devoniano, del Permiano e del Terziario. Il salgemma costituisce potenti depositi di serbatoi e nuclei di strutture a volta (cupole di sale e ceppi), forma intercalari, lenti, nidi e inclusioni in altre rocce. Tra i giacimenti lacustri in Russia, i più grandi sono Eltonskoye, Baskunchak nel Mar Caspio, il lago Kuchukskoye, il lago Kulundinskoye, Ebeyty e altri laghi della Siberia occidentale.
Produzione
Nei tempi antichi, la tecnologia di estrazione del sale consisteva nel fatto che la salamoia (soluzione) veniva estratta a cavallo dalle miniere, che erano chiamate "pozzi" o "finestre", ed erano abbastanza profonde - 60-90 m. La soluzione salina estratta è stata versata in un apposito serbatoio - creato, da dove scorreva attraverso i fori nel serbatoio inferiore, ed era immesso nelle torri di legno da un sistema di grondaie. Lì veniva versato in grandi tini, sui quali veniva fatto bollire il sale.
In Russia, Pomors bolliva il sale sulla costa del Mar Bianco e lo chiamava marinaio. Nel 1137, il principe Svyatoslav di Novgorod stabilì una tassa sulle saline:
Il sale del Mar Bianco, chiamato "moryanka", è stato commerciato in tutto l'impero russo fino all'inizio del XX secolo, quando è stato sostituito dal sale del Volga più economico.
L'estrazione moderna del cloruro di sodio è meccanizzata e automatizzata. Il sale viene prodotto in serie facendo evaporare l'acqua di mare (allora chiamata sale marino) o salamoia da altre risorse come sorgenti saline e laghi salati, nonché estraendo miniere di sale ed estraendo salgemma.
L'estrazione del cloruro di sodio dall'acqua di mare richiede un clima caldo con bassa umidità dell'aria, la presenza di significative zone basse che si trovano sotto il livello del mare o sono allagate dalle maree, scarsa permeabilità al suolo delle vasche di evaporazione, scarse precipitazioni durante la stagione dell'evaporazione attiva, l'assenza dell'influenza dell'acqua dolce del fiume e la disponibilità di un'infrastruttura di trasporto sviluppata.
La produzione mondiale di sale nel 2009 è stimata in 260 milioni di tonnellate. I maggiori produttori mondiali sono Cina (60,0 Mt), USA (46,0 Mt), Germania (16,5 Mt), India (15,8 Mt) e Canada (14 Mt).
Applicazione
Nel settore alimentare e culinario
Sale
Nell'industria alimentare e nella cucina viene utilizzato cloruro di sodio, la cui purezza deve essere almeno del 97%. È usato come aromatizzante e per la conservazione degli alimenti. Questo cloruro di sodio ha il nome commerciale sale, a volte vengono utilizzati anche i nomi cibo, sala da pranzo, nonché il chiarimento del nome a seconda della sua origine - pietra, mare e in base alla composizione degli additivi - iodato, fluorurato, ecc. Tale sale è un prodotto sfuso cristallino dal sapore salato senza retrogusto, inodore (ad eccezione del sale iodato), in cui non sono ammesse impurità estranee non legate al metodo di estrazione del sale. Oltre al cloruro di sodio, il sale da cucina contiene una piccola quantità di sali di calcio, magnesio e potassio, che lo rendono igroscopico e duro. Meno queste impurità nel sale, maggiore è la sua qualità.
Ci sono varietà: extra, più alta, prima e seconda. Frazione di massa di cloruro di sodio nelle varietà,%:
- extra - non inferiore a 99,5;
- il più alto - 98,2;
- il primo - 97,5;
- il secondo - 97,0.
La frazione di massa dell'umidità nel sale evaporato del grado "extra" è dello 0,1%, nel grado più alto - 0,7%. Sono consentite aggiunte di ioduro di potassio (ioduro di potassio), iodato di potassio, fluoruri di potassio e sodio. La frazione di massa di iodio dovrebbe essere (40,0 ± 15,0) × 10 -4%, fluoro (25,0 ± 5,0) × 10 -3%. Il colore dei gradi extra e premium è bianco, tuttavia sono consentite sfumature di grigio, giallastro, rosa e bluastro per il primo e il secondo grado, a seconda dell'origine del sale. Il sale da cucina commestibile viene prodotto macinato e seminato. In base alla dimensione del grano, il sale macinato è diviso in numeri: 0, 1, 2, 3. Maggiore è il numero, maggiori saranno i grani di sale.
In cucina si consuma il cloruro di sodio come condimento più importante. Il sale ha un sapore caratteristico, senza il quale il cibo sembra insipido per una persona. Questa caratteristica del sale è dovuta alla fisiologia umana. Tuttavia, spesso le persone consumano più sale di quanto sia necessario per i processi fisiologici.
Nei servizi pubblici. Sale tecnico
In inverno il cloruro di sodio mescolato con altri sali, sabbia o argilla - il cosiddetto sale tecnico - viene utilizzato come antigelo contro il ghiaccio. Ne sono cosparsi i marciapiedi, sebbene ciò influisca negativamente sulle scarpe in pelle e sulle condizioni tecniche dei veicoli a causa dei processi corrosivi.
Rigenerazione di filtri Na-cationite
I filtri Na-cationite sono ampiamente utilizzati negli impianti di addolcimento dell'acqua di tutte le capacità nel trattamento dell'acqua. I materiali cationici nei moderni impianti di trattamento delle acque sono principalmente glauconite, resine polimeriche a scambio ionico e carboni solfonati. Le resine solfocationiche a scambio ionico sono le più comuni.
La rigenerazione dei filtri Na-cationite viene eseguita con una soluzione di cloruro di sodio al 6-10%, di conseguenza la cationite viene convertita nella forma Na e rigenerata. Le reazioni vanno secondo le equazioni:
C un R 2 + 2 N un C l → 2 N un R + C un C l 2 (\ displaystyle (\ mathsf (CaR_(2)+2NaCl\rightarrow 2NaR+CaCl_(2))}) M g R 2 + 2 N un C l → 2 N un R + M g C l 2 (\ displaystyle (\ mathsf (MgR_(2)+2NaCl\rightarrow 2NaR+MgCl_(2))))Industria chimica
Il sale, insieme al carbone, al calcare e allo zolfo, forma i "quattro grandi" minerali essenziali per l'industria chimica. Da esso si ottengono soda, cloro, acido cloridrico, idrossido di sodio, solfato di sodio e sodio metallico. Inoltre, il sale viene utilizzato anche per la produzione industriale di clorato di sodio facilmente solubile in acqua, che è un diserbante. L'equazione di reazione complessiva per l'elettrolisi di una soluzione di cloruro di sodio calda è:
N un C l + 3 H 2 O → N un C l O 3 + 3 H 2 (\ displaystyle (\ mathsf (NaCl+3H_(2)O\rightarrow NaClO_(3)+3H_(2))))Preparazione di cloro e idrossido di sodio
- l'idrogeno viene rilasciato come sottoprodotto al catodo a causa della riduzione degli ioni H + formati a seguito della dissociazione elettrolitica dell'acqua:
- poiché (a causa della dissociazione elettrolitica quasi completa di NaCl), il cloro in soluzione è sotto forma di ioni cloruro, vengono ossidati all'anodo per liberare cloro sotto forma di gas:
- reazione generale:
Come si può vedere dall'equazione di reazione complessiva, un altro prodotto è l'idrossido di sodio. Il consumo di elettricità per 1 tonnellata di cloro è di circa 2700 kWh. Il cloro risultante a pressione elevata si liquefa in un liquido giallo già a temperatura normale.
Se non c'è diaframma tra l'anodo e il catodo, il cloro disciolto nell'acqua inizia a reagire con l'idrossido di sodio, formando cloruro e ipoclorito di sodio NaClO:
2 N un O H + C l 2 → N un C l + N un O C l + H 2 O (\ displaystyle (\ mathsf (2NaOH+Cl_(2)\rightarrow NaCl+NaOCl+H_(2)O)}) N un + + e - → N un (H g) (\ displaystyle (\ mathsf (Na^(+)+e^(-)\rightarrow Na_((Hg)))})L'amalgama viene successivamente decomposto con acqua calda per formare idrossido di sodio e idrogeno e il mercurio viene ripompato nell'elettrolizzatore:
2 N un (H g) + 2 H 2 O → 2 N un O H + H 2 (\ displaystyle (\ mathsf (2Na_((Hg))+2H_(2)O\rightarrow 2NaOH+H_(2))})La reazione complessiva del processo è la stessa del caso del metodo a diaframma.
Ottenere sodio metallico
Il sodio metallico si ottiene per elettrolisi di una fusione di cloruro di sodio. Si svolgono i seguenti processi:
- sodio viene rilasciato al catodo:
- il cloro viene rilasciato all'anodo (come sottoprodotto):
- reazione generale:
Il bagno cellulare è costituito da un involucro in acciaio con un rivestimento, un anodo di grafite e un catodo anulare di ferro. Tra il catodo e l'anodo c'è un diaframma a maglie. Per ridurre il punto di fusione di NaCl (+800 °C), l'elettrolita non è cloruro di sodio puro, ma la sua miscela con cloruro di calcio CaCl 2 (40:60) con un punto di fusione di +580 °C. Il sodio metallico, che si raccoglie nella parte superiore dello spazio catodico, contiene fino al 5% di impurità di calcio, ma quest'ultima si separa quasi completamente nel tempo, poiché la sua solubilità in sodio liquido al suo punto di fusione (+371 K = 98 °C ) è solo 0,01%. Con il consumo di NaCl, viene costantemente aggiunto al bagno. I costi dell'elettricità sono di circa 15 kWh per 1 kg di sodio.
Produzione di acido cloridrico e solfato di sodio
Tra i molti metodi industriali per la produzione di acido cloridrico, cioè una soluzione acquosa di acido cloridrico (HCl), viene utilizzata una reazione di scambio tra cloruro di sodio e acido solforico:
N un C l + H 2 S O 4 → N un H S O 4 + H C l (\ displaystyle (\ mathsf (NaCl+H_(2)SO_(4)\rightarrow NaHSO_(4)+HCl\uparrow)}) N un C l + N un H S O 4 → N un 2 S O 4 + H C l (\ displaystyle (\ mathsf (NaCl+NaHSO_(4)\rightarrow Na_(2)SO_(4)+HCl\uparrow)})La prima reazione si verifica in larga misura già in condizioni normali e con un riscaldamento debole arriva quasi alla fine. Il secondo si verifica solo a temperature elevate. Il processo viene eseguito in speciali forni meccanizzati di alta potenza. L'acido cloridrico, che viene rilasciato, viene depolverato, raffreddato e assorbito dall'acqua per formare acido cloridrico. Come sottoprodotto si forma solfato di sodio Na 2 SO 4.
Questo metodo viene utilizzato anche per ottenere acido cloridrico in laboratorio.
Proprietà fisiche e fisico-chimiche
Punto di fusione +800,8 °C, punto di ebollizione +1465 °C.
È moderatamente solubile in acqua, la solubilità dipende poco dalla temperatura: il coefficiente di solubilità di NaCl (in grammi per 100 g di acqua) è 35,9 a +21 °C e 38,1 a +80 °C. La solubilità del cloruro di sodio è notevolmente ridotta in presenza di acido cloridrico, idrossido di sodio, sali - cloruri metallici. Si dissolve in ammoniaca liquida, entra in reazioni di scambio. Il cloruro di sodio puro non è igroscopico. Tuttavia, il sale è spesso contaminato da impurità (principalmente ioni Ca 2+, Mg 2+ e SO2−).
4), e tale sale diventa umido nell'aria. NaCl · 2H 2 O idrato cristallino può essere isolato a temperature inferiori a +0,15 °C.
Una miscela di ghiaccio tritato con polvere fine di cloruro di sodio è un efficace refrigerante. Pertanto, una miscela di 30 g di NaCl per 100 g di ghiaccio viene raffreddata a una temperatura di -20 ° C. Questo perché una soluzione acquosa di sale si congela a temperature inferiori a 0 °C. Il ghiaccio, che ha una temperatura di circa 0°C, si scioglie in tale soluzione, assorbendo il calore dell'ambiente.
Costante dielettrica di NaCl - 6.3
Densità e concentrazione di soluzioni acquose di NaCl
| Concentrazione, % | Concentrazione, g/l | Densità, g/ml |
|---|---|---|
| 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 |
Preparazione di laboratorio e proprietà chimiche
Se esposto all'acido solforico, rilascia acido cloridrico.
2 N un C l + H 2 SO 4 → N un 2 SO 4 + 2 HC l (\ displaystyle (\ mathsf (2NaCl+H_(2)SO_(4)\rightarrow Na_(2)SO_(4)+2HCl) ))Con una soluzione di nitrato d'argento si forma un precipitato bianco di cloruro d'argento (reazione qualitativa per lo ione cloruro).
N un C l + UN g N O 3 → N un N O 3 + UN g C l (\ displaystyle (\ mathsf (NaCl+AgNO_(3)\rightarrow NaNO_(3)+AgCl)})Nel reticolo cristallino tra gli atomi predomina il legame chimico ionico, che è una conseguenza dell'azione dell'interazione elettrostatica di ioni con carica opposta.
Guarda anche
- Sale da tavola - spezie e additivo alimentare
- Halite - minerale
Appunti
- Cloruro di sodio sul sito inglese. Istituto nazionale di standard e tecnologia) (Inglese)
- Nekrasov B.V. Fondamenti di Chimica Generale. T. 2. Ed. 3°, riv. e add., M.: Chimica, 1973. - 688 p.; 270 compresse; 426 disegni; Elenco della letteratura, riferimenti. S. 218
- Pitagora. Canone d'oro. Figure esoteriche. - M. : Casa editrice Eksmo, 2003. - 448 p. (Antologia della Sapienza).
- Piccola enciclopedia della montagna. In 3 volumi = Enciclopedia delle piccole mani / (In ucraino). ed. VS Beletsky. - Donetsk: Donbass, 2004. - ISBN 966-7804-14-3.
- UNIAN: Sale marino per la bellezza e la salute della pelle
- Legislazione russa dei secoli X-XX. Legislazione dell'antica Russia. T. 1. M., 1984. S. 224-225.
- Tradotto dal "parlare" di Pomerania, la parola chren (tsren) significa una scatola quadrangolare forgiata da lamiera, e salga è un calderone in cui veniva bollito il sale. Una pancia nelle saline del Mar Bianco era chiamata un sacco di sale in due quarti, cioè con un volume di circa 52 litri.
- Sale (PDF), US Geological Survey sul sito web del Programma per le risorse minerarie
Reticoli cristallini
8 ° GRADO
* Secondo il libro di testo: Gabrielyan OS Chimica-8. M.: Otarda, 2003.
Obiettivi. Educativo. Dare il concetto dello stato cristallino e amorfo dei solidi; conoscere i tipi di reticoli cristallini, la loro relazione con i tipi di legami chimici e l'effetto sulle proprietà fisiche delle sostanze; dare un'idea della legge di costanza della composizione delle sostanze.
Educativo. Sviluppare il pensiero logico, la capacità di osservare e trarre conclusioni.
Educativo. Formare gusto estetico e collettivismo, allargare i propri orizzonti.
Attrezzature e reagenti. Modelli di reticoli cristallini, filmina “Dipendenza delle proprietà delle sostanze dalla composizione e dalla struttura”, trasparenze “Legame chimico. La struttura della materia"; plastilina, gomma da masticare, resine, cera, cloruro di sodio NaCl, grafite, zucchero, acqua.
Forma di organizzazione del lavoro. Gruppo.
Metodi e tecniche. Lavoro autonomo, esperienza dimostrativa, lavoro di laboratorio.
Epigrafe.
DURANTE LE LEZIONI
INSEGNANTE. I cristalli si trovano ovunque. Camminiamo sui cristalli, costruiamo dai cristalli, creiamo dispositivi e prodotti dai cristalli, utilizziamo ampiamente i cristalli nella tecnologia e nella scienza, mangiamo cristalli, veniamo trattati con cristalli, troviamo cristalli negli organismi viventi, usciamo nelle distese di strade spaziali con l'aiuto di dispositivi fatti di cristalli ...
Cosa sono i cristalli?
Immagina per un momento che i tuoi occhi abbiano cominciato a vedere atomi o molecole; la crescita è diminuita e sei riuscito ad entrare all'interno del cristallo. Lo scopo della nostra lezione è capire quali sono lo stato cristallino e amorfo dei solidi, conoscere i tipi di reticoli cristallini, avere un'idea della legge di costanza della composizione delle sostanze.
Quali stati aggregati di sostanze sono noti? Solido, liquido e gassoso. Sono interconnessi (Schema 1).
Racconto di cloro avido
In un certo regno, uno stato chimico, viveva il cloro. E sebbene appartenesse all'antica famiglia degli Alogeni, e avesse ricevuto una considerevole eredità (aveva sette elettroni a livello di energia esterna), era molto avido e invidioso, e per la rabbia diventava persino giallo-verde. Giorno e notte era tormentato dal desiderio di diventare come Argon. Pensò, pensò e alla fine si avvicinò: "L'argon ha otto elettroni nel livello esterno e io ne ho solo sette. Quindi, ho bisogno di ottenere un altro elettrone, quindi sarò anche nobile. Il giorno dopo, Cloro stava andando in viaggio per l'amato elettrone, ma non doveva andare lontano: vicino alla casa incontrò un atomo che gli somigliava come due gocce d'acqua.
"Ascolta, fratello, dammi il tuo elettrone", disse Cloro.
"No, è meglio che mi dia un elettrone", rispose il gemello.
"Va bene, allora combiniamo i nostri elettroni in modo che nessuno si offenda", disse l'avido Cloro, sperando che poi prendesse l'elettrone per sé.
Ma non era così: entrambi gli atomi condividevano equamente gli elettroni, nonostante i disperati sforzi dell'avido Cloro per convincerli dalla loro parte.
INSEGNANTE. Guarda le sostanze sulle tue tabelle e classificale in due gruppi. Plastilina, gomma da masticare, resina, cera sono sostanze amorfe. Spesso non hanno un punto di fusione costante, si osserva fluidità, non esiste una struttura ordinata (reticolo cristallino). Al contrario, sale NaCl , la grafite e lo zucchero sono sostanze cristalline. Sono caratterizzati da chiari punti di fusione, forme geometriche regolari e simmetria.
Vengono utilizzate sia sostanze amorfe che cristalline. Conosceremo i tipi di reticoli cristallini e la loro influenza sulle proprietà fisiche delle sostanze. I compiti creativi preparati da te - le fiabe - aiuteranno a ripetere i tipi di legami chimici.
La storia del legame polare covalente
In un certo regno, in un certo stato con il nome di "Sistema Periodico" viveva una volta un piccolo elettrone. Non aveva amici. Ma un giorno, un altro elettronico è venuto da lui in un villaggio chiamato "Outer Level", esattamente come il primo. Sono diventati subito amici, hanno sempre camminato insieme e non si sono nemmeno accorti di come fossero accoppiati. Questi elettroni sono chiamati covalenti.
Il racconto del legame ionico
Due amici vivevano nella casa del sistema periodico di Mendeleev: il metallo Na e il non metallo Cl. Ognuno viveva nel proprio appartamento: Na - nell'appartamento al numero 11 e Cl - al numero 17.
E così gli amici decisero di entrare nel cerchio, e lì fu detto loro: per entrare in questo cerchio, bisogna completare il livello di energia. Gli amici si sono arrabbiati e sono tornati a casa. A casa, hanno pensato a come completare il livello di energia. E improvvisamente CL disse:
- Dai, mi darai un elettrone del tuo terzo livello.
- Allora come lo do? chiese Na.
- Allora, prendi e dai. Avrai due livelli e tutti completati, e io avrò tre livelli e anche tutti completati. Allora saremo accettati nel cerchio.
"Okay, prendilo", disse Na e rinunciò al suo elettrone.
Quando sono arrivati al cerchio, il direttore del cerchio ha chiesto: "Come hai fatto?" Gli hanno detto tutto. Il regista ha detto: "Ben fatto, ragazzi" - e li ha accettati nella sua cerchia. Il regista ha dato al sodio una carta con un segno "+1" e al cloro - con un segno "-1". E ora accetta tutti coloro che vogliono unirsi al cerchio: metalli e non metalli. E quello che fecero Na e Cl, lo chiamò legame ionico.
INSEGNANTE. Conoscete i tipi di legami chimici? Questa conoscenza sarà utile nello studio dei reticoli cristallini. Il mondo delle sostanze è vasto e diversificato. Hanno un'ampia varietà di proprietà. Ci sono proprietà fisiche e chimiche delle sostanze. Quali sono le proprietà fisiche?
Risposte degli studenti: stato di aggregazione, colore, densità, punti di fusione e di ebollizione, solubilità in acqua, conducibilità elettrica.
INSEGNANTE. Descrivi le proprietà fisiche delle sostanze: O 2 , H 2 O, NaCl, grafite CON.
Gli studenti compilano la tabella, che di conseguenza assume la forma seguente.
tavolo
| Fisico proprietà |
Sostanze | |||
|---|---|---|---|---|
| Circa 2 | H2O | NaCl | C | |
| Stato di aggregazione | Gas | Liquido | Solido | Solido |
| Densità, g/cm 3 | 1.429 (g/l) | 1,000 | 2,165 | 2,265 |
| Colore | Incolore | Incolore | bianco | Nero |
| T pl, °С | –218,8 | 0,0 | +801,0 | – |
| T kip, °С | –182,97 | +100 | +1465 | +3700 |
| solubilità in acqua | Leggermente solubile | – | Solubile | Insolubile |
| Conduttività elettrica | non conduttore | Debole | Conduttore | Conduttore |
INSEGNANTE. Le proprietà fisiche delle sostanze possono determinarne la struttura.
Diapositivo.
INSEGNANTE.Un cristallo è un corpo solido, le cui particelle (atomi, molecole, ioni) si trovano in un certo ordine che si ripete periodicamente (nei nodi). Quando i nodi sono collegati mentalmente da linee, si forma una cornice spaziale: un reticolo cristallino. Esistono quattro tipi di reticoli cristallini (Schema 2, vedi pag. 24 ).
Schema 2
RETICOLARI DI CRISTALLO
INSEGNANTE. Cosa sono i reticoli cristallini O 2, H 2 O, NaCl, C ?
Risposta degli studenti. O 2 e H 2 O - reticoli cristallini molecolari, NaCl - reticolo ionico,
C è il reticolo atomico.
Dimostrazione di modelli di reticolo cristallino:
NaCl, C (grafite), Mg, CO 2 .
INSEGNANTE.Presta attenzione ai tipi di reticoli cristallini delle sostanze semplici, a seconda della loro posizione nel sistema periodico (pag. 79 del libro di testo).
Che tipo di reticolo non si trova nelle sostanze semplici?
Risposta degli studenti. Le sostanze semplici non hanno reticoli ionici.
 |
|
INSEGNANTE. Per le sostanze con un reticolo molecolare, è caratteristico il fenomeno della sublimazione o sublimazione.
Esperienza dimostrativa.
Sublimazione di acido benzoico o naftalene. (La sublimazione è la trasformazione (quando riscaldato) di un solido in un gas, bypassando la fase liquida, e poi di nuovo la cristallizzazione sotto forma di brina.)
INSEGNANTE.Le sostanze a struttura molecolare obbediscono alla legge della costanza della composizione della materia; le sostanze di una struttura molecolare hanno una composizione costante, indipendentemente dal metodo di preparazione. La legge è stata scoperta da J. L. Proust. Ha risolto la lunga disputa tra CL Berthollet e J. Dalton a favore del primo.
Ad esempio, anidride carbonica o monossido di carbonio (IV) CO2 - una sostanza complessa di struttura molecolare. È costituito da due elementi: carbonio e ossigeno, e nella molecola c'è un atomo di carbonio e due atomi di ossigeno. Peso molecolare relativo M r ( CO2 ) = 44, massa molare M( CO2 ) = 44 g/mol. Volume molare V M ( CO2 ) = 22,4 mol (n.a.). Il numero di molecole in 1 mole di sostanza N A ( CO2 ) = 6 10 23 molecole.
Per le sostanze a struttura ionica, la legge di Proust non è sempre soddisfatta.
Dettatura grafica
"Tipi di legami chimici e tipi di reticoli cristallini"
I segni "+" e "-" indicano se l'affermazione data (1–20) è tipica per il tipo di legame chimico della variante indicata.
Opzione 1.
Legame ionico.
Opzione 2.
Legame covalente non polare.
Opzione 3.
legame polare covalente.
Dichiarazioni.
1. Si forma un legame tra gli atomi di metalli e non metalli.
2. Si forma un legame tra atomi di metallo.
3. Si forma un legame tra gli atomi dei non metalli.
4. Nel processo di interazione degli atomi, si formano ioni.
5. Le molecole formate sono polarizzate.
6. La comunicazione viene stabilita accoppiando gli elettroni senza spostare le coppie di elettroni comuni.
7. Il legame viene stabilito accoppiando gli elettroni e spostando la coppia comune su uno degli atomi.
8. Nel processo di una reazione chimica, c'è un trasferimento completo di elettroni di valenza da un atomo degli elementi reagenti all'altro.
9. Lo stato di ossidazione degli atomi in una molecola è zero.
10. Gli stati di ossidazione degli atomi in una molecola sono uguali al numero di elettroni donati o ricevuti.
11. Gli stati di ossidazione degli atomi in una molecola sono uguali al numero di coppie di elettroni comuni spostati.
12. I composti con questo tipo di legame formano un reticolo cristallino di tipo ionico.
13. Per i composti con questo tipo di legame chimico sono caratteristici i reticoli cristallini di tipo molecolare.
14. I composti con questo tipo di legame formano reticoli cristallini di tipo atomico.
15. I composti possono essere gassosi in condizioni normali.
16. I giunti sono solidi in condizioni normali.
17. I collegamenti con questo tipo di collegamento sono generalmente refrattari.
18. Le sostanze con questo tipo di connessione possono essere liquide in condizioni normali.
19. Le sostanze con un tale legame chimico hanno un odore.
20. Le sostanze con un tale legame chimico hanno una lucentezza metallica.
Risposte(autostima).
opzione 1
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opzione 2
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Opzione 3
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Criteri di valutazione: 1-2 errori - "5", 3-4 errori - "4", 5-6 errori - "3".
Riparare il materiale
Il silicio ha un reticolo cristallino atomico. Quali sono le sue proprietà fisiche?
Che tipo di reticolo cristallino ha Na 2 SO 4?
L'ossido di CO 2 ha un basso T pl e quarzo SiO 2 - molto alto (il quarzo fonde a 1725 ° C). Quali reticoli cristallini dovrebbero avere?
INSEGNANTE. Abbiamo esaminato l'interno delle cose, vero? In conclusione, vorrei citare le pietre preziose: diamante, zaffiro, smeraldo, alessandrite, ametista, perla, opale, ecc. Alle pietre preziose sono da tempo attribuite proprietà curative. Si credeva che il cristallo di ametista proteggesse dall'ubriachezza e portasse sogni felici. Smeraldo salva dalle tempeste. Il diamante protegge dalle malattie. Il topazio porta felicità a novembre e il melograno a gennaio.
Le pietre preziose servivano come misura della ricchezza di principi e imperatori. Ambasciatori stranieri che visitarono nel XVII secolo. in Russia, hanno scritto di essere stati colti da un "tranquillo orrore" alla vista dei lussuosi abiti della famiglia reale, completamente tempestati di pietre preziose.
Sulla testa della zarina Irina Godunova c'era una corona, "come un muro merlato", divisa in 12 torrette, sapientemente lavorate con rubini, topazi, diamanti e "perle di pendio", tutt'intorno la corona era tempestata di enormi ametiste e zaffiri .
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È noto che il cappello del principe Potemkin di Tauride era così tempestato di diamanti e per questo così pesante che il proprietario non poteva portarlo in testa; l'aiutante portava il cappello tra le mani dietro al principe. Tante pietre preziose furono cucite su uno degli abiti dell'imperatrice Elisabetta che, incapace di sopportarne il peso, svenne al ballo. Tuttavia, anche prima, un incidente più sfortunato è accaduto alla moglie dello zar Alexander Mikhailovich: ha dovuto interrompere la cerimonia nuziale per togliersi il vestito cosparso di gemme.
I diamanti più grandi del mondo sono conosciuti ciascuno con il proprio nome: Orlov, Shah, Jumping, Regent, ecc.
I cristalli sono necessari - in orologi, ecoscandagli, microfoni; diamante - "lavoratore" (in cuscinetti, tagliavetro, ecc.).
“La pietra è ora nelle mani dell'uomo: non divertimento e lusso, ma un materiale meraviglioso a cui siamo riusciti a restituire il suo posto, un materiale in cui è più bello e più divertente vivere. Non sarà una "pietra preziosa" - il suo tempo è passato: sarà una gemma che dona la bellezza della vita. ... In esso, una persona vedrà l'incarnazione di colori insuperabili e l'incorruttibilità della natura stessa, che può essere toccata solo dal fuoco ardente dell'ispirazione dell'artista", ha scritto l'accademico A.E. Fersman.
I cristalli possono essere coltivati anche a casa. Prova alcuni compiti creativi per la crescita dei cristalli.
Compiti a casa
"Crescita dei cristalli"
Attrezzature e reagenti. Pulisci bicchieri, cartone, matita, filo; acqua, sale (NaCl o СuSO 4 , o KNO 3 .)
Progresso
Primo modo.
Prepara una soluzione satura del sale che hai scelto. Per fare questo, versare il sale in porzioni in acqua calda e mescolare fino a quando non si sarà sciolto. Non appena il sale smette di dissolversi, la soluzione è satura. Filtra la soluzione con una garza. Versa questa soluzione in un bicchiere, metti una matita con un filo e un carico (un bottone, ad esempio). Dopo 2-3 giorni, il carico dovrebbe essere ricoperto di cristalli.
Secondo modo.
Coprire il barattolo con una soluzione satura di cartone e attendere che i cristalli cadano sul fondo con un lento raffreddamento. Asciugare i cristalli su un tovagliolo, fissare alcuni dei più belli su un filo, legarli a una matita e abbassarli in una soluzione satura liberata da altri cristalli. I cristalli possono richiedere 2-3 settimane per crescere.
I solidi, di regola, hanno una struttura cristallina. È caratterizzato dalla corretta disposizione delle particelle in punti rigorosamente definiti nello spazio. Quando questi punti sono collegati mentalmente da linee rette intersecanti, si forma una cornice spaziale, che viene chiamata reticolo cristallino.
Vengono chiamati i punti in cui sono poste le particelle nodi reticolari. I nodi di un reticolo immaginario possono contenere ioni, atomi o molecole. Fanno movimenti oscillatori. Con un aumento della temperatura, aumenta l'ampiezza delle oscillazioni, che si manifesta nell'espansione termica dei corpi.
A seconda del tipo di particelle e della natura della connessione tra loro, si distinguono quattro tipi di reticoli cristallini: ionici, atomici, molecolari e metallici.
I reticoli cristallini costituiti da ioni sono chiamati ionici. Sono formati da sostanze con legami ionici. Un esempio è un cristallo di cloruro di sodio, in cui, come già notato, ogni ione sodio è circondato da sei ioni cloruro e ogni ione cloruro da sei ioni sodio. Questa disposizione corrisponde all'imballaggio più denso, se gli ioni sono rappresentati come sfere poste in un cristallo. Molto spesso, i reticoli cristallini sono rappresentati come mostrato in Fig, dove è indicata solo la posizione relativa delle particelle, ma non le loro dimensioni.
Viene chiamato il numero di particelle vicine più vicine che sono strettamente adiacenti a una data particella in un cristallo o in una singola molecola numero di coordinazione.
Nel reticolo del cloruro di sodio, i numeri di coordinazione di entrambi gli ioni sono 6. Quindi, in un cristallo di cloruro di sodio, è impossibile isolare singole molecole di sale. Non c'è nessuno di loro. L'intero cristallo dovrebbe essere considerato come una macromolecola gigante costituita da un numero uguale di ioni Na + e Cl -, Na n Cl n , dove n è un numero grande. I legami tra gli ioni in un tale cristallo sono molto forti. Pertanto, le sostanze con un reticolo ionico hanno una durezza relativamente elevata. Sono refrattari ea bassa volatilità.
La fusione dei cristalli ionici porta a una violazione dell'orientamento geometricamente corretto degli ioni l'uno rispetto all'altro e a una diminuzione della forza del legame tra di loro. Pertanto, i loro fusi conducono corrente elettrica. I composti ionici, di regola, sono facilmente solubili in liquidi costituiti da molecole polari, come l'acqua.
I reticoli cristallini, ai cui nodi ci sono i singoli atomi, sono chiamati atomici. Gli atomi in tali reticoli sono interconnessi da forti legami covalenti. Un esempio è il diamante, una delle modificazioni del carbonio. Un diamante è formato da atomi di carbonio, ciascuno legato a quattro atomi vicini. Il numero di coordinazione del carbonio nel diamante è 4 
. Nel reticolo del diamante, come nel reticolo del cloruro di sodio, non ci sono molecole. L'intero cristallo dovrebbe essere considerato come una molecola gigante. Il reticolo cristallino atomico è caratteristico del boro solido, del silicio, del germanio e dei composti di alcuni elementi con carbonio e silicio.
I reticoli cristallini costituiti da molecole (polari e non polari) sono detti molecolari.
Le molecole in tali reticoli sono interconnesse da forze intermolecolari relativamente deboli. Pertanto, le sostanze con un reticolo molecolare hanno una bassa durezza e bassi punti di fusione, sono insolubili o leggermente solubili in acqua, le loro soluzioni quasi non conducono corrente elettrica. Il numero di sostanze inorganiche con un reticolo molecolare è piccolo.
Esempi di questi sono ghiaccio, monossido di carbonio solido (IV) ("ghiaccio secco"), alogenuri di idrogeno solidi, sostanze solide semplici formate da uno- (gas nobili), due- (F 2, Cl 2, Br 2, I 2, H 2 , O 2, N 2), tre- (O 3), quattro- (P 4), otto- (S 8) molecole atomiche. Il reticolo cristallino molecolare dello iodio è mostrato in Fig. 
. La maggior parte dei composti organici cristallini ha un reticolo molecolare.
I composti ionici (ad esempio il cloruro di sodio NaCl) sono solidi e refrattari perché ci sono potenti forze di attrazione elettrostatica tra le cariche dei loro ioni ("+" e "-").
Uno ione cloruro caricato negativamente attrae non solo il "proprio" ione Na +, ma anche altri ioni sodio attorno ad esso. Ciò porta al fatto che vicino a uno qualsiasi degli ioni non c'è uno ione con il segno opposto, ma diversi (Fig. 1).
Riso. uno.
polarizzazione del legame ionico
In effetti, ci sono 6 ioni sodio attorno a ciascuno ione cloruro e 6 ioni cloruro attorno a ciascuno ione sodio.
Un tale imballaggio ordinato di ioni è chiamato cristallo ionico. Se un atomo di cloro separato viene isolato in un cristallo, tra gli atomi di sodio circostanti non è più possibile trovare quello con cui ha reagito il cloro. Attratti l'uno dall'altro da forze elettrostatiche, gli ioni sono estremamente riluttanti a cambiare posizione sotto l'influenza di una forza esterna o di un aumento della temperatura. Ma se la temperatura è molto alta (circa 1500°C), il NaCl evapora, formando molecole biatomiche. Ciò suggerisce che le forze di legame covalente non vengono mai completamente disattivate.
I cristalli ionici si distinguono per alti punti di fusione, solitamente un intervallo di banda significativo, conducibilità ionica ad alte temperature e una serie di proprietà ottiche specifiche (ad esempio, trasparenza nello spettro IR vicino). Possono essere costruiti sia da ioni monoatomici che poliatomici. Un esempio di cristalli ionici del primo tipo sono i cristalli di alogenuri di metalli alcalini e alcalino terrosi; gli anioni si trovano secondo la legge dell'imballaggio sferico più vicino o della muratura sferica densa, i cationi occupano i vuoti corrispondenti. Le strutture più caratteristiche di questo tipo sono NaCl, CsCl, CaF2. I cristalli ionici del secondo tipo sono costruiti da cationi monoatomici degli stessi metalli e frammenti anionici finiti o infiniti. Gli anioni finali (residui acidi) sono NO3-, SO42-, CO32-, ecc. I residui acidi possono essere combinati in catene infinite, strati o formare una struttura tridimensionale, nelle cui cavità si trovano i cationi, come per esempio, nelle strutture cristalline dei silicati. Per i cristalli ionici, si può calcolare l'energia della struttura cristallina U (vedi tabella), che è approssimativamente uguale all'entalpia di sublimazione; i risultati sono in buon accordo con i dati sperimentali. Secondo l'equazione di Born-Meier, per un cristallo costituito da ioni formalmente caricati singolarmente:
U \u003d -A / R + Be-R / r - C / R6 - D / R8 + E0
(R è la distanza interionica più breve, A è la costante di Madelung in funzione della geometria della struttura, B e r sono i parametri che descrivono la repulsione tra le particelle, C/R6 e D/R8 caratterizzano il corrispondente dipolo-dipolo e dipolo-quadrupolo interazioni di ioni, E0 è l'energia zero vibrazioni, e è la carica dell'elettrone). Man mano che il catione cresce, aumenta il contributo delle interazioni dipolo-dipolo.
La maggior parte dei solidi lo ha cristallino struttura che si caratterizza disposizione rigorosamente definita delle particelle. Se colleghi le particelle con linee condizionali, ottieni un frame spaziale chiamato reticolo cristallino. I punti in cui si trovano le particelle di cristallo sono chiamati nodi reticolari. I nodi di un reticolo immaginario possono contenere atomi, ioni o molecole.
A seconda della natura delle particelle situate nei nodi e della natura della connessione tra loro, si distinguono quattro tipi di reticoli cristallini: ionici, metallici, atomici e molecolari.
Ionico detti reticoli, ai cui nodi sono presenti ioni.
Sono formati da sostanze con legami ionici. Ai nodi di un tale reticolo si trovano ioni positivi e negativi, interconnessi dall'interazione elettrostatica.
I reticoli cristallini ionici hanno sali, alcali, ossidi di metalli attivi. Gli ioni possono essere semplici o complessi. Ad esempio, nei siti del reticolo cristallino del cloruro di sodio ci sono ioni sodio semplici Na e cloro Cl - , e nei siti reticolari del solfato di potassio, ioni potassio semplici K e ioni solfato complessi S O 4 2 - si alternano.
I legami tra gli ioni in tali cristalli sono forti. Pertanto, le sostanze ioniche sono solide, refrattarie, non volatili. Tali sostanze sono buone sciogliere in acqua.
Il reticolo cristallino del cloruro di sodio
Cristallo di cloruro di sodio
metallo chiamati reticoli, che consistono di ioni positivi e atomi di metallo ed elettroni liberi.
Sono formati da sostanze con un legame metallico. Ai nodi del reticolo metallico ci sono atomi e ioni (atomi o ioni, in cui gli atomi si trasformano facilmente, dando i loro elettroni esterni per uso comune).
Tali reticoli cristallini sono caratteristici di sostanze semplici di metalli e leghe.
I punti di fusione dei metalli possono essere diversi (da \ (-37 \) ° С per il mercurio da due a tremila gradi). Ma tutti i metalli hanno una caratteristica lucentezza metallica, malleabilità , duttilità , condurre bene l'elettricità e calorosamente.
reticolo cristallino metallico
Hardware
Sono chiamati reticoli cristallini atomici, nei cui nodi sono presenti singoli atomi collegati da legami covalenti.
Questo tipo di reticolo ha un diamante, una delle modificazioni allotropiche del carbonio. Le sostanze con un reticolo cristallino atomico includono grafite, silicio, boro e germanio, nonché sostanze complesse, ad esempio, carborundum SiC e silice, quarzo, cristallo di rocca, sabbia, che includono l'ossido di silicio (\ (IV \)) Si O 2.
Tali sostanze sono caratterizzate molta forza e durezza. Pertanto, il diamante è la sostanza naturale più dura. Le sostanze con un reticolo cristallino atomico hanno un molto alti punti di fusione e bollente. Ad esempio, il punto di fusione della silice è \(1728 \) ° C, mentre per la grafite è più alto - \ (4000 \) ° C. I cristalli atomici sono praticamente insolubili.
Reticolo cristallino di diamante
Diamante
Molecolare detti reticoli, ai cui nodi sono presenti molecole legate da una debole interazione intermolecolare.
Nonostante all'interno delle molecole gli atomi siano collegati da legami covalenti molto forti, deboli forze di attrazione intermolecolare agiscono tra le molecole stesse. Pertanto, i cristalli molecolari hanno poca forza e durezza bassi punti di fusione e bollente. Molte sostanze molecolari sono liquidi e gas a temperatura ambiente. Tali sostanze sono volatili. Ad esempio, lo iodio cristallino e il monossido di carbonio solido (\ (IV \)) ("ghiaccio secco") evaporano senza trasformarsi in uno stato liquido. Alcune sostanze molecolari lo sono odore .
Le sostanze semplici allo stato solido di aggregazione hanno questo tipo di reticolo: gas nobili con molecole monoatomiche (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn ), così come i non metalli con due e molecole poliatomiche (H 2, O 2, N 2, CI 2, I 2, O 3, P 4, S 8).
Il reticolo cristallino molecolare ha anche sostanze con legami polari covalenti: acqua - ghiaccio, ammoniaca solida, acidi, ossidi non metallici. Maggioranza composti organici sono anche cristalli molecolari (naftalene, zucchero, glucosio).
