Строение и свойства кристаллических и аморфных тел

Цель урока:

1. Раскрыть основные свойства кристаллических и аморфных тел.

2. Рассмотреть особенности строения  и свойства кристаллических и аморфных тел с точки зрения молекулярно – кинетической теории.

3. Развивать интерес и логическое мышление путём решения учебных проблем, подготовки сообщений и объяснений интересных фактов.

4. Воспитание ответственного отношения к учёбе.

Оборудование: набор кристаллических тел, набор моделей кристаллических   решёток,  к/ф «Строение и свойства кристаллов».

      Ход урока.

Организационный момент.

Изучение нового материала.

Большинство окружающих нас твёрдых тел – вещества в твёрдом состоянии. Специальная область физики – физика твёрдого тела занимается изучением строения и свойств твёрдых тел. Эта область физики является ведущей во всех физических исследованиях. Она составляет фундамент техники.

В любой отрасли техники используются свойства твёрдого тела: механические, тепловые, электрические, оптические и т.д. Всё большее применение в технике находят кристаллы.

Действие современных оптических квантовых генераторов – лазеров – основано на использовании свойств монокристалла.

Твёрдое состояние вещества.

Вещество называют твёрдым, если оно сохраняет свою форму и объём, т.е. внешние признаки.

В физике под твёрдыми телами подразумевают вещества, у которых имеется кристаллическое строение, т.е. «дальний порядок», в расположении его частиц.

В зависимости от структуры различают тела кристаллические и аморфные – смотрите документ.

Свойства:

Температура плавления постоянная величина для каждого вещества.

Каждое вещество имеет свою температуру плавления. (На доске чертится график плавления и отвердевания какого – либо вещества).

Анизотропия – зависимость физических свойств от направления внутри кристалла.

Механическая прочность, оптические, электрические, тепловые свойства.

Изотропия – одинаковые физические свойства по всем направлениям.

У поликристаллов анизотропия свойственна для каждого кристалла. Т.к. кристаллики расположены друг относительно друга хаотически, тело в целом изотропно.

Аморфные тела.

Не имеют постоянной температуры плавления.

Не имеют кристаллического строения.

Изотропны.

Обладают текучестью.

Имеют толь «ближний порядок» в расположении частиц.

Способны переходить в кристаллическое и жидкое состояние.

Типы кристаллов.

а) ионные;

б) атомные;

в) металлические;

г) молекулярные.

Кристаллическая форма вещества более устойчивая, чем аморфная.

Применение кристаллов.

Ионные

Атомные

Металлические

Молекулярные

Кристаллическая форма вещества более устойчивая, чем аморфная.

Применение кристаллов.

Жидкие кристаллы. Некоторые органические материалы при переходе из жидкого состояния в твёрдое имеют промежуточную структуру. Вещество в таком состоянии называют жидким кристаллом. Для жидких кристаллов характерна вытянутая структура молекул, которая приводит к анизотропии свойств. Жидкие кристаллы имеют важные оптические свойства, которые в широких пределах изменяются внешними воздействиями. Это определяет большие возможности управления световыми потоками с помощью жидких кристаллов.

Свойства кристаллических веществ определяются структурой кристаллических решёток. Между алмазом и графитом много общего, хотя на первый взгляд общее трудно увидеть. Алмаз необычайно твёрд, прозрачен, не проводит электрический ток, обработанные алмазы – драгоценности, известные в быту как бриллианты.

Графит мягок, легко расслаивается, непрозрачен, электропроводен и не похож на драгоценный      камень. А между тем и алмаз, и графит – это чистый углерод. Различие свойств алмаза и графита связано только с различием кристаллических решёток (демонстрация рисунков). При определённых условиях возможен переход вещества из одной кристаллической модификации в другую. Если нагреть графит до температуры 2000 – 2500 К под давлением 10⁹ Па, то произойдёт перестройка кристаллических решётки, в результате чего графит превращается в алмаз. Так получают искусственные алмазы.

Роль некоторых добавок к сплавам для увеличения прочности материалов.

Расположение атомов в кристаллах далеко не всегда правильно. Размещение атомов в пространстве часто нарушается. Эти области разупорядочения атомов кристаллической решётки называют дефектами. Иногда нарушается правильная структура пространственной решётки вдоль некоторых линий. Эти дефекты называются дислокациями. Обычно примеси в металлах оседают на дислокации. Большое число примесей  может блокировать       дислокации. Сталь представляет собой сплав на основе железа, содержит значительные примеси углеродов, а также различные легирующие добавки (примеси некоторых металлов). Регулируемое упрочнение стали происходит за счет взаимодействия атомов примеси, в том числе  углерода, с дислокациями и за счет выпадения микроскопических включений карбида железа. В настоящее время это основной путь упрочнения материалов.

Обсуждение вопросов.

Два кубика – один из оконного стекла, другой из монокристалла кварца – опущены в горячую воду. Сохранять ли они свою форму?

Как, исходя из кристаллической структуры твердых тел (например на модели пространственной решётки хлористого натрия), объяснить свойство анизотропии?

Домашнее задание: § 67

Строение и свойства кристаллических и аморфных тел.

Цель урока: 1. Раскрыть основные свойства кристаллических и аморфных тел.

2. Рассмотреть особенности строения и свойства кристаллических и аморфных тел с точки зрения молекулярно – кинетической теории.

3. Развивать интерес и логическое мышление путём решения учебных проблем, подготовки сообщений и объяснений интересных фактов.

4. Воспитание ответственного отношения к учёбе.

Оборудование: набор кристаллических тел, набор моделей кристаллических решёток, к/ф «Строение и свойства кристаллов».

Ход урока.

1. Организационный момент.

2. Изучение нового материала.

Большинство окружающих нас твёрдых тел – вещества в твёрдом состоянии. Специальная область физики – физика твёрдого тела занимается изучением строения и свойств твёрдых тел. Эта область физики является ведущей во всех физических исследованиях. Она составляет фундамент техники.

В любой отрасли техники используются свойства твёрдого тела: механические, тепловые, электрические, оптические и т.д. Всё большее применение в технике находят кристаллы.

Действие современных оптических квантовых генераторов – лазеров – основано на использовании свойств монокристалла.

Твёрдое состояние вещества.

1. Вещество называют твёрдым, если оно сохраняет свою форму и объём, т.е. внешние признаки.

2. В физике под твёрдыми телами подразумевают вещества, у которых имеется кристаллическое строение, т.е. «дальний порядок», в расположении его частиц.

В зависимости от структуры различают тела кристаллические и аморфные:

Свойства:

1. Температура плавления постоянная величина для каждого вещества.

2. Каждое вещество имеет свою температуру плавления. (На доске чертится график плавления и отвердевания какого – либо вещества).

У поликристаллов анизотропия свойственна для каждого кристалла. Т.к. кристаллики расположены друг относительно друга хаотически, тело в целом изотропно.

Аморфные тела.

1. Не имеют постоянной температуры плавления.

2. Не имеют кристаллического строения.

3. Изотропны.

4. Обладают текучестью.

5. Имеют толь «ближний порядок» в расположении частиц.

6. Способны переходить в кристаллическое и жидкое состояние.

Типы кристаллов.

а) ионные;

б) атомные;

в) металлические;

г) молекулярные.

Кристаллическая форма вещества более устойчивая, чем аморфная.

Применение кристаллов.

1. Ионные

2. Атомные

3. Металлические

4. Молекулярные

Кристаллическая форма вещества более устойчивая, чем аморфная.

Применение кристаллов.

1. Жидкие кристаллы. Некоторые органические материалы при переходе из жидкого состояния в твёрдое имеют промежуточную структуру. Вещество в таком состоянии называют жидким кристаллом. Для жидких кристаллов характерна вытянутая структура молекул, которая приводит к анизотропии свойств. Жидкие кристаллы имеют важные оптические свойства, которые в широких пределах изменяются внешними воздействиями. Это определяет большие возможности управления световыми потоками с помощью жидких кристаллов.

2. Свойства кристаллических веществ определяются структурой кристаллических решёток. Между алмазом и графитом много общего, хотя на первый взгляд общее трудно увидеть. Алмаз необычайно твёрд, прозрачен, не проводит электрический ток, обработанные алмазы – драгоценности, известные в быту как бриллианты.

Графит мягок, легко расслаивается, непрозрачен, электропроводен и не похож на драгоценный камень. А между тем и алмаз, и графит – это чистый углерод. Различие свойств алмаза и графита связано только с различием кристаллических решёток (демонстрация рисунков). При определённых условиях возможен переход вещества из одной кристаллической модификации в другую. Если нагреть графит до температуры 2000 – 2500 К под давлением 10⁹ Па, то произойдёт перестройка кристаллических решётки, в результате чего графит превращается в алмаз. Так получают искусственные алмазы.

1. Роль некоторых добавок к сплавам для увеличения прочности материалов.

Расположение атомов в кристаллах далеко не всегда правильно. Размещение атомов в пространстве часто нарушается. Эти области разупорядочения атомов кристаллической решётки называют дефектами. Иногда нарушается правильная структура пространственной решётки вдоль некоторых линий. Эти дефекты называются дислокациями. Обычно примеси в металлах оседают на дислокации. Большое число примесей может блокировать дислокации. Сталь представляет собой сплав на основе железа, содержит значительные примеси углеродов, а также различные легирующие добавки (примеси некоторых металлов). Регулируемое упрочнение стали происходит за счет взаимодействия атомов примеси, в том числе углерода, с дислокациями и за счет выпадения микроскопических включений карбида железа. В настоящее время это основной путь упрочнения материалов.

Обсуждение вопросов.

1. Два кубика – один из оконного стекла, другой из монокристалла кварца – опущены в горячую воду. Сохранять ли они свою форму?

2. Как, исходя из кристаллической структуры твердых тел (например на модели пространственной решётки хлористого натрия), объяснить свойство анизотропии?

Домашнее задание: § 67