39 - дәріс Оқу сабағының жоспары

Сабақ тақырыбы: Қатты денелер. Аморфты және кристалды денелер. Кристалдардың классификациясы.

Модуль/пән атауы: Физика / Қатты денелер физикасы

Дайындаған оқытушы:

"____" ___________ 2024 жыл

1. Жалпы мәліметтер:

• Курс, тобы: 2-курс, Физика-2501, Материалтану-2502

• Сабақ түрі: Дәріс

2. Мақсаты, міндеттері:

• 10.2.1.1 - Қатты денелердің агрегаттық күйін, олардың ерекшеліктерін түсіндіру.

• 10.2.1.2 - Аморфты және кристалды қатты денелердің құрылымын салыстыру және ажырату.

• 10.2.1.3 - Кристалдық тордың түйіндері, кристалдық тордың түрлері туралы білім беру.

• 10.2.1.4 - Кристалдардың негізгі қасиеттерін (анизотропия, изотропия) түсіндіру.

• 10.2.1.5 - Кристалдарды байланыс түріне қарай классификациялау (иондық, коваленттік, металдық, молекулалық).

• 10.2.1.6 - Нақты материалдардың қасиеттерін олардың құрылымымен және кристаллдық типімен байланыстыра білу.

2.1 Оқу-жаттығу процесінде білім алушылар меңгеретін, күтілетін нәтижелер және дағдылар тізбесі:

1. Агрегаттық күй, қатты дене, аморфты дене, кристалды дене, кристалдық тор, кристалдық тор түйіндері, кристалдық тор түрлері (текшелік, гексагоналды, т.б.), анизотропия, изотропия, кристалдардың классификациясы, иондық кристалл, коваленттік кристалл, металдық кристалл, молекулалық кристалл, байланыс түрі.

3. Сабақты жабдықтау:

• 3.1 Оқу-әдістемелік жабдықтау, Анықтамалық әдебиеттер:

  1. Физика оқулығы (10-сынып, 1-бөлім, Д.М.Қазақбаева, Б.А.Кронгарт, У.К.Тоқбергенова, Алматы: Мектеп, 2019). (Қатты денелер физикасы бөлімі).

  2. Интернет ресурстары: (Қатты денелерге, кристалдарға арналған бейне материалдар, анимациялар).

• 3.2 Техникалық жабдықтар, Материалдар:

  1. Интерактивті тақта / проектор.

  2. Компьютер, презентация (аморфты және кристалды денелердің құрылымын көрнекі түрде көрсету үшін, кристалдық торлардың модельдері).

  3. Кристалдардың үлгілері (тұз, кварц, т.б.).

  4. Тақта маркерлері / бор.

4. Сабақ барысы:

Кіріспе:

• Агрегаттық күйлер туралы білімдерін еске түсіру (газ, сұйық, қатты дене).

Негізгі бөлім:

Қатты денелер. Аморфты және кристалды денелер. Кристалдардың классификациясы.

Қатты денелер – заттың агрегаттық күйінің бір түрі. Қатты денелер белгілі пішіні мен көлемімен сипатталады. Олардың бөлшектері (атомдар, иондар, молекулалар) өте жақын орналасып, күшті өзара әрекеттесуге ие. Бұл олардың қозғалысын шектейді, сондықтан қатты денелер өзінің формасын жақсы сақтайды.

Қатты денелер екі негізгі түрге бөлінеді:

1. Аморфты денелер

Анықтама: Аморфты денелер – бөлшектері ретсіз, хаосты түрде орналасқан қатты денелер. Олардың нақты кристалдық құрылымы жоқ.

• Ретсіз құрылым: Атомдар немесе молекулалар ұзақ қашықтықта реттіліксіз орналасқан. Тек жақын тәртіп сақталады, яғни тек көршілес бөлшектердің орналасуы реттелген, ал алыс қашықтықта реттілік жоқ.

• Изотропия: Физикалық қасиеттері (мысалы, жылу өткізгіштік, электр өткізгіштік, сыну көрсеткіші) барлық бағыттарда бірдей болады. Себебі құрылым ретсіз болғандықтан, бағытқа тәуелділік болмайды.

• Балқу температурасының болмауы: Нақты балқу температурасы жоқ. Қыздырған кезде біртіндеп жұмсарады және сұйыққа айналады.

• Сұйыққа ұқсастық: Аморфты денелерді кейде «қатқан сұйықтар» деп те атайды, себебі олардың құрылымы сұйыққа жақын, тек қозғалғыштығы төмен.

Мысалдар: Шыны, пластмасса, шайыр, битум, гельдер, шырыштар.

Қолданылуы: Құрылыста, оқшаулағыш материалдар ретінде, оптикалық талшықтарда, әйнек бұйымдар жасауда кеңінен қолданылады.

2. Кристалды денелер

Анықтама: Кристалды денелер – бөлшектері (атомдар, иондар, молекулалар) қатаң ретпен, периодты түрде орналасқан қатты денелер. Олардың кристалдық торы бар.

• Реттелген кристалдық тор: Бөлшектер кеңістікте белгілі бір тәртіппен орналасып, кристалдық торды құрайды. Ұзақ қашықтықтағы реттілік сақталады.

• Анизотропия: Физикалық қасиеттері бағытқа байланысты әр түрлі болады. Мысалы, жарықтың сынуы, жылу өткізгіштік, механикалық беріктік әр бағытта әртүрлі болуы мүмкін. Бұл кристалдық тордың реттелген құрылымымен байланысты.

• Нақты балқу температурасы: Белгілі бір температурада күрт балқиды, яғни сұйыққа бірден өтеді. Бұл температура кристалдың балқу температурасы деп аталады.

• Кристалдық форма: Көп жағдайда жақсы қалыптасқан геометриялық пішінге ие болады.

Кристалдық тордың түйіндері - кристалдық торды құрайтын бөлшектердің (атомдар, иондар, молекулалар) орналасу орындары.

Кристалдық тордың негізгі түрлері:

• Текшелік тор: Түйіндері текше формасында орналасқан.

• Гексагоналды тор: Түйіндері гексагоналды призма формасында орналасқан.

• Ромбылық тор: Түйіндері ромбылық призма формасында орналасқан.(және басқа көптеген түрлері бар)

Кристалдардың классификациясы (байланыс түріне байланысты):

• Иондық кристалдар: Кристал торындағы түйіндерде оң және теріс иондар орналасып, олардың арасында иондық байланыс болады. Мысалы: ас тұзы (NaCl), калий хлориді (KCl).

• Қасиеттері: Қатты, морт сынғыш, жоғары балқу температурасы, ерітіндіде және балқымада электр тоғын жақсы өткізеді, нашар жылу өткізгіш.

• Коваленттік кристалдар: Кристал торындағы түйіндерде атомдар орналасып, олардың арасында коваленттік байланыс болады. Мысалы: алмаз, кремний (Si), германий (Ge), кварц (SiO₂).

  • Қасиеттері: Өте қатты, өте жоғары балқу температурасы, диэлектриктер немесе жартылай өткізгіштер, нашар жылу өткізгіш.

• Металдық кристалдар: Кристал торындағы түйіндерде металл иондары орналасып, олардың арасында металдық байланыс (электрондық газ) болады. Мысалы: темір (Fe), мыс (Cu), алтын (Au).

  • Қасиеттері: Иілгіш, созылғыш, жылуды және электр тогын жақсы өткізеді, әртүрлі балқу температурасы болуы мүмкін.

• Молекулалық кристалдар: Кристал торындағы түйіндерде молекулалар орналасып, олардың арасында молекулааралық әлсіз байланыстар (Ван-дер-Ваальс күштері, сутектік байланыс) болады. Мысалы: мұз (H₂O), қант (C₁₂H₂₂O₁₁), йод (I₂).

  • Қасиеттері: Жұмсақ, төмен балқу температурасы, диэлектриктер, нашар жылу өткізгіш, тез буланады.

5. Сабақ бойынша рефлексия

Осы тақырып бойынша нені меңгерді:

1. Жаңа алған ақпарат қаншалықты пайдалы және қызықты болды?

2. Тақырыпқа қатысты тағы нені білгілері келеді?

3. Тақырып бойынша қандай сұрақтар туындады?

6. Үй тапсырмасы

1. Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтарға жауап беру.

   • Агрегаттық күй дегеніміз не? Қатты денелердің басқа агрегаттық күйлерден айырмашылығы неде?

   • Аморфты және кристалды денелердің құрылымында қандай айырмашылық бар?

   • Кристалдық тор дегеніміз не? Кристалдық тордың түйіндері дегеніміз не?

   • Кристалдық тордың қандай негізгі түрлерін білесіз? Олардың айырмашылығы неде?

   • Анизотропия және изотропия құбылыстарының мәні неде? Олар қандай денелерге тән?

   • Кристалдарды байланыс түріне қарай қалай классификациялайды?

   • Иондық кристалдардың қасиеттері қандай? Оларға қандай заттар жатады?

   • Коваленттік кристалдардың қасиеттері қандай? Оларға қандай заттар жатады?

   • Металдық кристалдардың қасиеттері қандай? Оларға қандай заттар жатады?

   • Молекулалық кристалдардың қасиеттері қандай? Оларға қандай заттар жатады?