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碳:结构问题

材料

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碳:结构问题

目的

探讨物质的分子结构以及它如何影响特定材料的物理特征。


语境

当他们研究高中化学时,学生应该掌握各种各样的现象,可以通过广大无形,微小的,移动部件的替代安排来解释。在中学,原子的一般建筑和原子主要成分在确定材料的性质方面发挥作用。学生应该了解,尽管材料差异很大,密度,灵活性,质地,韧性,颜色等许多其他方式,但一切都是以各种方式结合的相对较少的基本材料组成。(所有美国人的科学p。46.。)


动机

通过向学生说,“碳是一个非常特殊的元素,因为它在生命的化学中起着重要作用。你可以从你在汽车的燃料箱中吃汽油的食物中找到碳的碳。穿着你穿的衣服。碳甚至用来制作自行车框架。“

然后将学生推荐给Calfee设计网页并要求他们阅读我们的历史。讨论碳的用途如何制作自行车框架和原因。


发展

矿物画廊,让学生成对工作,以查找矿物质钻石和石墨。要求他们列出每个矿物质的属性,并比较它们的不同以及它们是多么相似的。例如,学生应该注意到,这两者都是由碳组成的。他们还可以列出其他属性;例如,石墨是柔软的,钻石很硬,等等。

当学生完成了他们的名单时,“当我们在矿物画廊网站上抬起钻石和石墨时,我们发现这两种物质都仅由碳原子组成。然而,这两种材料不能更加不同。虽然石墨是柔软且湿滑,钻石是我们已知的最难的物质。如果两者都只是碳,给他们提供了不同的属性?“

让学生阅读碳硬或柔软吗?每个学生都能执行一个四面金字塔和立方体的活动。每个学生都应该通过设计各种方式来确定哪种形状最强,以测试每个形状的力量并在他/她的科学笔记本中写下他/她的解释。

让学生解释为什么金字塔就像钻石,并且通过参考两种物质的结构图,立方体就像石墨一样。还要将它们转到钻石和石墨的插图上Mathmol.页。要求学生确定这些插图是否有助于解释为什么石墨是柔软的,钻石很难。

接下来,让学生查看Java applet石墨钻石发现在互惠网共同分子网站上。要求学生描述动画如何表明钻石很硬,石墨是柔软的。

一旦学生发现,两种材料的差异在碳原子彼此形成键的方式中,让它们看起来并比较富勒烯或Buckeyball分子Mathmol.数据库和Java动画互惠净常见分子。同样,讨论如何通过图表和Java小程序所证明的分子结构,有助于解释材料的性质。

最后,学生应该查找lonsdaleite矿物学数据库。这是一颗罕见的六边形多晶型物的菱形,据信陨石石墨落在地球上时形成。当发生这种情况时,热量和压力将石墨变成金刚石,但它保留了石墨的六边形晶格。多晶型物是具有另一种矿物的化学当量(即,含有相同数量的相同元素)的矿物,但具有不同的原子排列。比较有关的信息Lonsdaleite图表那个钻石图表

问学生:

  • 主要差异在哪里?(让学生点击每个矿物的晶体系统的链接。)
  • 它们是一样的吗?
  • 有什么区别?
  • Lonsdaleite被认为是原产地的外星性。这告诉你碳的是什么?

让学生绘制一个流程图,其中他们解释了当形成Lonsdaleite时石墨分子发生的情况。


评估

向学生解释富勒烯以荞麦斯特丰富的名字命名,他设计了测地圆顶。

通过询问以下问题评估学生理解:

  • 为什么这个名字适合?
  • 如果您必须根据其结构的样子如何重命名钻石和石墨分子,您会为其命名为什么?解释你的答案。

延期

找到的其他两个模块微波炉:探索物质世界在本课程中扩展思想,尤其是模块凯夫拉尔



Mathmol(数学和分子)旨在作为对分子建模领域感兴趣的介绍的起点。这水和冰该网站上的模块也是探索基于其分子结构的物质性质的好源。Mathmol还包括一个超媒体教科书对于6-12级的学生和链接公共域软件可用于分子建模。

这本书,由Sparrow Giles提供与本主题相关的其他信息。



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课程细节

成绩 主题 类型 项目2061基准
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