Номер 1, страница 114, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. В чем различия металлов и неметаллов по строению и химическим свойствам?

Металлы и неметаллы — две большие группы химических элементов, которые кардинально различаются как по своему строению на атомном и макроскопическом уровне, так и по химическому поведению.

Различия в строении

Различия в строении атомов определяют тип химической связи и кристаллической решетки простых веществ, что, в свою очередь, обусловливает их физические свойства.

Металлы:

1. Атомное строение: Атомы металлов характеризуются небольшим числом электронов на внешнем энергетическом уровне (обычно 1-3), относительно большими атомными радиусами и низкими значениями электроотрицательности. Они легко отдают валентные электроны.

2. Кристаллическое строение: В твердом состоянии металлы образуют металлическую кристаллическую решетку. В узлах этой решетки находятся положительно заряженные ионы металлов, а между ними свободно перемещаются обобществленные валентные электроны, образуя так называемый «электронный газ».

3. Связь: Тип связи — металлическая. Она обусловливает характерные физические свойства металлов: электро- и теплопроводность, пластичность (ковкость), металлический блеск.

Неметаллы:

1. Атомное строение: Атомы неметаллов, наоборот, имеют на внешнем уровне много электронов (обычно от 4 до 8), малые атомные радиусы и высокие значения электроотрицательности. Они склонны принимать электроны или образовывать общие электронные пары.

2. Кристаллическое строение: В твердом состоянии неметаллы образуют кристаллические решетки двух основных типов: атомные или молекулярные.

• Атомная решетка (например, у алмаза, кремния, бора): атомы в узлах решетки соединены прочными ковалентными связями. Такие вещества очень твердые, тугоплавкие, нерастворимые и, как правило, являются диэлектриками или полупроводниками.
• Молекулярная решетка (например, у йода $I_2$, серы $S_8$, белого фосфора $P_4$): в узлах решетки находятся молекулы, связанные между собой слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса). Такие вещества хрупкие, легкоплавкие, летучие, плохо проводят ток.

Ответ: Основные различия в строении заключаются в количестве валентных электронов у атомов, типе химической связи и виде кристаллической решетки в простых веществах. У металлов — металлическая решетка и связь, у неметаллов — ковалентная связь и, как следствие, атомная или молекулярная кристаллическая решетка.

Различия в химических свойствах

Химические свойства напрямую вытекают из строения атомов.

Металлы:

1. Восстановительные свойства: В химических реакциях металлы являются типичными восстановителями, так как их атомы легко отдают электроны с внешнего уровня, превращаясь в положительно заряженные ионы (катионы). Например: $Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{2+}$.

2. Взаимодействие с неметаллами: Реагируют с большинством неметаллов (кислородом, галогенами, серой) с образованием оксидов, галогенидов, сульфидов и т.д. Например: $2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$.

3. Характер оксидов и гидроксидов: Образуют преимущественно основные и амфотерные оксиды и гидроксиды.

• Основные оксиды реагируют с кислотами: $Cao + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O$.
• Амфотерные оксиды реагируют и с кислотами, и с щелочами: $Zno + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$; $Zno + 2NaOH + H_2o \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$.

Неметаллы:

1. Окислительно-восстановительная двойственность: Неметаллы проявляют двойственные свойства.

• В реакциях с металлами и менее электроотрицательными неметаллами они являются окислителями, принимая электроны и образуя отрицательно заряженные ионы (анионы) или смещая к себе общие электронные пары. Например: $Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-}$.
• В реакциях с более электроотрицательными неметаллами (фтором, кислородом) они выступают в роли восстановителей, отдавая электроны. Например, в реакции с кислородом сера окисляется: $S^0 + O_2 \rightarrow S^{+4}O_2^{-2}$.

3. Характер оксидов и гидроксидов: Образуют преимущественно кислотные оксиды (а также несолеобразующие). Соответствующие им гидроксиды являются кислородсодержащими кислотами.

• Кислотные оксиды реагируют со щелочами: $SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$.
• Им соответствуют кислоты: $SO_3 \rightarrow H_2SO_4$.

Ответ: Главное химическое различие состоит в том, что металлы в реакциях являются преимущественно восстановителями, а неметаллы могут быть как окислителями (с металлами), так и восстановителями (с более электроотрицательными неметаллами). Оксиды и гидроксиды металлов носят в основном основный или амфотерный характер, в то время как для неметаллов характерны кислотные оксиды и гидроксиды (кислоты).