Номер 2, страница 139 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 29. Натрий и калий. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 2, страница 139.

Условие.

2. Температуры плавления галогенидов натрия уменьшаются при переходе от фторида (992 °С) к иодиду (662 °С). Сделайте из этого вывод об изменении степени ионности связей натрий — галоген и мотивируйте свой ответ.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Ряд галогенидов натрия: фторид ($\text{NaF}$), хлорид ($\text{NaCl}$), бромид ($\text{NaBr}$), иодид ($\text{NaI}$).

Температура плавления фторида натрия: $T_{\text{пл}}(\text{NaF}) = 992 \ ^{\circ}\text{C}$

Температура плавления иодида натрия: $T_{\text{пл}}(\text{NaI}) = 662 \ ^{\circ}\text{C}$

Наблюдаемая тенденция: температура плавления уменьшается при переходе от фторида к иодиду.

Найти:

Сделать вывод об изменении степени ионности связей натрий — галоген и мотивировать свой ответ.

Решение:

Вывод: при переходе от фторида натрия ($\text{NaF}$) к иодиду натрия ($\text{NaI}$) степень ионности химической связи натрий-галоген уменьшается.

Мотивация этого вывода основывается на анализе факторов, влияющих на прочность ионных соединений. Галогениды натрия являются типичными ионными соединениями, которые в твердом состоянии образуют кристаллические решетки. Температура плавления таких веществ напрямую зависит от энергии кристаллической решетки, то есть от прочности связей между ионами. Наблюдаемое уменьшение температуры плавления в ряду от $\text{NaF}$ к $\text{NaI}$ свидетельствует об ослаблении сил притяжения между ионами в кристалле.

Это ослабление можно объяснить двумя взаимосвязанными причинами:

1. Изменение разности электроотрицательностей. Степень ионности связи определяется разностью электроотрицательностей ($\Delta\chi$) между атомами. В группе галогенов при движении сверху вниз (от фтора $\text{F}$ к иоду $\text{I}$) электроотрицательность атомов уменьшается. Поскольку электроотрицательность натрия ($\text{Na}$) является постоянной величиной, разность электроотрицательностей в ряду $\text{NaF}$ — $\text{NaI}$ последовательно уменьшается: $\Delta\chi(\text{Na}-\text{F}) > \Delta\chi(\text{Na}-\text{Cl}) > \Delta\chi(\text{Na}-\text{Br}) > \Delta\chi(\text{Na}-\text{I})$. Уменьшение $\Delta\chi$ приводит к снижению степени ионности связи и увеличению ее ковалентного характера. Таким образом, связь в $\text{NaF}$ является наиболее ионной, а в $\text{NaI}$ — наименее ионной в данном ряду.

2. Увеличение межъионного расстояния. Энергия ионной решетки, согласно закону Кулона, зависит от расстояния между ионами. В ряду галогенид-ионов от $\text{F}^-$ к $\text{I}^-$ их радиус увеличивается ($r_{\text{F}^-} < r_{\text{Cl}^-} < r_{\text{Br}^-} < r_{\text{I}^-}$). Радиус катиона $\text{Na}^+$ остается неизменным. Следовательно, межъионное расстояние в кристалле (сумма радиусов катиона и аниона) увеличивается от $\text{NaF}$ к $\text{NaI}$. Чем больше расстояние между центрами ионов, тем слабее их электростатическое притяжение и, соответственно, ниже энергия кристаллической решетки. Для разрушения менее прочной решетки (плавления) требуется меньше энергии, что и объясняет более низкую температуру плавления у иодида натрия по сравнению с фторидом.

Таким образом, оба фактора — и уменьшение ионности связи, и увеличение межъионного расстояния — приводят к ослаблению сил в кристаллической решетке и, как следствие, к снижению температуры плавления в ряду галогенидов натрия.

Ответ:

При переходе от фторида натрия к иодиду натрия степень ионности связи натрий-галоген уменьшается. Это объясняется тем, что в ряду галогенов от фтора к иоду уменьшается их электроотрицательность, что ведет к снижению разности электроотрицательностей с натрием и, следовательно, к уменьшению ионности связи. Кроме того, увеличение радиуса аниона-галогенида приводит к увеличению межъионного расстояния в кристалле, ослаблению кулоновского притяжения и уменьшению энергии кристаллической решетки, что и проявляется в снижении температуры плавления.