Номер 4, страница 28 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Проверьте свои знания. Параграф 5. Ковалентная химическая связь. Глава I. Строение веществ - номер 4, страница 28.

Условие.

4. Охарактеризуйте атомные кристаллические решётки. Какие два типа веществ (по составу) их образуют? Сравните вещества с атомными и ионными кристаллическими решётками.

Решение.

Решение 2.

Охарактеризуйте атомные кристаллические решётки.

Атомная кристаллическая решётка — это вид кристаллической решётки, в узлах которой находятся отдельные нейтральные атомы, соединённые между собой очень прочными и направленными ковалентными связями. Весь кристалл такого вещества можно рассматривать как одну гигантскую макромолекулу.

Основные свойства веществ с атомной кристаллической решёткой:

• Очень высокая твёрдость и прочность. Это обусловлено большой энергией ковалентных связей, которые пронизывают весь кристалл. Например, алмаз — самое твёрдое природное вещество.
• Очень высокие температуры плавления и кипения. Для того чтобы расплавить такое вещество, необходимо разорвать прочные ковалентные связи, что требует большого количества энергии.
• Практическая нерастворимость. Вещества с атомной решёткой нерастворимы ни в воде, ни в большинстве органических растворителей, так как энергия, необходимая для разрыва ковалентных связей, не компенсируется энергией сольватации.
• Плохая электропроводность. В большинстве таких веществ все валентные электроны локализованы в ковалентных связях и не могут свободно перемещаться. Поэтому они являются диэлектриками или полупроводниками. Исключением является графит, который проводит электрический ток благодаря особому слоистому строению и наличию делокализованных электронов.
• Хрупкость. Несмотря на высокую твёрдость, эти кристаллы хрупкие, так как даже небольшая деформация приводит к необратимому разрыву ковалентных связей.

Ответ: Атомная кристаллическая решётка характеризуется наличием в узлах нейтральных атомов, связанных прочными ковалентными связями. Вещества с такой решёткой очень твёрдые, тугоплавкие, нерастворимые и, как правило, не проводят электрический ток.

Какие два типа веществ (по составу) их образуют?

Атомные кристаллические решётки по составу могут образовывать два типа веществ:

1. Простые вещества. Это вещества, состоящие из атомов одного химического элемента. Как правило, это неметаллы IV и III групп Периодической системы.
   Примеры: алмаз и графит (аллотропные модификации углерода, C), кремний (Si), бор (B), германий (Ge), красный и чёрный фосфор (P).
2. Сложные вещества. Это вещества, состоящие из атомов разных химических элементов, соединённых ковалентными связями.
   Примеры: оксид кремния(IV) или кварц (SiO₂), карбид кремния или карборунд (SiC), нитрид бора (BN).

Ответ: Атомные кристаллические решётки образуют два типа веществ по составу: 1) простые вещества, состоящие из атомов одного элемента (например, алмаз C, кремний Si); 2) сложные вещества, состоящие из атомов разных элементов (например, оксид кремния(IV) SiO₂, карбид кремния SiC).

Сравните вещества с атомными и ионными кристаллическими решётками.

Сравнение веществ с атомной и ионной кристаллической решёткой можно провести по нескольким ключевым параметрам:

• Частицы в узлах решётки: в атомных решётках в узлах находятся нейтральные атомы; в ионных решётках — положительно и отрицательно заряженные ионы (катионы и анионы), которые поочерёдно располагаются в пространстве.
• Тип химической связи: в атомных кристаллах атомы связаны прочными, направленными ковалентными связями; в ионных кристаллах ионы удерживаются вместе за счёт ненаправленной ионной связи — электростатического притяжения между разноимёнными зарядами.
• Твёрдость и хрупкость: оба типа веществ являются твёрдыми и хрупкими. Однако вещества с атомной решёткой (например, алмаз, карборунд) — самые твёрдые из всех известных. Ионные соединения тоже твёрдые, но, как правило, уступают атомным. Хрупкость ионных кристаллов объясняется смещением слоёв при деформации, что приводит к сближению одноимённых ионов и их отталкиванию, разрушающему кристалл.
• Температуры плавления: оба типа веществ являются тугоплавкими, так как для разрушения их решёток требуется много энергии. Однако у веществ с атомной решёткой температуры плавления, как правило, значительно выше (например, $T_{пл}(SiO_2) \approx 1725^\circ\text{C}$), чем у ионных ($T_{пл}(NaCl) = 801^\circ\text{C}$), так как ковалентные связи прочнее ионных.
• Растворимость: вещества с атомной решёткой практически нерастворимы ни в каких растворителях. Многие вещества с ионной решёткой хорошо растворимы в полярных растворителях, например, в воде.
• Электропроводность: вещества с атомной решёткой в твёрдом состоянии являются диэлектриками или полупроводниками (исключение — графит). Ионные соединения в твёрдом виде не проводят электрический ток, так как ионы жёстко зафиксированы. Однако их расплавы и водные растворы являются хорошими электролитами, так как содержат подвижные ионы.

Ответ: Вещества с атомной и ионной решётками схожи высокой твёрдостью, хрупкостью и высокими температурами плавления. Основные различия: в узлах атомной решётки – атомы, в ионной – ионы; связь в атомной – ковалентная, в ионной – ионная; вещества с атомной решёткой нерастворимы и неэлектропроводны (за редким исключением), тогда как многие ионные соединения растворимы в воде и проводят ток в растворах и расплавах.