Проблема, страница 7 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 1. Основные понятия химии и их взаимосвязи. Глава 1. Важнейшие понятия и законы химии - страница 7.

Условие.

Проблема. Как взаимосвязаны между собой состав, строение и свойства вещества? Дайте обоснованный ответ.

Решение.

Решение 2.

Состав, строение и свойства вещества неразрывно связаны и образуют логическую цепочку: состав определяет строение, а строение, в свою очередь, определяет свойства.

Влияние состава на строение

Под составом вещества понимают, из каких атомов (химических элементов) оно состоит и в каком количественном соотношении они находятся. Именно природа атомов, их способность образовывать определенное число химических связей и их взаимное расположение определяют внутреннюю структуру вещества. Например, молекула воды ($H_2O$) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Атом кислорода, имея два неспаренных электрона и две неподеленные электронные пары, образует две ковалентные полярные связи с атомами водорода под углом примерно 104,5°. Это и определяет угловое строение молекулы воды.

Влияние строения на свойства

Под строением понимают порядок соединения атомов в молекулах (для веществ молекулярного строения) или их взаимное расположение в кристалле (для веществ немолекулярного строения), а также тип химической связи между ними (ковалентная, ионная, металлическая) и тип кристаллической решетки (атомная, молекулярная, ионная, металлическая). Свойства — это физические (температура плавления и кипения, плотность, твердость, электропроводность, цвет и т. д.) и химические (способность вступать в реакции) характеристики вещества. Они напрямую зависят от строения.

Рассмотрим это на классическом примере аллотропных модификаций углерода — алмаза и графита.

• Состав: у алмаза и графита он одинаков — оба вещества состоят только из атомов углерода ($C$).
• Строение: здесь кроется кардинальное различие.
  • В алмазе каждый атом углерода связан прочными ковалентными связями с четырьмя другими атомами, образуя жесткую трехмерную тетраэдрическую структуру (атомная кристаллическая решетка). Все валентные электроны участвуют в образовании связей.
  • В графите каждый атом углерода связан с тремя другими атомами в одной плоскости, образуя плоские шестиугольные слои. Эти слои слабо связаны между собой. Четвертый валентный электрон у каждого атома является делокализованным и может свободно перемещаться в пределах слоя.
• Свойства: разное строение определяет совершенно разные свойства.
  • Алмаз — самое твердое природное вещество, прозрачный, является диэлектриком (не проводит ток), имеет очень высокую температуру плавления. Это следствие его прочной и жесткой трехмерной решетки.
  • Графит — мягкий, непрозрачный, жирный на ощупь, легко расслаивается (именно поэтому им можно писать), хорошо проводит электрический ток. Мягкость и способность расслаиваться объясняются слабыми связями между слоями, а электропроводность — наличием делокализованных электронов.

Другой пример — вода ($H_2O$) и сероводород ($H_2S$).

• Состав: схожий, оба вещества состоят из двух атомов водорода и одного атома элемента 16-й группы.
• Строение: оба имеют угловое строение молекул. Однако из-за высокой электроотрицательности кислорода в воде между молекулами образуются прочные водородные связи. В сероводороде такие связи гораздо слабее.
• Свойства:
  • Вода — жидкость при нормальных условиях (температура кипения 100°C) благодаря сильным межмолекулярным водородным связям.
  • Сероводород — газ при нормальных условиях (температура кипения -60°C), так как межмолекулярные взаимодействия в нем значительно слабее.

Таким образом, зная состав вещества, можно предсказать его наиболее вероятное строение, а по строению — его ключевые физические и химические свойства.

Ответ: Состав, строение и свойства вещества находятся в строгой причинно-следственной связи. Состав (из каких атомов состоит вещество) определяет его строение (как эти атомы соединены и расположены в пространстве). В свою очередь, строение (тип химической связи, тип кристаллической решетки) полностью определяет физические и химические свойства вещества. Изменение любого из этих параметров (например, состава или строения) неизбежно ведет к изменению свойств.