Задание, страница 50 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 6. Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Глава 2. Строение вещества. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - страница 50.

Условие.

Задание. Охарактеризуйте свойства веществ с различным типом кристаллов.

Решение.

Решение 2.

Свойства веществ напрямую зависят от типа их кристаллической решетки, то есть от вида частиц, расположенных в ее узлах, и от характера сил взаимодействия между ними. Выделяют четыре основных типа кристаллов: ионные, атомные, молекулярные и металлические.

Ионные кристаллы

В узлах кристаллических решеток этого типа находятся противоположно заряженные ионы (катионы и анионы). Они удерживаются вместе за счет сильных электростатических (кулоновских) сил притяжения, образуя ионную связь. Типичными представителями являются соли, многие оксиды и гидроксиды металлов.

Характерные свойства:

Температуры плавления и кипения: высокие, так как для преодоления мощных сил электростатического притяжения между ионами требуется значительная энергия.
Твердость и хрупкость: эти вещества довольно твердые, но в то же время хрупкие. При механическом воздействии (ударе) происходит сдвиг слоев решетки, в результате чего одноименно заряженные ионы оказываются друг против друга. Возникающие силы отталкивания приводят к разрушению кристалла.
Электропроводность: в твердом состоянии ионные кристаллы не проводят электрический ток (являются диэлектриками), поскольку ионы жестко зафиксированы в узлах решетки и не могут свободно перемещаться. Однако в расплавленном состоянии или в растворах они становятся хорошими проводниками, так как ионы приобретают подвижность.
Растворимость: многие хорошо растворимы в полярных растворителях (например, в воде), но плохо растворимы в неполярных.

Ответ: Вещества с ионными кристаллами (например, NaCl, CuSO₄) обладают высокими температурами плавления, являются твердыми, но хрупкими. Они не проводят ток в твердом виде, но их расплавы и растворы электропроводны.

Атомные кристаллы

В узлах решеток находятся отдельные атомы, соединенные между собой очень прочными ковалентными связями. Эти связи образуют единый жесткий трехмерный каркас, пронизывающий весь кристалл. Такие вещества иногда называют "сверхмолекулами".

Характерные свойства:

Температуры плавления и кипения: очень высокие. Плавление такого кристалла требует разрыва большого числа прочных ковалентных связей, на что уходит огромное количество энергии.
Твердость: это самые твердые из всех известных веществ (например, алмаз — эталон твердости).
Электропроводность: большинство веществ с атомной решеткой являются диэлектриками, так как все валентные электроны атомов задействованы в образовании ковалентных связей и не могут перемещаться. Исключениями являются полупроводники (кремний, германий) и графит, который проводит ток благодаря особому слоистому строению и наличию подвижных электронов в пределах слоя.
Растворимость: практически нерастворимы ни в каких растворителях.

Ответ: Вещества с атомными кристаллами (например, алмаз (C), кварц (SiO₂)) характеризуются очень высокой твердостью и тугоплавкостью, нерастворимостью и, как правило, отсутствием электропроводности.

Молекулярные кристаллы

В узлах решеток располагаются молекулы (полярные или неполярные). Внутри молекул атомы связаны прочными ковалентными связями, однако сами молекулы в кристалле удерживаются слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса, а в некоторых случаях — водородными связями).

Характерные свойства:

Температуры плавления и кипения: низкие. Для разрушения решетки и перехода вещества в жидкое или газообразное состояние необходимо преодолеть лишь слабые межмолекулярные взаимодействия, что не требует больших затрат энергии.
Твердость: вещества мягкие, непрочные, часто летучие (имеют запах).
Электропроводность: не проводят электрический ток ни в твердом, ни в жидком состоянии (являются диэлектриками), так как состоят из электронейтральных молекул и не имеют свободных носителей заряда.
Растворимость: подчиняются правилу "подобное растворяется в подобном". Вещества, образованные неполярными молекулами (йод, нафталин), растворяются в неполярных растворителях (бензол, гексан). Вещества с полярными молекулами (сахар, лед) растворяются в полярных растворителях (вода).

Ответ: Вещества с молекулярными кристаллами (например, лед (H₂O), йод (I₂), сахар) имеют низкие температуры плавления, малую твердость, являются летучими и не проводят электрический ток.

Металлические кристаллы

В узлах решетки находятся положительно заряженные ионы металлов. Пространство между ними заполнено свободно перемещающимися валентными электронами, которые обобществлены и образуют так называемый "электронный газ". Связь между катионами металлов и "электронным газом" называется металлической связью.

Характерные свойства:

Электро- и теплопроводность: высокая проводимость как в твердом, так и в жидком состоянии, обусловленная наличием подвижных свободных электронов.
Пластичность: металлы ковки и пластичны, то есть способны изменять форму под действием нагрузки без разрушения. Это объясняется тем, что при сдвиге слоев ионов металлическая связь не разрывается, так как "электронный газ" продолжает связывать сместившиеся слои.
Металлический блеск: способность хорошо отражать световые лучи, что связано с взаимодействием света со свободными электронами на поверхности металла.
Температуры плавления: варьируются в очень широких пределах — от низких (ртуть, $T_{пл} \approx -39^\circ C$) до очень высоких (вольфрам, $T_{пл} \approx 3422^\circ C$).

Ответ: Вещества с металлическими кристаллами (например, Fe, Cu, Al) характеризуются высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью, ковкостью и наличием металлического блеска.