Подумай!, страница 150, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Дополните пропущенные параметры для элемента флеровий.

2. Почему алмаз не проводит электрический ток, а графит проводит? Обратитесь к строению их кристаллических решеток.

1. Дополните пропущенные параметры для элемента флеровий.

Флеровий (Flerovium, Fl) — это искусственно синтезированный радиоактивный химический элемент 14-й группы 7-го периода периодической системы с атомным номером 114. Так как элемент не встречается в природе и был получен в очень малых количествах, многие его свойства являются расчётными. Основные известные и предполагаемые параметры флеровия:

• Химический символ: Fl

• Порядковый (атомный) номер: 114

• Положение в Периодической системе: 7-й период, 14-я группа

• Атомная масса: [289] а. е. м. (указывается массовое число наиболее стабильного из известных изотопов)

• Состав атома:

- Число протонов в ядре: 114

- Число электронов: 114

• Состав ядра наиболее стабильного изотопа ($^{289}$Fl):

- Число нейтронов: $289 - 114 = 175$

• Электронная конфигурация (предполагаемая): [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p²

Ответ: Основные параметры флеровия: атомный номер 114, символ Fl, 114 протонов и 114 электронов, положение в 7-м периоде 14-й группы. Для наиболее стабильного изотопа $^{289}$Fl массовое число равно 289, а число нейтронов в ядре — 175.

2. Почему алмаз не проводит электрический ток, а графит проводит? Обратитесь к строению их кристаллических решеток.

Разница в электропроводности алмаза и графита, являющихся аллотропными модификациями углерода, напрямую связана с различиями в строении их кристаллических решеток и типом химических связей между атомами.

Алмаз

Кристаллическая решетка алмаза — атомная, кубическая. Каждый атом углерода в ней находится в состоянии $sp^3$-гибридизации. Это означает, что все четыре его валентных электрона участвуют в образовании четырех одинарных, очень прочных ковалентных связей с четырьмя соседними атомами углерода. Эти атомы-соседи располагаются в вершинах правильного тетраэдра. Поскольку все валентные электроны жестко локализованы в этих связях и не могут свободно перемещаться по кристаллу, в структуре алмаза отсутствуют свободные носители заряда. По этой причине алмаз является диэлектриком (электрическим изолятором).

Графит

Кристаллическая решетка графита — атомная, слоистая. Внутри каждого слоя атомы углерода находятся в состоянии $sp^2$-гибридизации. Каждый атом образует три прочные ковалентные связи с тремя соседними атомами в той же плоскости, формируя сетку из правильных шестиугольников. В образовании этих связей участвуют по три валентных электрона от каждого атома. Четвертый валентный электрон каждого атома углерода не участвует в образовании этих плоских связей и остается на негибридизованной p-орбитали, перпендикулярной плоскости слоя. Эти p-орбитали всех атомов в слое перекрываются, создавая единую делокализованную $\pi$-систему электронов, общую для всего слоя. Эти электроны не принадлежат конкретному атому и могут свободно перемещаться в пределах своего слоя. Именно наличие этих подвижных электронов делает графит хорошим проводником электрического тока (вдоль слоев).

Ответ: Электропроводность графита обусловлена наличием подвижных (делокализованных) электронов в его слоистой кристаллической решетке, где каждый атом углерода ($sp^2$-гибридизация) отдает один электрон в общую систему проводимости. В алмазе, напротив, все валентные электроны каждого атома ($sp^3$-гибридизация) участвуют в образовании прочных локализованных связей, свободных носителей заряда нет, поэтому алмаз является изолятором.