Номер 2, страница 34 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 7. Основные виды химической связи. Ионная и ковалентная связь. Глава II. Строение вещества - номер 2, страница 34.

Условие.

2. Приведите примеры ионных и ковалентных соединений. Какие физические свойства характерны для ионных соединений? для ковалентных соединений? Чем это можно объяснить?

Решение.

Решение 2.

Примеры ионных и ковалентных соединений.

Химические соединения классифицируют по типу химической связи между атомами.

• Ионные соединения образуются, как правило, между атомами типичных металлов и типичных неметаллов. Связь возникает за счет электростатического притяжения между противоположно заряженными ионами (катионами и анионами), которые образуются в результате полной передачи электронов от атома металла к атому неметалла.
  Примеры:
  • Хлорид натрия (поваренная соль) $NaCl$
  • Фторид кальция $CaF_2$
  • Оксид магния $MgO$
  • Сульфид калия $K_2S$
  • Нитрат аммония $NH_4NO_3$ (связь между катионом $NH_4^+$ и анионом $NO_3^-$ ионная, а внутри ионов связи ковалентные полярные).
• Ковалентные соединения образуются между атомами неметаллов за счет образования общих электронных пар.
  • Ковалентные неполярные соединения образуются между атомами одного и того же неметалла.
    Примеры: водород $H_2$, кислород $O_2$, азот $N_2$, озон $O_3$. Также к ним условно относят соединения, где разница в электроотрицательности атомов очень мала, например, метан $CH_4$.
  • Ковалентные полярные соединения образуются между атомами разных неметаллов, обладающих разной электроотрицательностью.
    Примеры: вода $H_2O$, аммиак $NH_3$, хлороводород $HCl$, диоксид углерода $CO_2$.

Ответ: Примеры ионных соединений: $NaCl, CaF_2$. Примеры ковалентных соединений: $H_2O, CH_4, O_2$.

Какие физические свойства характерны для ионных соединений?

Для ионных соединений характерны следующие физические свойства:

• Агрегатное состояние: при обычных условиях это твердые кристаллические вещества.
• Температуры плавления и кипения: очень высокие. Например, температура плавления $NaCl$ составляет 801 °C.
• Твердость и хрупкость: они твердые, но при механическом воздействии не деформируются, а раскалываются (хрупкие).
• Растворимость: многие хорошо растворимы в полярных растворителях (например, в воде), но плохо растворимы в неполярных (например, в бензине).
• Электропроводность: в твердом состоянии не проводят электрический ток, так как ионы жестко зафиксированы в узлах кристаллической решетки. Однако их расплавы и водные растворы являются хорошими проводниками тока, так как ионы становятся подвижными.

Ответ: Ионные соединения — это твёрдые, тугоплавкие, хрупкие вещества, часто растворимые в воде; их расплавы и растворы проводят электрический ток.

... для ковалентных соединений?

Физические свойства ковалентных соединений сильно зависят от типа их кристаллической решетки: молекулярной или атомной.

• Соединения с молекулярной кристаллической решеткой (большинство ковалентных соединений, например, $H_2O, CO_2, I_2$, сахар $C_{12}H_{22}O_{11}$):
  • Агрегатное состояние: при обычных условиях могут быть газами, жидкостями или легкоплавкими твердыми веществами.
  • Температуры плавления и кипения: низкие.
  • Твердость: невысокая, часто летучи.
  • Растворимость: действует правило "подобное растворяется в подобном": полярные молекулы растворяются в полярных растворителях, неполярные — в неполярных.
  • Электропроводность: как правило, не проводят электрический ток ни в одном из агрегатных состояний (являются диэлектриками).
• Соединения с атомной кристаллической решеткой (например, алмаз (C), кварц ($SiO_2$), карборунд ($SiC$)):
  • Агрегатное состояние: твердые вещества.
  • Температуры плавления и кипения: очень высокие.
  • Твердость: очень высокая, они нелетучи и непластичны.
  • Растворимость: практически нерастворимы ни в каких растворителях.
  • Электропроводность: в основном не проводят ток (исключение — графит).

Ответ: Ковалентные соединения с молекулярной решёткой — это газы, жидкости или легкоплавкие твёрдые вещества, не проводящие ток. Ковалентные соединения с атомной решёткой — это очень твёрдые, тугоплавкие вещества, нерастворимые и не проводящие ток.

Чем это можно объяснить?

Различия в физических свойствах ионных и ковалентных соединений объясняются типом химической связи и строением их кристаллической решетки.

• У ионных соединений в узлах кристаллической решетки находятся положительно и отрицательно заряженные ионы. Между ними действуют мощные силы электростатического притяжения. Чтобы разрушить такую решетку (расплавить вещество), требуется затратить много энергии, что и обуславливает их высокие температуры плавления и твердость. Хрупкость объясняется тем, что при сдвиге слоев решетки одноименно заряженные ионы оказываются рядом, их взаимное отталкивание приводит к разрушению кристалла. Электропроводность расплавов и растворов обусловлена появлением подвижных ионов, которые могут переносить заряд.
• У ковалентных соединений с молекулярной решеткой в узлах решетки находятся целые молекулы. Внутри молекул атомы связаны прочными ковалентными связями, но сами молекулы в кристалле удерживаются друг около друга слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса). Для их преодоления требуется мало энергии, поэтому такие вещества имеют низкие температуры плавления, они летучи и не очень тверды. Молекулы электронейтральны, поэтому такие вещества не проводят ток.
• У ковалентных соединений с атомной решеткой вся кристаллическая решетка представляет собой одну гигантскую молекулу. Все соседние атомы в решетке связаны прочными ковалентными связями. Чтобы расплавить или испарить такое вещество, необходимо разорвать эти многочисленные прочные связи, что требует колоссальных затрат энергии. Это объясняет их чрезвычайно высокие температуры плавления и исключительную твердость. Отсутствие свободных носителей заряда (ионов или электронов) делает их диэлектриками.

Ответ: Физические свойства веществ определяются типом их кристаллической решетки и прочностью связей между частицами в ее узлах. Сильные ионные связи в ионных решетках и прочные ковалентные связи во всей атомной решетке обуславливают высокую твердость и тугоплавкость. Слабые межмолекулярные связи в молекулярных решетках обуславливают низкие температуры плавления и невысокую твердость. Электропроводность зависит от наличия подвижных заряженных частиц.