Номер 11, страница 121 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. Объясните, в чём сходство и различие между связями:

а) ковалентной и металлической;

б) ионной и металлической.

а) ковалентной и металлической

Сходство и различие между ковалентной и металлической связями можно объяснить, рассмотрев природу взаимодействия атомов и поведение их валентных электронов.

Сходство:
Основное сходство этих двух типов связи заключается в том, что обе они образуются за счет обобществления валентных электронов. И в ковалентной, и в металлической связи атомы делят электроны для достижения более стабильного состояния. Природа сил, удерживающих атомы вместе, в обоих случаях электростатическая: это притяжение между положительно заряженными атомными ядрами (или ион-атомами в металлах) и отрицательно заряженными обобществленными электронами.

Различие:
Ключевое различие состоит в степени локализации этих обобществленных электронов.
• В ковалентной связи электронная пара обобществляется между двумя конкретными атомами. Эти электроны локализованы в пространстве между ядрами этих двух атомов, образуя направленную связь. Такая связь характерна для атомов неметаллов.
• В металлической связи валентные электроны слабо связаны со своими атомами и делокализуются, то есть отрываются от них и свободно перемещаются по всему объему кристалла, образуя так называемый "электронный газ". Эти электроны принадлежат не паре атомов, а сразу всем атомам в кристаллической решетке. Положительно заряженные ионы металлов удерживаются вместе за счет притяжения к этому общему "электронному газу". Связь является ненаправленной. Такая связь характерна для атомов металлов.
Это фундаментальное различие в поведении электронов определяет и разницу в свойствах веществ. Вещества с ковалентной связью часто являются диэлектриками или полупроводниками, могут быть хрупкими (алмаз) или иметь низкие температуры плавления (молекулярные кристаллы, как йод). Металлы же, благодаря подвижному "электронному газу", обладают характерными свойствами: высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью (ковкостью и тягучестью), металлическим блеском.

Ответ: Сходство ковалентной и металлической связей — в их электростатической природе и обобществлении валентных электронов. Различие — в том, что при ковалентной связи электроны локализованы между двумя атомами (связь направленная), а при металлической — делокализованы по всему кристаллу (связь ненаправленная), что определяет кардинально разные физические свойства веществ.

б) ионной и металлической

Сравнение ионной и металлической связи также выявляет как общие черты, так и принципиальные различия.

Сходство:
• Обе связи основаны на электростатическом притяжении между положительно и отрицательно заряженными частицами.
• В обоих случаях в узлах кристаллической решетки находятся положительно заряженные ионы (катионы), образовавшиеся в результате отдачи валентных электронов атомами.
• И ионная, и металлическая связи являются ненаправленными. Это означает, что силовое поле вокруг каждой частицы (иона) распределено равномерно во все стороны, что приводит к образованию плотноупакованных кристаллических структур.

Различие:
Главное различие кроется в природе и состоянии отрицательно заряженной компоненты связи.
• В ионной связи отрицательный заряд локализован на конкретных частицах — анионах (например, $Cl^-$ в $NaCl$). Связь возникает между разноименно заряженными ионами, которые образуются в результате полного перехода электронов от атома с низкой электроотрицательностью (металла) к атому с высокой электроотрицательностью (неметалла). Электроны жестко закреплены на ионах.
• В металлической связи, как уже было сказано, отрицательный заряд представлен делокализованным "электронным газом". Нет статических анионов; есть только катионы и общее "море" подвижных электронов, которое их связывает.
Это различие напрямую влияет на свойства. Ионные кристаллы в твердом состоянии являются диэлектриками, так как в них нет свободных носителей заряда. Они проводят ток только в расплаве или растворе, когда ионы становятся подвижными. Также они твердые, но хрупкие: сдвиг слоев решетки приводит к сближению одноименных ионов, их отталкиванию и разрушению кристалла. Металлы же, благодаря свободным электронам, отлично проводят электрический ток и тепло. Они пластичны, так как при сдвиге слоев ионов металлическая связь не разрывается — катионы продолжают "купаться" в общем "электронном газе".

Ответ: Сходство ионной и металлической связей заключается в наличии катионов в узлах решетки и в ненаправленном электростатическом притяжении. Различие — в носителе отрицательного заряда: в ионной связи это локализованные анионы, а в металлической — делокализованный "электронный газ". Это определяет разницу в электропроводности и механических свойствах (хрупкость у ионных соединений, пластичность у металлов).