Лабораторный опыт № 13, страница 139 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

В ходе лабораторного опыта была изучена коллекция из четырех веществ с различными типами кристаллических решёток. Для каждого вещества были определены физические свойства и на их основе сделан вывод о типе кристаллической решётки.

1. Хлорид натрия (поваренная соль)

Формула: $NaCl$.

Физические свойства: Твердое кристаллическое вещество белого цвета, без запаха. Кристаллы имеют форму кубов. Вещество относительно тугоплавкое (температура плавления 801 °C), хрупкое (при ударе кристалл не сминается, а рассыпается на более мелкие кристаллики). Хорошо растворимо в воде. Водный раствор и расплав проводят электрический ток, но в твердом состоянии хлорид натрия является диэлектриком.

Определение типа решётки: Высокая температура плавления указывает на сильные связи между частицами в кристалле. Хрупкость, растворимость в полярном растворителе (воде) и способность проводить ток в растворе или расплаве (что указывает на наличие свободных ионов) являются характерными признаками веществ с ионной связью. Следовательно, кристаллическая решётка является ионной. В узлах решётки находятся ионы натрия $Na^+$ и хлорид-ионы $Cl^-$.

Ответ: Тип кристаллической решётки хлорида натрия — ионная.

2. Оксид кремния(IV) (кварцевый песок)

Формула: $SiO_2$.

Физические свойства: Очень твердое кристаллическое вещество (по твердости уступает только алмазу, корунду и топазу), обычно бесцветное и прозрачное (горный хрусталь) или белого/желтоватого цвета (песок). Без запаха. Очень тугоплавкое (температура плавления 1728 °C). Нерастворимо в воде и кислотах (кроме плавиковой). Не проводит электрический ток.

Определение типа решётки: Исключительно высокая твердость и температура плавления, а также нерастворимость свидетельствуют о том, что все атомы в кристалле связаны между собой очень прочными ковалентными связями, образуя единый гигантский каркас. Такие свойства характерны для веществ с атомной кристаллической решёткой. В узлах решётки находятся атомы кремния и кислорода.

Ответ: Тип кристаллической решётки оксида кремния(IV) — атомная.

3. Нафталин

Формула: $C_{10}H_8$.

Физические свойства: Белое кристаллическое вещество с характерным резким запахом. Мягкое, хрупкое. Легкоплавкое (температура плавления 80,26 °C) и очень летучее, способно к сублимации (возгонке) — переходу из твердого состояния в газообразное при комнатной температуре. Практически нерастворимо в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях (эфир, бензол). Не проводит электрический ток ни в твердом, ни в жидком (расплавленном) состоянии.

Определение типа решётки: Низкая температура плавления, летучесть и запах указывают на слабые силы, действующие между частицами в кристалле. Неспособность проводить ток и нерастворимость в воде говорят о неполярности молекул. Эти свойства характерны для веществ с молекулярной кристаллической решёткой. В узлах решётки находятся молекулы нафталина $C_{10}H_8$, связанные между собой слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса).

Ответ: Тип кристаллической решётки нафталина — молекулярная.

4. Железо

Формула: $Fe$.

Физические свойства: Твердое вещество серебристо-серого цвета, обладающее характерным металлическим блеском. Пластичное, ковкое (например, железную скрепку можно легко согнуть). Тугоплавкое (температура плавления 1538 °C). Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Нерастворимо в воде.

Определение типа решётки: Характерные физические свойства — металлический блеск, пластичность, ковкость, высокая электро- и теплопроводность — однозначно указывают на металлический тип связи. Кристаллическая решётка, соответственно, является металлической. В её узлах находятся атомы и катионы железа, а между ними свободно перемещаются обобществленные электроны («электронный газ»), которые и обуславливают перечисленные свойства.

Ответ: Тип кристаллической решётки железа — металлическая.

Изготовление модели кристаллической решётки (на примере хлорида натрия)

Для выполнения второй части задания можно собрать модель кристаллической решётки хлорида натрия ($NaCl$).

Описание структуры: Кристаллическая решётка хлорида натрия является ионной, кубической гранецентрированной. Она состоит из положительно заряженных ионов натрия ($Na^+$) и отрицательно заряженных хлорид-ионов ($Cl^-$), которые чередуются в пространстве. Каждый ион окружен шестью ионами противоположного знака, расположенными в вершинах октаэдра.

Материалы и сборка: Для изготовления модели можно использовать пластилиновые шарики двух разных цветов (например, серые для ионов $Na^+$ и зеленые для ионов $Cl^-$) и стержни (зубочистки или спички) для изображения связей. Сборка модели происходит в несколько этапов:

1. Сначала собирается один слой решётки. Для этого шарики двух цветов располагаются в шахматном порядке в виде квадрата (например, 3x3 шарика) и соединяются стержнями.

2. Затем над этим слоем собирается второй слой так, чтобы над каждым серым шариком оказался зеленый, а над каждым зеленым — серый. Слои соединяются вертикальными стержнями.

3. Процесс повторяется для создания третьего слоя, что позволяет получить объемную модель элементарной ячейки кристалла. В результате получается кубическая структура, наглядно демонстрирующая взаимное расположение ионов в кристалле поваренной соли.