Номер 3, страница 107 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

3. Соединяться в длинные цепи способны атомы

1) кислорода

2) азота

3) углерода

4) водорода

Решение

Способность атомов химического элемента образовывать устойчивые химические связи друг с другом, формируя длинные цепи (линейные или разветвленные) и кольца, называется катенацией. Рассмотрим предложенные варианты, чтобы определить, какой из элементов обладает этой способностью в наибольшей степени.

1) кислорода

Атомы кислорода могут образовывать короткие цепи, как, например, в молекуле озона ($O_3$) или в пероксидах ($H_2O_2$), где существует связь $O-O$. Однако длинные цепи из атомов кислорода крайне неустойчивы. Это связано с отталкиванием неподеленных электронных пар на соседних атомах и относительно низкой энергией связи $O-O$ (около 146 кДж/моль), которая значительно уступает энергии связи $C-C$.

2) азота

Атомы азота также способны соединяться друг с другом, образуя связь $N-N$, например, в гидразине ($N_2H_4$). Тем не менее, одинарная связь $N-N$ (около 160 кДж/моль) является относительно слабой. Длинные азотные цепи (полиазаны) очень нестабильны и склонны к взрывному разложению с образованием химически инертной и очень прочной молекулы азота $N_2$, в которой атомы связаны тройной связью ($N \equiv N$) с энергией 945 кДж/моль.

3) углерода

Углерод обладает уникальной и наиболее выраженной среди всех химических элементов способностью к катенации. Атомы углерода формируют очень длинные, прочные и разнообразные по строению цепи (линейные, разветвленные) и циклы. Это свойство является фундаментом органической химии. Ключевые факторы, обеспечивающие эту способность: прочная ковалентная связь $C-C$ (энергия около 348 кДж/моль), валентность IV, позволяющая образовывать до четырех связей и создавать сложные пространственные структуры, а также сопоставимая прочность связей углерода как с другими атомами углерода, так и с атомами других элементов (водорода, кислорода, азота и др.).

4) водорода

Атом водорода имеет валентность I, то есть может образовать только одну ковалентную связь. По этой причине водород не способен формировать цепи, он может лишь замыкать их, находясь на конце молекулы.

Сравнивая свойства перечисленных элементов, можно заключить, что именно атомы углерода способны соединяться в длинные и стабильные цепи.

Ответ: 3) углерода