Номер 5, страница 9 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

5. Сравните свойства простого вещества кремния со свойствами простых веществ, образованных химическими элементами — соседями кремния по периоду.

Для сравнения свойств простого вещества кремния ($Si$) необходимо рассмотреть свойства простых веществ, образованных его соседями по 3-му периоду периодической системы Д.И. Менделеева. Соседом слева является алюминий ($Al$), а соседом справа — фосфор ($P$). Таким образом, мы сравниваем свойства в ряду $Al \rightarrow Si \rightarrow P$.

1. Строение атома и тип простого вещества

В ряду $Al \rightarrow Si \rightarrow P$ заряд ядра атома увеличивается (с +13 до +15), а число электронных слоев остается неизменным (равно трем). Радиус атома уменьшается, а число электронов на внешнем слое растет (с 3 до 5). Это приводит к ослаблению металлических и усилению неметаллических свойств.

• Алюминий ($Al$) — типичный металл. Простое вещество имеет металлическую кристаллическую решетку, связь — металлическая.

• Кремний ($Si$) — занимает промежуточное положение, является металлоидом (или неметаллом). Простое вещество имеет атомную кристаллическую решетку типа алмаза, связь — ковалентная полярная.

• Фосфор ($P$) — типичный неметалл. Имеет несколько аллотропных модификаций. Например, белый фосфор имеет молекулярную решетку (состоит из молекул $P_4$), а красный и черный — атомную с полимерным строением. Связь — ковалентная неполярная.

2. Физические свойства

Переход от металла к неметаллу ярко проявляется в изменении физических свойств.

• Алюминий ($Al$) — серебристо-белый, легкий, пластичный металл с высокой электро- и теплопроводностью.

• Кремний ($Si$) — твердое, но хрупкое кристаллическое вещество темно-серого цвета с металлическим блеском. Является полупроводником: его электропроводность значительно ниже, чем у металлов, но возрастает с повышением температуры.

• Фосфор ($P$) — в зависимости от аллотропной модификации может быть мягким воскообразным веществом (белый фосфор) или порошком (красный фосфор). Является диэлектриком (кроме черного фосфора, который является полупроводником).

Таким образом, кремний по физическим свойствам (твердость, хрупкость, полупроводимость) является переходным элементом между металлом алюминием и неметаллом фосфором.

3. Химические свойства

Изменение химических свойств также следует общей закономерности усиления неметаллических свойств слева направо по периоду.

• Алюминий ($Al$) проявляет амфотерные свойства. Он реагирует как с кислотами, так и со щелочами:

  $2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$

  $2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2\uparrow$

  Его высший оксид $Al_2O_3$ и гидроксид $Al(OH)_3$ также амфотерны.

• Кремний ($Si$) проявляет свойства неметалла. Он устойчив к действию большинства кислот (кроме плавиковой), но реагирует с горячими концентрированными растворами щелочей:

  $Si + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2\uparrow$

  Высший оксид кремния $SiO_2$ является кислотным, ему соответствует очень слабая кремниевая кислота $H_2SiO_3$.

• Фосфор ($P$) — активный неметалл. Он реагирует со щелочами (диспропорционирует), а также с сильными кислотами-окислителями.

  $P_4 + 3NaOH + 3H_2O \rightarrow PH_3\uparrow + 3NaH_2PO_2$

  Высший оксид фосфора $P_2O_5$ — ярко выраженный кислотный оксид, которому соответствует сильная фосфорная кислота $H_3PO_4$.

Ответ: При движении по 3-му периоду от алюминия через кремний к фосфору наблюдается закономерное изменение свойств простых веществ. Происходит переход от типичного металла ($Al$) к металлоиду ($Si$) и далее к типичному неметаллу ($P$). Это выражается в смене типа кристаллической решетки (металлическая → атомная → молекулярная/атомная), уменьшении электропроводности и пластичности. В химическом отношении происходит ослабление металлических и усиление неметаллических (кислотных) свойств: характер высших оксидов и гидроксидов меняется от амфотерного у алюминия к кислотному у кремния и сильнокислотному у фосфора. Таким образом, кремний по своим физическим и химическим свойствам занимает промежуточное положение между металлом алюминием и неметаллом фосфором.