Номер 2, страница 61 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

2. Какие типы кристаллических решёток вы знаете? Какие из них характерны для простых веществ неметаллов? Приведите примеры неметаллов с различным типом кристаллической решётки, укажите различия в физических свойствах этих веществ.

Какие типы кристаллических решёток вы знаете?
Существует четыре основных типа кристаллических решёток, которые различаются по типу частиц в узлах решётки и характеру сил взаимодействия между ними:

• Атомная кристаллическая решётка: в узлах находятся отдельные атомы, связанные между собой прочными ковалентными связями. Эти связи образуют единый трёхмерный каркас.
• Молекулярная кристаллическая решётка: в узлах находятся молекулы, которые удерживаются вместе слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса, водородными связями). Связи внутри самих молекул (ковалентные) значительно прочнее межмолекулярных.
• Ионная кристаллическая решётка: в узлах находятся положительно и отрицательно заряженные ионы (катионы и анионы), связанные силами электростатического притяжения.
• Металлическая кристаллическая решётка: в узлах находятся атомы и катионы металлов, а между ними свободно перемещаются обобществлённые электроны («электронный газ»), которые и связывают ионы в единую структуру.

Ответ: Существуют атомный, молекулярный, ионный и металлический типы кристаллических решёток.

Какие из них характерны для простых веществ неметаллов?
Для простых веществ, образованных атомами неметаллов, характерны два типа кристаллических решёток:

• Атомная решётка: характерна для неметаллов, атомы которых способны образовывать прочные и разветвлённые системы ковалентных связей. Примеры: углерод (в форме алмаза и графита), кремний (Si), бор (B), красный и чёрный фосфор.
• Молекулярная решётка: характерна для большинства неметаллов в твёрдом состоянии. Атомы таких неметаллов объединяются в молекулы, а уже эти молекулы образуют кристалл. Примеры: йод ($I_2$), сера ($S_8$), белый фосфор ($P_4$), а также твёрдый кислород ($O_2$), азот ($N_2$) и все благородные газы (Ne, Ar и др.) при низких температурах.

Ионные и металлические решётки для простых веществ-неметаллов не характерны.

Ответ: Для простых веществ неметаллов характерны атомная и молекулярная кристаллические решётки.

Приведите примеры неметаллов с различным типом кристаллической решётки, укажите различия в физических свойствах этих веществ.
Рассмотрим два простых вещества-неметалла: углерод (в виде алмаза) с атомной решёткой и йод с молекулярной решёткой.

1. Углерод (алмаз) - атомная кристаллическая решётка.

• Структура: В узлах решётки находятся атомы углерода. Каждый атом связан с четырьмя соседними атомами прочнейшими ковалентными связями, направленными к вершинам тетраэдра. Это создаёт очень жёсткий и прочный трёхмерный каркас.
• Физические свойства:
  • Твёрдость: Алмаз — эталон твёрдости (10 по шкале Мооса), самое твёрдое из известных природных веществ. Это обусловлено необходимостью разрыва большого числа прочных ковалентных связей для деформации кристалла.
  • Температура плавления: Очень высокая (около 3550 °C). Требуется огромное количество энергии, чтобы разорвать прочные связи в кристалле.
  • Летучесть: Практически нелетуч.
  • Растворимость: Нерастворим ни в воде, ни в органических растворителях.
  • Электропроводность: Является диэлектриком (не проводит электрический ток), так как все валентные электроны задействованы в образовании ковалентных связей и не могут свободно перемещаться.

2. Йод (кристаллический) - молекулярная кристаллическая решётка.

• Структура: В узлах решётки находятся двухатомные молекулы йода ($I_2$). Внутри каждой молекулы атомы связаны прочной ковалентной связью. Однако сами молекулы в кристалле удерживаются друг около друга очень слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса).
• Физические свойства:
  • Твёрдость: Мягкое, хрупкое кристаллическое вещество тёмно-фиолетового цвета с металлическим блеском. Слабые межмолекулярные связи легко разрушаются.
  • Температура плавления: Низкая (113,7 °C). Для плавления нужно затратить энергию только на преодоление слабых межмолекулярных сил, а не на разрыв ковалентных связей внутри молекул $I_2$.
  • Летучесть: Очень летуч. Уже при комнатной температуре заметно испаряется (сублимирует), образуя фиолетовые пары с резким запахом.
  • Растворимость: Плохо растворим в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях (например, в спирте).
  • Электропроводность: Является диэлектриком.

Вывод о различиях в свойствах:
Основное различие в физических свойствах веществ с атомной и молекулярной решёткой определяется прочностью связей между частицами в узлах кристалла. Прочные ковалентные связи в атомной решётке алмаза обуславливают его исключительную твёрдость и тугоплавкость. Напротив, слабые межмолекулярные силы в кристалле йода приводят к его мягкости, низкой температуре плавления и высокой летучести.

Ответ: Примером неметалла с атомной решёткой является алмаз (C), с молекулярной — йод ($I_2$). Алмаз — сверхтвёрдое, тугоплавкое, нелетучее вещество. Йод — мягкое, легкоплавкое, летучее вещество. Эти различия обусловлены разной прочностью связей в их кристаллических решётках: очень прочными ковалентными связями в атомной решётке алмаза и слабыми межмолекулярными силами в молекулярной решётке йода.