Номер 6, страница 149 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

6. Сравните металлическую кристаллическую решётку с ионной, атомной и молекулярной кристаллическими решётками.

Решение

Кристаллические решётки — это упорядоченное расположение частиц (атомов, ионов, молекул) в твёрдых веществах. Тип кристаллической решётки определяет основные физические свойства вещества. Сравним металлическую решётку с ионной, атомной и молекулярной по основным параметрам: типу частиц в узлах, характеру химической связи и вытекающим из этого физическим свойствам.

Сравнение металлической и ионной кристаллических решёток

Сходство: И в металлической, и в ионной решётке связь имеет электростатическую природу — притяжение между положительно и отрицательно заряженными частицами.

Различия:

• Частицы в узлах: В металлической решётке в узлах находятся катионы металлов и нейтральные атомы, а между ними свободно перемещаются обобществлённые электроны (так называемый "электронный газ"). В ионной решётке в узлах строго поочерёдно располагаются катионы и анионы (например, $Na^+$ и $Cl^-$ в поваренной соли).
• Химическая связь: В металлах — металлическая связь, которая является ненаправленной и делокализованной. Она осуществляется за счёт притяжения катионов к "электронному газу". В ионных кристаллах — ионная связь, которая также ненаправленная, но действует между конкретными разноименно заряженными ионами.
• Физические свойства: Наличие "электронного газа" обуславливает высокую электро- и теплопроводность металлов, их пластичность (ковкость и тягучесть), а также металлический блеск. Ионные кристаллы, напротив, в твёрдом состоянии являются диэлектриками (нет свободных носителей заряда), они хрупкие (сдвиг слоёв приводит к отталкиванию одноимённых ионов и разрушению кристалла) и не обладают металлическим блеском. Расплавы и растворы ионных соединений проводят ток, так как ионы становятся подвижными.

Ответ: Металлическая решётка состоит из катионов и "электронного газа", что обеспечивает пластичность и проводимость. Ионная решётка состоит из чередующихся катионов и анионов, что делает кристаллы хрупкими и непроводящими в твёрдом виде.

Сравнение металлической и атомной кристаллических решёток

Сходство: Вещества с обоими типами решёток, как правило, обладают высокими температурами плавления из-за прочных связей между частицами в узлах.

Различия:

• Частицы в узлах: В атомной решётке в узлах находятся нейтральные атомы (например, атомы углерода $C$ в алмазе или кремния $Si$ в кристалле кремния). В металлической, как уже говорилось, — катионы и атомы.
• Химическая связь: В атомной решётке атомы соединены очень прочными, направленными и локализованными ковалентными связями. Весь кристалл представляет собой одну гигантскую молекулу. В металлической решётке связь делокализована по всему объёму кристалла.
• Физические свойства: Прочные и направленные ковалентные связи делают вещества с атомной решёткой очень твёрдыми (алмаз — эталон твёрдости), тугоплавкими и хрупкими. Они, как правило, диэлектрики (исключение — графит, где есть делокализованные электроны в плоскостях). Металлы же, из-за делокализованной связи, пластичны и обладают высокой электропроводностью.

Ответ: Металлическая решётка характеризуется делокализованными связями, что ведёт к пластичности и электропроводности. Атомная решётка имеет прочные направленные ковалентные связи, что обуславливает очень высокую твёрдость, хрупкость и, как правило, отсутствие проводимости.

Сравнение металлической и молекулярной кристаллических решёток

Сходство: Практически отсутствуют. Можно лишь отметить, что оба типа решёток описывают строение твёрдых веществ при определённых условиях.

Различия:

• Частицы в узлах: В молекулярной решётке в узлах находятся целые молекулы (например, $H_2O$ в кристалле льда, $I_2$ в кристалле иода). Атомы внутри этих молекул связаны прочными ковалентными связями, но сами молекулы в решётке удерживаются слабыми межмолекулярными силами (силы Ван-дер-Ваальса, водородные связи).
• Химическая связь: Связи между узлами в молекулярной решётке очень слабые по сравнению с прочной металлической связью.
• Физические свойства: Из-за слабых межмолекулярных связей вещества с молекулярной решёткой имеют низкие температуры плавления и кипения, они летучи, обладают малой твёрдостью и хрупкостью, являются диэлектриками. Свойства металлов (тугоплавкость, прочность, пластичность, электропроводность) являются полной противоположностью.

Ответ: Металлическая решётка с её сильной металлической связью определяет высокую прочность, тугоплавкость и проводимость металлов. Молекулярная решётка со слабыми межмолекулярными связями определяет низкие температуры плавления, летучесть и непроводимость большинства молекулярных кристаллов.