? вопрос, страница 146 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

Почему химические формулы таких неметаллов, как азот, кислород, озон, белый фосфор (соответственно $N_2$, $O_2$, $O_3$, $P_4$), записывают с использованием индекса, а химические формулы простых веществ — металлов — только символом элемента?

Химическая формула простого вещества отражает состав его наименьшей структурной единицы, которая может существовать устойчиво в данных условиях. Различие в написании формул неметаллов и металлов связано с фундаментальным отличием в их строении.

Почему неметаллы (азот, кислород, озон, фосфор) записывают с индексом

Простые вещества, образованные этими неметаллами, при обычных условиях имеют молекулярное строение. Их атомы объединяются друг с другом прочными ковалентными связями, образуя отдельные, дискретные молекулы. Химическая формула как раз и показывает, сколько атомов содержится в одной такой молекуле.

• Азот ($N_2$) и кислород ($O_2$) существуют в виде двухатомных молекул, где атомы связаны прочными кратными связями (тройной у азота и двойной у кислорода). Запись $N$ или $O$ означала бы отдельный, крайне неустойчивый и химически активный атом, а не стабильное вещество.
• Озон ($O_3$) — это аллотропная модификация кислорода, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода. Это отдельное вещество со своими свойствами, и его формула должна отражать его трёхатомный состав.
• Белый фосфор ($P_4$) состоит из молекул, имеющих форму тетраэдра, в вершинах которого находятся четыре атома фосфора.

Таким образом, индекс в формулах $N_2$, $O_2$, $O_3$, $P_4$ указывает на атомность — реальное число атомов в одной молекуле вещества.

Почему металлы записывают символом элемента

Металлы в твёрдом состоянии имеют немолекулярное (атомное) строение. Они образуют кристаллическую решётку. В узлах этой решётки находятся положительно заряженные ионы металлов, а между ними свободно перемещаются обобществлённые электроны («электронный газ»). Эта связь называется металлической.

В такой структуре нет отдельных, дискретных молекул. Весь кристалл металла можно рассматривать как одну гигантскую «макромолекулу». Поэтому невозможно выделить наименьшую частицу, состоящую из определённого числа атомов, как в случае с азотом или кислородом. Записывать формулу металла с каким-либо индексом (например, $Fe_2$ или $Na_8$) было бы некорректно.

Поэтому для обозначения простых веществ-металлов используют просто химический символ элемента (например, $Fe, Cu, Al$). Эта запись условно обозначает один атом как наименьшую структурную единицу в составе гигантской кристаллической решётки.

Ответ: Химические формулы неметаллов, таких как азот ($N_2$) или кислород ($O_2$), записывают с индексом, потому что эти вещества состоят из отдельных молекул, и индекс показывает точное число атомов в одной молекуле. Формулы металлов ($Fe, Cu$ и т.д.) записывают одним символом элемента, так как они имеют атомное строение (кристаллическую решётку) и не состоят из дискретных молекул, поэтому их формулой условно обозначают один атом в общей структуре.