Номер 3, страница 102 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 5. Азот и фосфор. Параграф 29. Фосфор. Вопросы в начале параграфа - номер 3, страница 102.

Условие.

● Как зависят свойства вещества от типа его кристаллической решётки?

Решение.

Решение 2.

Свойства вещества напрямую зависят от типа его кристаллической решётки, который, в свою очередь, определяется природой частиц (атомов, ионов, молекул), расположенных в узлах решётки, и силами взаимодействия между ними. Различают четыре основных типа кристаллических решёток, каждому из которых соответствуют свои характерные физические свойства.

Ионная кристаллическая решётка

В узлах ионной решётки находятся поочередно расположенные положительно заряженные ионы (катионы) и отрицательно заряженные ионы (анионы). Они удерживаются вместе сильными электростатическими силами притяжения (ионной связью).

Характерные свойства веществ с ионной решёткой:

• Тугоплавкость и высокие температуры кипения. Для разрушения прочных ионных связей требуется значительное количество энергии.
• Твёрдость и хрупкость. Вещества твёрдые, но при механическом воздействии происходит сдвиг слоёв ионов. В результате одноимённо заряженные ионы оказываются рядом, что приводит к сильному отталкиванию и разрушению кристалла.
• Электропроводность. В твёрдом состоянии ионы жёстко зафиксированы в узлах решётки, поэтому вещества не проводят электрический ток. Однако расплавы и водные растворы таких веществ являются хорошими проводниками, так как ионы в них становятся подвижными.
• Растворимость. Многие вещества с ионной решёткой хорошо растворимы в полярных растворителях, например, в воде.

Примеры: хлорид натрия $NaCl$, сульфат меди(II) $CuSO_4$, оксид магния $MgO$.

Ответ: Вещества с ионной решёткой твёрдые, тугоплавкие, хрупкие, нелетучие; их расплавы и растворы проводят электрический ток.

Атомная кристаллическая решётка

В узлах атомной решётки находятся отдельные атомы, соединённые между собой очень прочными ковалентными связями. Весь кристалл представляет собой одну гигантскую макромолекулу.

Характерные свойства веществ с атомной решёткой:

• Очень высокая твёрдость. Прочность и строгая направленность ковалентных связей обусловливают исключительную твёрдость (например, алмаз — самое твёрдое природное вещество).
• Очень высокие температуры плавления и кипения. Чтобы расплавить такое вещество, необходимо разорвать прочные ковалентные связи, что требует огромных затрат энергии.
• Нерастворимость. Такие вещества практически нерастворимы ни в каких растворителях.
• Электропроводность. Большинство веществ с атомной решёткой являются диэлектриками или полупроводниками, так как у них нет свободных носителей заряда (исключение — графит, обладающий электропроводностью из-за наличия подвижных электронов).

Примеры: алмаз и графит (аллотропные модификации углерода $C$), кремний $Si$, диоксид кремния $SiO_2$ (кварц).

Ответ: Вещества с атомной решёткой очень твёрдые, очень тугоплавкие, нерастворимые и, как правило, не проводят электрический ток.

Молекулярная кристаллическая решётка

В узлах молекулярной решётки располагаются отдельные молекулы. Связи внутри молекул (ковалентные) могут быть очень прочными, но сами молекулы в кристалле удерживаются слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса, водородными связями).

Характерные свойства веществ с молекулярной решёткой:

• Низкие температуры плавления и кипения. Межмолекулярные связи слабые, поэтому для их разрыва не требуется много энергии.
• Малая твёрдость и летучесть. Эти вещества обычно мягкие, многие из них легко испаряются.
• Электропроводность. Не проводят электрический ток ни в твёрдом, ни в жидком состоянии, так как в веществе нет свободных носителей заряда (подвижных ионов или электронов).
• Растворимость. Подчиняются правилу «подобное растворяется в подобном»: вещества, образованные полярными молекулами, растворяются в полярных растворителях (вода), а неполярными — в неполярных (бензол, гексан).

Примеры: лёд ($H_2O$), твёрдый диоксид углерода («сухой лёд» $CO_2$), иод ($I_2$), нафталин ($C_{10}H_8$), сахар ($C_{12}H_{22}O_{11}$).

Ответ: Вещества с молекулярной решёткой легкоплавкие, летучие, мягкие и не проводят электрический ток.

Металлическая кристаллическая решётка

В узлах металлической решётки находятся положительные ионы металлов, а между ними свободно перемещаются обобществлённые валентные электроны, образуя так называемый «электронный газ». Связь между катионами металлов и «электронным газом» называется металлической.

Характерные свойства веществ с металлической решёткой:

• Высокая электро- и теплопроводность. Обусловлена наличием подвижных свободных электронов, которые переносят заряд и тепловую энергию.
• Пластичность, ковкость, тягучесть. При механическом воздействии слои ионов могут смещаться друг относительно друга без разрыва связи, так как «электронный газ» действует как смазка, продолжая удерживать слои вместе.
• Металлический блеск. Способность хорошо отражать световые лучи, что также связано со взаимодействием света со свободными электронами на поверхности металла.
• Широкий диапазон температур плавления. От ртути ($Hg$), жидкой при комнатной температуре, до тугоплавкого вольфрама ($W$).

Примеры: все металлы и их сплавы (железо $Fe$, медь $Cu$, алюминий $Al$, бронза, сталь).

Ответ: Вещества с металлической решёткой пластичны, ковки, обладают металлическим блеском, хорошо проводят тепло и электрический ток.