Номер 3, страница 131 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 6. Углерод и кремний. Параграф 37. Кремний. Оксид кремния (IV). Вопросы в начале параграфа - номер 3, страница 131.

Условие.

● Какие свойства характерны для веществ с атомной кристаллической решёткой?

Решение.

Решение 2.

Вещества с атомной кристаллической решёткой обладают рядом характерных физических свойств, которые обусловлены наличием прочных и направленных ковалентных связей, пронизывающих весь кристалл и объединяющих все атомы в единый гигантский каркас.

1. Очень высокая твёрдость

В атомных кристаллах все атомы связаны между собой прочными ковалентными связями. Чтобы механически повредить (поцарапать) или деформировать такой кристалл, необходимо разорвать эти многочисленные и прочные связи, что требует приложения значительной внешней силы. Поэтому вещества с атомной решёткой, как правило, очень твёрдые. Классический пример – алмаз, который является эталоном твёрдости (10 по шкале Мооса).

2. Высокие температуры плавления и кипения

Энергия, необходимая для разрушения кристаллической структуры и перехода вещества в жидкое (плавление) или газообразное (кипение) состояние, очень велика. Это связано с тем, что для ослабления и разрыва прочных ковалентных связей требуется сообщить атомам большую кинетическую энергию, что соответствует очень высоким температурам. Например, температура плавления алмаза составляет около $3550^\circ C$, а диоксида кремния (кварца) $SiO_2$ – около $1713^\circ C$.

3. Практическая нерастворимость

Вещества с атомной решёткой практически нерастворимы в воде и в большинстве других растворителей. Процесс растворения предполагает разрыв связей между частицами в кристалле и образование новых связей с молекулами растворителя. Энергии, которая выделяется при взаимодействии (сольватации) атомов кристалла с молекулами растворителя, обычно недостаточно для разрыва прочных ковалентных связей в кристалле.

4. Низкая электропроводность (за редким исключением)

В большинстве веществ с атомной решёткой валентные электроны, образующие ковалентные связи, жёстко локализованы между двумя атомами и не могут свободно перемещаться по кристаллу. Отсутствие свободных носителей заряда (электронов) обуславливает их свойства диэлектриков (например, алмаз) или полупроводников (например, кремний, германий), электропроводность которых значительно ниже, чем у металлов. Важным исключением является графит, который имеет слоистую структуру. Внутри каждого слоя атомы углерода связаны прочными ковалентными связями, а между слоями действуют слабые межмолекулярные силы. При этом у каждого атома углерода есть один делокализованный электрон, который может свободно перемещаться вдоль слоя, обеспечивая электропроводность.

5. Хрупкость

Несмотря на высокую твёрдость, атомные кристаллы обычно являются хрупкими. Из-за строгой направленности и жёсткости ковалентных связей даже небольшое смещение атомов под действием механической нагрузки приводит к необратимому разрыву этих связей и разрушению кристалла по определённым плоскостям. Пластическая деформация, характерная для металлов, для них невозможна.

Ответ: Для веществ с атомной кристаллической решёткой характерны следующие свойства: очень высокая твёрдость, высокие температуры плавления и кипения, практическая нерастворимость в воде и других растворителях, низкая электропроводность (являются диэлектриками или полупроводниками) и хрупкость.