Номер 2, страница 141 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумай, ответь, выполни.... Параграф 39. Характеристика металлов. Глава 7. Металлы - номер 2, страница 141.

Условие.

2. Чем по строению и свойствам кристаллические решётки металлов отличаются от ионных и атомных кристаллических решёток?

Решение.

Решение 2.

Кристаллические решётки металлов, ионных и атомных соединений различаются как по строению (типу частиц в узлах решётки и характеру химической связи), так и по вытекающим из этого строения физическим свойствам.

Отличия по строению

• Металлическая решётка: В узлах решётки находятся положительно заряженные ионы металлов (катионы) и атомы. Между ними свободно перемещаются обобществлённые валентные электроны, образуя так называемый "электронный газ". Связь между ионами и электронами называется металлической. Эта связь является ненаправленной и ненасыщаемой.
• Ионная решётка: В узлах решётки находятся разноименно заряженные ионы — катионы и анионы, которые удерживаются вместе силами электростатического притяжения (ионная связь). Эти силы действуют во всех направлениях, но ионы жёстко зафиксированы в своих положениях. Свободные электроны отсутствуют.
• Атомная решётка: В узлах решётки находятся нейтральные атомы, связанные между собой прочными ковалентными связями. Эти связи являются направленными (имеют определённую ориентацию в пространстве) и насыщаемыми. Валентные электроны локализованы в этих связях и не могут свободно перемещаться по кристаллу.

Отличия по свойствам

• Электропроводность и теплопроводность:
  • Металлы: Обладают высокой электро- и теплопроводностью благодаря наличию свободных электронов ("электронного газа"), которые являются носителями заряда и могут эффективно переносить энергию.
  • Ионные кристаллы: В твёрдом состоянии являются диэлектриками (не проводят ток), так как ионы жёстко закреплены в узлах решётки. Проводят ток только в расплавленном или растворённом состоянии, когда ионы становятся подвижными. Теплопроводность низкая.
  • Атомные кристаллы: В большинстве случаев являются диэлектриками или полупроводниками. Электроны прочно связаны в ковалентных связях и не могут служить носителями тока. Теплопроводность может быть разной (например, у алмаза она очень высокая, а у кварца — низкая), но механизм отличается от металлов.
• Пластичность (ковкость и тягучесть):
  • Металлы: Очень пластичны. При механическом воздействии слои ионов могут смещаться друг относительно друга без разрыва связи, так как "электронный газ" продолжает связывать их вместе в новом положении.
  • Ионные кристаллы: Хрупкие. Смещение слоёв решётки приводит к сближению одноименно заряженных ионов, что вызывает сильное электростатическое отталкивание и разрушение кристалла.
  • Атомные кристаллы: Очень твёрдые и хрупкие. Для смещения слоёв необходимо разорвать прочные и направленные ковалентные связи, что требует больших усилий и приводит к разрушению кристалла, а не к его деформации.
• Температура плавления:
  • Металлы: Имеют широкий диапазон температур плавления (от низких, как у ртути, до очень высоких, как у вольфрама), но в целом они высокие.
  • Ионные кристаллы: Имеют высокие температуры плавления из-за сильного электростатического притяжения между ионами.
  • Атомные кристаллы: Имеют очень высокие температуры плавления, так как для разрушения решётки необходимо разорвать множество прочных ковалентных связей (например, алмаз, графит, кварц).
• Металлический блеск:
  • Металлы: Обладают характерным блеском, так как их свободные электроны способны поглощать и тут же переизлучать фотоны света.
  • Ионные и атомные кристаллы: Как правило, не обладают металлическим блеском (часто прозрачны или окрашены).

Ответ: Кристаллические решётки металлов отличаются от ионных и атомных как по строению, так и по свойствам.

По строению: в узлах металлической решётки находятся катионы и атомы металлов, связанные обобществлёнными электронами ("электронным газом") посредством металлической связи. В узлах ионной решётки — разноименно заряженные ионы, связанные ионной связью. В узлах атомной решётки — нейтральные атомы, связанные прочной ковалентной связью.

По свойствам: из-за наличия свободных электронов металлы пластичны (ковки и тягучи), обладают высокой электро- и теплопроводностью и характерным металлическим блеском. Ионные и атомные кристаллы, напротив, в большинстве своём хрупкие, в твёрдом состоянии являются диэлектриками или полупроводниками и не имеют металлического блеска, так как в их структурах отсутствуют свободные носители заряда.