Номер 3, страница 55 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

3. Какие типы кристаллов вы знаете? Чем они отличаются друг от друга?

Кристаллы классифицируют по типу химической связи между частицами (атомами, ионами, молекулами), из которых они состоят. В зависимости от природы этих связей и типа частиц в узлах кристаллической решётки, выделяют четыре основных типа кристаллов: ионные, атомные (ковалентные), молекулярные и металлические. Они значительно отличаются друг от друга своими физическими свойствами.

Ионные кристаллы
В узлах кристаллической решётки ионных кристаллов находятся положительно и отрицательно заряженные ионы, которые удерживаются вместе силами электростатического притяжения (кулоновскими силами). Эти силы достаточно велики, что определяет характерные свойства таких кристаллов.
Свойства:
• Высокие температуры плавления и кипения.
• Твёрдые, но хрупкие. При механическом воздействии происходит сдвиг слоёв ионов, одноимённые заряды оказываются рядом, что приводит к отталкиванию и разрушению кристалла.
• В твёрдом состоянии являются диэлектриками (не проводят электрический ток), так как ионы жёстко зафиксированы в решётке. Однако в расплавах или растворах они становятся хорошими проводниками, поскольку ионы получают возможность свободно перемещаться.
• Многие ионные кристаллы хорошо растворимы в полярных растворителях, таких как вода.
Примеры: хлорид натрия (NaCl), фторид кальция (CaF₂), хлорид цезия (CsCl).

Атомные (ковалентные) кристаллы
В узлах решётки таких кристаллов расположены нейтральные атомы, соединённые между собой прочными ковалентными связями. Ковалентная связь образуется за счёт обобществления валентных электронов соседними атомами. Весь кристалл можно рассматривать как одну гигантскую молекулу.
Свойства:
• Очень высокие температуры плавления (например, у алмаза > 3500°C).
• Очень высокая твёрдость и прочность (алмаз — самое твёрдое природное вещество).
• Как правило, являются диэлектриками или полупроводниками, так как электроны прочно связаны в парах и не могут свободно перемещаться.
• Практически нерастворимы в каких-либо растворителях.
Примеры: алмаз (C), кремний (Si), германий (Ge), кварц (диоксид кремния SiO₂).

Молекулярные кристаллы
В узлах решётки молекулярных кристаллов находятся целые молекулы, связанные между собой слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса или водородными связями). Эти силы значительно слабее ионных, ковалентных или металлических связей.
Свойства:
• Низкие температуры плавления и кипения. Многие из них плавятся при комнатной или невысокой температуре.
• Мягкие, легко деформируются.
• Не проводят электрический ток, так как в них нет свободных носителей заряда.
• Летучие.
Примеры: лёд (H₂O), твёрдый диоксид углерода («сухой лёд» CO₂), йод (I₂), нафталин, сахар (сахароза).

Металлические кристаллы
В узлах кристаллической решётки металлов находятся положительно заряженные ионы, а между ними свободно перемещается «газ» из обобществлённых валентных электронов. Эти свободные электроны связывают ионы в единую структуру. Такая связь называется металлической.
Свойства:
• Высокая электро- и теплопроводность, обусловленная наличием свободных электронов.
• Пластичность, ковкость. При деформации слои ионов могут смещаться друг относительно друга без разрыва связей, так как «электронный газ» продолжает удерживать их вместе.
• Характерный металлический блеск (способность хорошо отражать свет).
• Температуры плавления могут сильно варьироваться (от –39°C у ртути до 3422°C у вольфрама).
Примеры: все металлы и их сплавы, например, железо (Fe), медь (Cu), алюминий (Al), золото (Au).

Ответ:

Выделяют четыре основных типа кристаллов, которые отличаются типом частиц в узлах решётки и силами, их связывающими, что определяет их физические свойства:
• Ионные кристаллы (например, NaCl): в узлах находятся ионы, связанные электростатическими силами. Кристаллы твёрдые, хрупкие, тугоплавкие, проводят ток в расплавах/растворах.
• Атомные (ковалентные) кристаллы (например, алмаз): в узлах — атомы, связанные ковалентными связями. Кристаллы очень твёрдые, очень тугоплавкие, диэлектрики или полупроводники.
• Молекулярные кристаллы (например, лёд): в узлах — молекулы, связанные слабыми межмолекулярными силами. Кристаллы мягкие, легкоплавкие, летучие, диэлектрики.
• Металлические кристаллы (например, медь): в узлах — ионы металлов, связанные «электронным газом». Кристаллы пластичны, обладают высокой электро- и теплопроводностью, имеют металлический блеск.