Номер 1184, страница 185 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1184. Кристаллическую решётку какого типа имеет графит в твёрдом агрегатном состоянии? Используя особенности строения графита, объясните, почему он обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Графит в твёрдом состоянии имеет атомную кристаллическую решётку. Особенностью этой решётки является её слоистое строение. Атомы углерода в кристалле располагаются в параллельных плоскостях (слоях). Внутри каждого слоя атомы образуют прочную сетку из правильных шестиугольников, где каждый атом углерода связан сильными ковалентными связями с тремя соседними атомами. Связи же между самими слоями намного слабее (ван-дер-ваальсовы силы), из-за чего слои могут легко смещаться друг относительно друга.

Высокая тепло- и электропроводность графита обусловлена именно этим строением. Поскольку каждый атом углерода использует для образования прочных ковалентных связей в слое только три из четырёх своих валентных электронов (так называемая sp²-гибридизация), четвёртый электрон у каждого атома остаётся свободным. Эти "свободные" или делокализованные электроны не принадлежат какому-то одному атому, а образуют общее для всего слоя электронное облако, подобное электронному газу в металлах. Под действием электрического поля эти электроны начинают упорядоченно двигаться, создавая электрический ток, что и определяет высокую электропроводность. Эти же свободные электроны активно участвуют и в переносе теплоты. Двигаясь с большими скоростями, они сталкиваются с ионами решётки и обмениваются с ними энергией, что обеспечивает высокую теплопроводность. Прочные же связи внутри слоёв также способствуют эффективной передаче тепла за счёт колебаний самой решётки (фононов).

Ответ: Графит имеет атомную кристаллическую решётку слоистого типа. Высокая тепло- и электропроводность графита объясняется наличием в его кристаллической решётке свободных (делокализованных) электронов, которые способны перемещаться вдоль слоёв, обеспечивая перенос как электрического заряда, так и тепловой энергии.