Номер 433, страница 66 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

433. Что является причиной того, что вещества с атомной кристаллической решёткой обладают высокой твёрдостью?

Высокая твёрдость веществ с атомной кристаллической решёткой является прямым следствием природы химических связей и структуры самого кристалла.

В узлах атомной кристаллической решётки располагаются отдельные атомы, которые соединены друг с другом прочными ковалентными связями. Эти связи обладают двумя ключевыми характеристиками, определяющими свойства вещества:

1.Высокая прочность. Ковалентная связь — одна из самых прочных химических связей. Она образуется за счёт спаривания электронов соседних атомов. Чтобы разорвать такую связь, необходимо затратить значительное количество энергии. Поскольку весь кристалл состоит из атомов, объединённых такой прочной связью, для его механического разрушения (например, чтобы поцарапать поверхность) необходимо приложить большую силу, способную разорвать эти связи.

2.Жёсткая направленность и насыщенность. Ковалентные связи строго ориентированы в пространстве под определёнными углами (например, в алмазе угол между связями составляет 109°28′). Это приводит к формированию жёсткого трёхмерного каркаса, в котором каждый атом прочно зафиксирован в своём положении. В отличие от металлов, где атомы могут смещаться друг относительно друга, в атомном кристалле такое смещение невозможно без разрыва связей. Весь кристалл, по сути, представляет собой одну гигантскую макромолекулу.

Классическим примером является алмаз — аллотропная модификация углерода. Каждый атом углерода в его решётке связан с четырьмя соседними атомами прочнейшими ковалентными связями, образуя чрезвычайно жёсткую и прочную структуру. Это делает алмаз самым твёрдым веществом из известных в природе. Другими примерами твёрдых веществ с атомной решёткой являются кварц (SiO₂), карбид кремния (SiC), нитрид бора (BN).

Ответ: Причиной высокой твёрдости веществ с атомной кристаллической решёткой являются очень прочные и жёстко направленные в пространстве ковалентные связи, которые объединяют все атомы кристалла в единый и очень устойчивый к механическим воздействиям трёхмерный каркас.