Номер 434, страница 66 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

434. Объясните, почему вещества с атомной кристаллической решёткой обычно имеют высокие температуры плавления и кипения.

Решение

Вещества с атомной кристаллической решёткой характеризуются тем, что в узлах их решётки находятся отдельные атомы, соединённые между собой очень прочными и направленными ковалентными связями. Эти связи распространяются по всему объёму кристалла, образуя единую трёхмерную сетку. Фактически, весь кристалл можно рассматривать как одну гигантскую молекулу (макромолекулу).

Процессы плавления и кипения представляют собой фазовые переходы, которые требуют энергии для преодоления сил, удерживающих частицы вещества вместе. При плавлении кристаллическая решётка разрушается, а при кипении связи между частицами разрываются окончательно, позволяя им свободно двигаться в виде газа.

В случае веществ с атомной решёткой, для того чтобы их расплавить или довести до кипения, необходимо разрушить именно эти прочные ковалентные связи. Разрыв таких связей требует затрат очень большого количества энергии. Чем прочнее связи между атомами в кристалле, тем больше тепловой энергии необходимо подвести, чтобы эти связи разрушить. Большое количество требуемой энергии и обуславливает высокие значения температур плавления и кипения.

Для сравнения, в кристаллах с молекулярной решёткой (например, лёд или сухой лёд) в узлах находятся молекулы. При плавлении и кипении разрываются не прочные ковалентные связи внутри молекул, а гораздо более слабые межмолекулярные силы. Это требует значительно меньше энергии, поэтому такие вещества имеют низкие температуры плавления и кипения.

Примерами веществ с атомной кристаллической решёткой являются алмаз (температура плавления ~3550 °C), карбид кремния (SiC, ~2830 °C), диоксид кремния (кварц, SiO₂, ~1713 °C), которые известны своей тугоплавкостью.

Ответ: Вещества с атомной кристаллической решёткой имеют высокие температуры плавления и кипения, потому что их атомы в кристалле связаны между собой многочисленными прочными ковалентными связями, образующими единый жёсткий каркас. Для разрушения этого каркаса и осуществления фазового перехода (плавления или кипения) требуется затратить большое количество энергии.