Номер 4, страница 93 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

4. Могут ли проводить ток вещества:

а) с ионной связью;

б) ковалентной связью?

Приведите примеры и условия проявления этими веществами электропроводности.

а) с ионной связью:

Да, вещества с ионной связью могут проводить электрический ток, но только при определенных условиях. В твердом агрегатном состоянии ионные соединения ток не проводят. Это объясняется тем, что ионы, из которых состоит вещество, прочно закреплены в узлах кристаллической решетки и не могут свободно перемещаться для переноса заряда.

Электропроводность у веществ с ионной связью появляется при условиях, когда ионы становятся подвижными. Таких условий два:

1. В расплавленном состоянии. При плавлении (нагревании до температуры плавления) кристаллическая решетка разрушается. Ионы освобождаются и начинают свободно двигаться. Расплавы ионных соединений являются хорошими проводниками электрического тока.

2. В растворе. При растворении ионного соединения в полярном растворителе (например, в воде) происходит процесс электролитической диссоциации — распад на подвижные положительные и отрицательные ионы (катионы и анионы). Такой раствор, содержащий свободные ионы, называется электролитом и способен проводить электрический ток.

Примеры:

Хлорид натрия ($NaCl$) в твердом виде (поваренная соль) является диэлектриком, но его расплав или водный раствор проводят электрический ток. Другие примеры: гидроксид калия ($KOH$), сульфат меди(II) ($CuSO_4$).

Ответ: Вещества с ионной связью проводят электрический ток только в расплавленном состоянии или в растворах, так как в этих состояниях ионы становятся подвижными и могут переносить электрический заряд.

б) с ковалентной связью:

Большинство веществ с ковалентной связью не проводят электрический ток. Это связано с тем, что в таких веществах отсутствуют свободные носители заряда. Электроны, образующие ковалентные связи, прочно связаны с атомами, а сами вещества состоят из нейтральных молекул.

Однако существуют исключения и условия, при которых такие вещества могут проявлять электропроводность:

1. Вещества с особым строением. Главным примером является графит — одна из аллотропных модификаций углерода. В его кристаллической решетке атомы углерода образуют слои. Внутри каждого слоя атомы прочно связаны, но один из валентных электронов каждого атома не участвует в образовании связей и является делокализованным, то есть может свободно перемещаться по всему слою. Это и обеспечивает электропроводность графита.

2. Полупроводники. Вещества с ковалентными связями, такие как кремний ($Si$) и германий ($Ge$), являются полупроводниками. Их проводимость в чистом виде при низких температурах очень мала, но значительно возрастает при нагревании или при добавлении примесей (легировании), что создает носители заряда (электроны или "дырки").

3. Растворы некоторых ковалентных полярных соединений. Вещества с полярной ковалентной связью, например, хлороводород ($HCl$) или аммиак ($NH_3$), при растворении в воде ионизируются с образованием ионов ($HCl + H_2O \rightarrow H_3O^+ + Cl^-$). Полученные растворы (кислоты и основания) являются электролитами и проводят ток.

Примеры:

- Не проводят ток: алмаз (другая модификация углерода), сахар ($C_{12}H_{22}O_{11}$), дистиллированная вода ($H_2O$), кислород ($O_2$).

- Проводят ток при определенных условиях: графит, кремний ($Si$), водный раствор хлороводорода (соляная кислота).

Ответ: Большинство веществ с ковалентной связью являются диэлектриками. Электропроводность проявляют лишь некоторые из них: вещества с делокализованными электронами (графит), полупроводники (кремний), а также растворы веществ, способных к ионизации (например, кислоты).