Номер 6, страница 93 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

6. Конструктору понадобилось очень твёрдое вещество, устойчивое к действию высоких температур и растворителей. Какое из соединений, перечисленных в задаче 5, он может использовать в своих испытаниях?

Для решения поставленной задачи конструктору необходимо вещество, которое одновременно удовлетворяет трём ключевым требованиям: очень высокая твёрдость, устойчивость к высоким температурам (тугоплавкость) и устойчивость к действию растворителей (нерастворимость).

Данный набор свойств наиболее характерен для веществ с атомной кристаллической решёткой. В кристаллах такого типа все атомы соединены прочными ковалентными связями, образуя единый гигантский каркас. Чтобы разрушить или расплавить такой кристалл, необходимо разорвать эти многочисленные и прочные связи, что требует большого количества энергии.

Давайте проанализируем, почему вещества с другими типами кристаллических решёток, которые могли быть упомянуты в задаче 5, не подходят:

Вещества с молекулярной решёткой (например, йод $I_2$, углекислый газ $CO_2$ в твёрдом виде). Между молекулами в узлах решётки действуют слабые межмолекулярные силы. Поэтому такие вещества обычно мягкие, имеют низкие температуры плавления и легко растворяются. Они не соответствуют требованиям.

Вещества с ионной решёткой (например, хлорид натрия $NaCl$). Вещества твёрдые и тугоплавкие из-за сильного электростатического притяжения между ионами. Однако они хрупкие и многие из них растворимы в полярных растворителях, например, в воде. Следовательно, они не полностью удовлетворяют условию устойчивости к растворителям.

Вещества с металлической решёткой (например, железо $Fe$, медь $Cu$). Свойства металлов сильно варьируются, но многие из них твёрдые и тугоплавкие. Однако они могут реагировать с кислотами или щелочами, что не соответствует требованию устойчивости к растворителям в широком смысле.

Таким образом, единственным типом веществ, полностью отвечающим всем заданным критериям, являются вещества с атомной кристаллической решёткой. Они обладают выдающейся твёрдостью, очень высокими температурами плавления и практически нерастворимы ни в каких растворителях.

Исходя из этого, конструктор должен выбрать соединение именно с таким типом строения. Вероятными кандидатами из списка соединений в предыдущей задаче могли быть:

Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) — основной компонент кварца и песка. Он очень твёрд, его температура плавления составляет около $1725^\circ C$, и он химически инертен.

Карбид кремния ($SiC$), известный как карборунд. Это синтетическое соединение, по твёрдости приближающееся к алмазу, чрезвычайно тугоплавкое (возгоняется при $2700^\circ C$) и стойкое к химическим реагентам.

Хотя алмаз ($C$) также подходит по всем свойствам, в вопросе спрашивается о «соединении», поэтому оксид кремния(IV) или карбид кремния являются более точными ответами.

Ответ: Конструктор может использовать соединение с атомной кристаллической решёткой, например, оксид кремния(IV) ($SiO_2$) или карбид кремния ($SiC$). Эти вещества обладают необходимой высокой твёрдостью, устойчивостью к высоким температурам и нерастворимостью.