Номер 3, страница 198 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

3. Какие физические свойства характерны для веществ со следующими кристаллическими решетками:

а) атомной;

б) ионной;

в) металлической;

г) молекулярной?

Физические свойства веществ напрямую зависят от типа их кристаллической решетки и, соответственно, от типа химической связи между частицами (атомами, ионами, молекулами), из которых состоит вещество.

а) Вещества с атомной кристаллической решеткой

В узлах атомной решетки находятся отдельные атомы, связанные между собой очень прочными ковалентными связями. Эти связи образуют единый трехмерный каркас по всему кристаллу.

• Твердость: Очень высокая. Чтобы деформировать или разрушить кристалл, необходимо разорвать прочные ковалентные связи. Примеры таких веществ — алмаз (самое твердое природное вещество), карбид кремния ($SiC$).
• Температуры плавления и кипения: Очень высокие. Требуется большое количество энергии, чтобы преодолеть силы ковалентных связей и заставить атомы двигаться относительно друг друга. Например, температура плавления алмаза составляет около $3820 K$, а кремния — $1687 K$.
• Растворимость: Практически нерастворимы в воде и других растворителях, так как для растворения необходимо разрушить прочный ковалентный каркас.
• Электропроводность: В большинстве случаев являются диэлектриками (алмаз) или полупроводниками (кремний, германий). Электроны прочно связаны в ковалентных связях и не могут свободно перемещаться по кристаллу. Исключением является графит, который проводит электрический ток благодаря своей слоистой структуре и наличию делокализованных электронов внутри слоев.
• Летучесть: Нелетучи из-за очень высоких температур плавления и кипения.

Ответ: Для веществ с атомной кристаллической решеткой характерны очень высокая твердость, очень высокие температуры плавления и кипения, нерастворимость и, как правило, низкая электропроводность (являются диэлектриками или полупроводниками).

б) Вещества с ионной кристаллической решеткой

В узлах ионной решетки находятся положительно и отрицательно заряженные ионы, которые удерживаются вместе силами электростатического притяжения (ионной связью).

• Твердость: Твердые, но хрупкие. Сильное притяжение между разноименно заряженными ионами обеспечивает твердость. Однако при механическом воздействии (ударе) происходит сдвиг слоев ионов, в результате чего одноименно заряженные ионы оказываются рядом, их взаимное отталкивание приводит к разрушению кристалла.
• Температуры плавления и кипения: Высокие. Необходимо затратить значительную энергию, чтобы преодолеть сильное электростатическое притяжение и разрушить кристаллическую решетку. Например, температура плавления поваренной соли ($NaCl$) составляет $1074 K$.
• Растворимость: Многие хорошо растворимы в полярных растворителях, таких как вода. Полярные молекулы воды окружают ионы, ослабляя связь между ними и вызывая разрушение решетки. В неполярных растворителях, как правило, нерастворимы.
• Электропроводность: В твердом состоянии не проводят электрический ток, так как ионы жестко зафиксированы в узлах решетки. Однако их расплавы и водные растворы являются хорошими проводниками, поскольку ионы становятся подвижными и могут переносить заряд.
• Летучесть: Нелетучи.

Ответ: Для веществ с ионной кристаллической решеткой характерны твердость, хрупкость, высокие температуры плавления, хорошая растворимость в полярных растворителях и электропроводность в расплавленном или растворенном состоянии.

в) Вещества с металлической кристаллической решеткой

В узлах металлической решетки находятся положительные ионы металлов, а между ними свободно перемещаются обобществленные валентные электроны ("электронный газ"). Связь между ионами и электронами называется металлической.

• Пластичность: Ковкие и пластичные (податливые к деформации). При механическом воздействии слои ионов могут смещаться друг относительно друга, не разрывая металлической связи, так как "электронный газ" продолжает связывать все ионы вместе.
• Температуры плавления и кипения: Варьируются в широких пределах (от низких, как у ртути, до очень высоких, как у вольфрама), но в целом достаточно высокие.
• Растворимость: Нерастворимы в воде и органических растворителях. Могут образовывать сплавы (твердые растворы) с другими металлами.
• Электропроводность и теплопроводность: Очень высокие. Наличие свободных, подвижных электронов ("электронного газа") обеспечивает эффективный перенос как электрического заряда, так и тепловой энергии. Электропроводность при нагревании уменьшается.
• Металлический блеск: Обладают характерным блеском, так как "электронный газ" отражает световые лучи.

Ответ: Для веществ с металлической кристаллической решеткой характерны высокая электро- и теплопроводность, пластичность (ковкость), металлический блеск и, как правило, высокие температуры плавления.

г) Вещества с молекулярной кристаллической решеткой

В узлах молекулярной решетки находятся молекулы, которые удерживаются вместе слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса, водородными связями). Атомы внутри самих молекул связаны прочными ковалентными связями.

• Твердость: Низкая твердость, они хрупкие и мягкие. Межмолекулярные связи слабы и легко разрушаются.
• Температуры плавления и кипения: Низкие. Для разрушения решетки (плавления) или перехода в газообразное состояние (кипения) требуется мало энергии, так как нужно преодолеть лишь слабые межмолекулярные силы.
• Растворимость: Растворимость подчиняется принципу "подобное растворяется в подобном". Вещества с полярными молекулами (сахар) растворяются в полярных растворителях (вода), а с неполярными (йод) — в неполярных (спирт, бензин).
• Электропроводность: Не проводят электрический ток ни в твердом, ни в жидком состоянии. В молекулах нет свободных носителей заряда, а сами молекулы электронейтральны.
• Летучесть: Многие из этих веществ летучи, то есть легко испаряются или сублимируют (переходят из твердого состояния в газообразное, минуя жидкое) даже при комнатной температуре. Примеры: нафталин, "сухой лед" ($CO_2$).

Ответ: Для веществ с молекулярной кристаллической решеткой характерны низкая твердость, низкие температуры плавления и кипения, летучесть, плохая электропроводность.