Химия

Строение вещества: от молекулы к кристаллу

№4–6, №2320 мин4 заданий с автопроверкой

Строение вещества: от молекулы к кристаллу

Тип химической связи между частицами вещества определяет тип его кристаллической решётки, а тип решётки — температуру плавления, твёрдость и растворимость. Эта цепочка причин и следствий — главный инструмент, которым можно предсказать свойства почти любого вещества, даже не видя его вживую.

Загружаем трёхмерную модель…

Молекула воды H₂O: валентный угол H–O–H равен 104,5° — меньше идеального тетраэдрического угла 109,5°, потому что две несвязывающие электронные пары кислорода отталкивают связывающие сильнее. Из-за этого изгиба и разной электроотрицательности атомов молекула полярна: на кислороде избыточный отрицательный заряд, на водородах — положительный.

Загружаем трёхмерную модель…

Молекула метана CH₄: атом углерода в состоянии sp³-гибридизации образует четыре равноценные σ-связи, направленные к вершинам правильного тетраэдра, поэтому валентные углы H–C–H равны 109,5°.

Загружаем трёхмерную модель…

Молекула бензола C₆H₆: шесть атомов углерода образуют плоское правильное шестиугольное кольцо — все атомы C и H лежат в одной плоскости. Это следствие sp²-гибридизации углерода и делокализованной π-системы кольца, а не свободного вращения одинарных связей.

Загружаем трёхмерную модель…

Кристалл NaCl: ионная решётка. В узлах чередуются катионы Na⁺ и анионы Cl⁻, удерживаемые ненаправленной электростатической связью — у каждого иона шесть соседей противоположного знака. Поэтому ионные кристаллы твёрдые, но хрупкие, а расплав и раствор проводят электрический ток.

Загружаем трёхмерную модель…

Кристалл графита: решётка тоже атомная (ковалентная), но слоистая. Внутри слоя атомы углерода прочно связаны σ- и делокализованными π-связями (sp²), а сами слои удерживаются друг с другом слабыми межмолекулярными силами — поэтому графит легко расслаивается. В алмазе, напротив, каждый атом связан с четырьмя соседями (sp³) прочными σ-связями во всех трёх измерениях, и решётка становится сверхтвёрдой.

Тип решётки	Пример	Температура плавления	Твёрдость
Ионная	NaCl	высокая (801 °C)	твёрдые, но хрупкие
Атомная	Алмаз (C), графит	очень высокая (>3500 °C)	алмаз — сверхтвёрдый; графит мягкий: слои скользят
Молекулярная	Иод (I₂)	низкая (114 °C)	мягкие, летучие
Металлическая	Медь (Cu)	от низкой до высокой (напр. 1085 °C)	пластичные, ковкие

Установите соответствие между веществом и типом его кристаллической решётки. Обратите внимание: один тип решётки может подойти сразу нескольким веществам.

Перетащите вариант справа на пункт слева — или кликните пункт, затем вариант.

Какие из перечисленных веществ имеют молекулярную кристаллическую решётку?

Лёд (H₂O)Поваренная соль (NaCl)Метан (CH₄)Алмаз (C)Сухой лёд (CO₂)

Даны три вещества с разным типом кристаллической решётки: 1) алмаз C (атомная решётка), 2) иод I₂ (молекулярная решётка), 3) хлорид натрия NaCl (ионная решётка). Расположите вещества в порядке возрастания температуры плавления — от вещества с самой низкой температурой плавления к веществу с самой высокой. Запишите цифры веществ в этом порядке, без пробелов.

0 / 3

Сколько σ-связей образуют атомы в молекуле бензола C₆H₆? Считайте только σ-связи, делокализованную π-систему кольца в счёт не берите.

Алмаз и графит состоят из одних и тех же атомов углерода, но алмаз — самый твёрдый природный материал, а графит настолько мягкий, что им пишут по бумаге. Объясните, почему свойства этих двух веществ так различаются, хотя их состав одинаков.

Объём: от 40 слов

0 / от 40 слов

Частая ошибка: тип кристаллической решётки пытаются определить по агрегатному состоянию вещества при комнатной температуре — «твёрдое, значит решётка прочная». На самом деле тип решётки задаётся типом связи между частицами узлов, а не агрегатным состоянием. Иод при комнатной температуре — твёрдое кристаллическое вещество, но его решётка молекулярная и непрочная: кристаллы иода легко возгоняются, а плавятся уже при 114 °C.