Задания с комментариями

ШКОЛА МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Тема 1

Современные представления о строении атома. Химическая связь и строение вещества. Вещества молекулярного и немолекулярного строения. Типы кристаллической решетки, зависимость свойств веществ от их состава и строения.

Атом – электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц, состоящая из ядра, образованного протонами и нейтронами, и электронов.

Молекула – (лат. molecula, уменьшительное от moles – масса)

Ионы – (от греч. ion – идущий), одноатомные или многоатомные частицы, несущие электрический заряд.

Катионы – положительно заряженные ионы.

Анионы – отрицательно заряженные ионы.

Химический элемент - это вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.

Простые вещества – вещества, состоящие из атомов одного и того же химического элемента (например, кислород О₂, озон О₃, азот N₂, золото Au).

Аллотропия – способность одного и того же элемента существовать в виде нескольких простых веществ (кислород и озон - аллотропные формы кислорода).

Сложные вещества состоят из атомов нескольких элементов (например, H₂O, H₂SO₄, CH₄).

Размеры и абсолютные массы атомов и молекул чрезвычайно малы, например:

R_ат(H) = 3,7∙10^{-11 м} m_ат(H) = 1,67∙10^{-27 кг}

R_ат(O) = 6,0∙10^{-11 м} m_ат(O) = 2,67∙10^{-26 кг}

R_ат(Au) = 1,5∙10^{-10 м} m_ат(Au) = 3,29∙10^{-25 кг}

Для выражения масс атомов и молекул используют относительную атомную и относительную молекулярную массы.

Относительная атомная масса А_r (или просто атомная масса)- это число, показывающее, во сколько раз масса атома данного элемента больше атомной единицы массы (а.е.м.).

Относительная молекулярная масса M_r вещества - число, показывающее, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше атомной единицы массы (а.е.м.).

Атомная единица массы (а.е.м.) равна 1/12 части массы атома изотопа углерода ¹²С.

Модель молекулы аспирина

В зависимости от температуры и давления все вещества могут существовать в одном из четырех агрегатных состояний: твердом, жидком, газообразном или в виде плазмы. При низких температурах и высоких давлениях практически все вещества существуют в твердом агрегатном состоянии. Твердые вещества, как правило, имеют кристаллическое строение. Частицы, образующие кристалл, располагаются в правильном порядке в строго определенных точках пространства. Если мысленно соединить эти точки пересекающимися прямыми линиями, образуется пространственный каркас, который называют кристаллической решеткой. Точки, в которых расположены частицы (ионы, атомы или молекулы) называются узлами кристаллической решетки. В зависимости от природы частиц, находящихся в узлах кристаллической решетки, и от характера сил взаимодействия между ними различают молекулярные, атомные, ионные и металлические кристаллические решетки. Физические свойства веществ во многом определяются типом их кристаллической решетки и характером связи между частицами в кристалле. Характеристики веществ с различными типами кристаллических решеток приведены в таблице 1.


Кристалл поваренной соли NaCl	Ионная кристаллическая решетка NaCl


Кристалл алмаза	Атомная кристаллическая решетка алмаза

Таблица 1

Характеристики кристаллических решеток различных типов

Тип кристалличес-кой решетки	Молекулярная	Атомная	Ионная	Металлическая
Частицы в узлах кристалличе-ской решетки	Молекулы	Атомы	Ионы	Атомы и катионы металлов
Характер сил взаимодей-ствия между частицами	Слабые межмолекулярные взаимодействия	Ковалентная связь	Ионная связь	Обобществленные валентные электроны – «электронный газ»
Характерные свойства веществ с данным типом решетки	Малая твердость, низкие температуры плавления, плохая растворимость.	Высокая твердость, высокие температуры плавления, хрупкость, отсутствие растворимости.	Высокие температуры плавления, высокая твердость, возможна растворимость в воде, растворы и расплавы проводят электрический ток.	Ковкость, пластичность, теплопроводность электропровод-ность.
Примеры веществ с данным типом решетки	Большинство органических веществ, многие неметаллы в твердом состоянии: сера, галогены, азот, кислород и др., твердый углекислый газ, галогеноводороды и др.	Алмаз, графит, кремний, кремнезем SiO₂, карбид кремния SiC	Большинство солей, щелочи, оксиды металлов IА и IIА групп	Металлы, сплавы

Задания с комментариями

1. Атомы отличаются друг от друга

1)	числом протонов
2)	числом нейтронов
3)	зарядом ядра
4)	числом электронов

Комментарий: Атомы являются изотопами. Изотопы имеют одинаковый заряд ядра, одинаковое число протонов в его составе и одинаковое число электронов в электронной оболочке. Изотопы отличаются друг от друга количеством содержащихся в ядре нейтронов и, следовательно, имеют разную атомную массу. Ответ 2.

2. Сульфид-иону соответствует электронная формула

1)	1 s ²2 s ²2 p ⁶
2)	1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²
3)	1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁴
4)	1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶

Комментарий: Сульфид-ион образуется при присоединении двух электронов атомом серы:

S +2 ē → S^2-

Электронная конфигурация атома серы: 1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁴, а электронная конфигурация сульфид-иона 1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁶. Ответ: 4.

3. В каком ряду химические элементы расположены в порядке уменьшения их атомного радиуса?

1)	Li ® Na ® K ® Rb
2)	Li ® Be ® B ® C
3)	Si ® Al ® Mg ® Na
4)	C ® Si ® Ge ® Sn

Комментарий: С увеличением атомного номера элемента в группе (т.е. при движении сверху вниз) радиус атомов растет. С увеличением атомного номера элемента в периоде (т.е. при движении слева направо) радиус атомов уменьшается. В соответствии с этими закономерностями уменьшение атомного радиуса происходит в ряду Li ® Be ® B ® C. Ответ 2

4. Соединением с ионной связью является

1)	CO
2)	CsF
3)	SCl₂
4)	PH₃

Комментарий: Ионная связь осуществляется в результате взаимного электростатического притяжения противоположно заряженных ионов, образованных, как правило, активным металлом и типичным неметаллом. В данном примере соединением с ионной связью является фторид цезия. Во всех остальных представленных в задании соединениях химическая связь осуществляется между атомами неметаллов и является ковалентной полярной. Ответ 2.

5. Химическая связь в молекулах брома и аммиака соответственно

1)	ковалентная полярная и металлическая
2)	ионная и ковалентная полярная
3)	ковалентная неполярная и ковалентная полярная
4)	ковалентная неполярная и ионная

Комментарий: Между атомами неметаллов образуется ковалентная связь. Если между собой связаны одинаковые атомы с равной электроотрицательностью, то ковалентная связь является неполярной. Если ковалентная связь образуется между атомами с разной электроотрицательностью, то она является полярной. Таким образом, в молекулах Br₂ и NH₃ образуются соответственно ковалентная неполярная и ковалентная полярная связи. Ответ: 3

6. К веществам молекулярного строения не относится

1)	хлор
2)	оксид серы(IV)
3)	иод
4)	бромид калия

Комментарий: Хлор, оксид серы(IV) и иод имеют молекулярную кристаллическую решетку и относятся к веществам молекулярного строения. Бромид калия имеет ионную кристаллическую решетку и не относится к веществам молекулярного строения. Ответ: 4

7. Вещества с молекулярной кристаллической решеткой характеризуются

1)	очень высокой твердостью
2)	способностью проводить электрический ток
3)	ковкостью и пластичностью
4)	невысокими температурами плавления

Комментарий: В молекулярной кристаллической решетке молекулы связаны между собой слабыми силами межмолекулярного взаимодействия. Поэтому вещества с этим типом кристаллической решетки характеризуются невысокими температурами плавления и кипения, хрупкостью, отсутствием способности проводить электрический ток. Ответ: 4

Выполнил _____________________________________________

(ФИО слушателя ЗШМ)

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: