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:

Rат(H) = 3,7∙10-11 м mат(H) = 1,67∙10-27 кг

Rат(O) = 6,0∙10-11 м mат(O) = 2,67∙10-26 кг

Rат(Au) = 1,5∙10-10 м mат(Au) = 3,29∙10-25 кг

 

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

 

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

Относительная молекулярная масса Mrвещества - 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)   1s22s22p6  
  2)   1s22s22p63s2  
  3)   1s22s22p63s23p4  
  4)   1s22s22p63s23p6  

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

S +2ē → S2-

Электронная конфигурация атома серы: 1s22s22p63s23p4, а электронная конфигурация сульфид-иона 1s22s22p63s23p6. 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)