Теми кодифікатора ЄДІ:Речовини молекулярної та немолекулярної будови. Тип кристалічних ґрат. Залежність властивостей речовин від їх складу та будови.

Молекулярно-кінетична теорія

Усі молекули складаються з найдрібніших частинок – атомів. Всі відкриті зараз атоми зібрані в таблиці Менделєєва.

атом- Це найдрібніша, хімічно неподільна частка речовини, що зберігає його хімічні властивості. Атоми з'єднуються між собою хімічними зв'язками. Раніше ми вже розглядали а. Обов'язково ознайомтеся з теорією по темі: Типи хімічних зв'язків, перед тим, як вивчати цю статтю!

Тепер розглянемо, як можуть з'єднуватися частинки речовини.

Залежно від розташування частинок одна щодо одної властивості утворених ними речовин можуть дуже відрізнятися. Так, якщо частинки розташовані одна від одної далеко(відстань між частинками набагато більше розмірів самих частинок), між собою практично не взаємодіють, переміщуються в просторі хаотично і безперервно, то ми маємо справу з газом .

Якщо частинки розташовані близькоодин до одного, але хаотичнобільше взаємодіють між собою, Здійснюють інтенсивні коливальні рухи в одному положенні, але можуть перескакувати в інше положення, то це модель будівлі рідини .

Якщо ж частинки розташовані близькоодин до одного, але більше упорядковано, і більше взаємодіютьміж собою, а рухаються лише в межах одного положення рівноваги, практично не переміщуючись до інших положення, то ми маємо справу з твердою речовиною .

Більшість відомих хімічних речовин і сумішей можуть існувати у твердому, рідкому та газоподібному станах. Найпростіший приклад – це вода. За нормальних умов вона рідка, При 0 про С вона замерзає - переходить з рідкого стану в тверде, і при 100 о С закипає - переходить у газову фазу- водяна пара. При цьому багато речовин за нормальних умов – гази, рідини або тверді. Наприклад, повітря – суміш азоту та кисню – це газ за нормальних умов. Але при високому тиску та низькій температурі азот і кисень конденсуються і переходять у рідку фазу. Рідкий азот активно використовують у промисловості. Іноді виділяють плазму, а також рідкі кристали,як окремі фази.

Дуже багато властивостей індивідуальних речовин і сумішей пояснюються взаємним розташуванням частинок у просторі одна щодо одної!

Ця стаття розглядає властивості твердих тіл, Залежно від їх будови. Основні фізичні властивості твердих речовин: температура плавлення, електропровідність, теплопровідність, механічна міцність, пластичність та ін.

Температура плавлення - Це така температура, при якій речовина переходить з твердої фази в рідку, і навпаки.

- Це здатність речовини деформуватися без руйнування.

Електропровідність - Це здатність речовини проводити струм.

Струм - це впорядкований рух заряджених частинок. Таким чином, струм можуть проводити тільки такі речовини, в яких присутні рухомі заряджені частинки. За здатністю проводити струм речовини ділять на провідники та діелектрики. Провідники – це речовини, які можуть проводити струм (тобто містять рухомі заряджені частинки). Діелектрики - це речовини, які практично не проводять струм.

У твердій речовині частинки речовини можуть розташовуватися хаотично, або більш упорядкованийо. Якщо частинки твердої речовини розташовані у просторі хаотично, речовина називають аморфним. Приклади аморфних речовин вугілля, слюдяне скло.

Якщо частинки твердої речовини перебувають у просторі впорядковано, тобто. утворюють тривимірні геометричні структури, що повторюються, таку речовину називають кристалом, а саму структуру - кристалічною решіткою . Більшість відомих нам речовин – кристали. Самі частинки при цьому розташовані в вузлахкристалічних ґрат.

Кристалічні речовини розрізняють, зокрема, типу хімічного зв'язку між частинками у кристалі – атомні, молекулярні, металеві, іонні; за геометричною формою найпростішого осередку кристалічної решітки – кубічна, гексагональна та ін.

Залежно від типу частинок, що утворюють кристалічні грати , розрізняють атомну, молекулярну, іонну та металеву кристалічну структуру .

Атомні кристалічні грати

Атомні кристалічні грати утворюються, коли у вузлах кристала розташовані атоми. Атоми з'єднані між собою міцними ковалентними хімічними зв'язками. Відповідно, такі кристалічні грати буде дуже міцною, Зруйнувати її непросто. Атомні кристалічні грати можуть утворювати атоми з високою валентністю, тобто. з великою кількістю зв'язків із сусідніми атомами (4 або більше). Як правило, це неметали: прості речовини. кремнію, бору, вуглецю (аллотропні модифікації алмаз, графіт), та їх сполуки (боровуглець, оксид кремнію (IV) та ін..). Оскільки між неметалами виникає переважно ковалентний хімічний зв'язок, вільних електронів(як і інших заряджених частинок) у речовинах з атомними кристалічними ґратами в більшості випадків немає. Отже, такі речовини, як правило, дуже погано проводять електричний струм, тобто. є діелектриками. Це загальні закономірності, у тому числі є низка винятків.

Зв'язок між частинками в атомних кристалалах: .

У вузлах кристала з атомною кристалічною структурою розташовані атоми.

Фазовий стан атомних кристалів за нормальних умов: як правило, тверді речовини.

Речовини, що утворюють у твердому стані атомні кристали:

1. Прості речовини з високою валентністю (Розташовані в середині таблиці Менделєєва): бір, вуглець, кремній та ін.
2. Складні речовини, утворені цими неметалами:кремнезем (оксид кремнію, кварцовий пісок) SiO 2; карбід кремнію (корунд) SiC; карбід бору, нітрид бору та ін.

Фізичні властивості речовин з атомними кристалічними ґратами:

— міцність;

- тугоплавкість (висока температура плавлення);

- Низька електропровідність;

- Низька теплопровідність;

- Хімічна інертність (неактивні речовини);

- Нерозчинність у розчинниках.

Молекулярні кристалічні грати– це такі грати, у вузлах яких розташовуються молекули. Утримують молекули в кристалі слабкі сили міжмолекулярного тяжіння (сили Ван-дер-Ваальса, водневі зв'язки, або електростатичне тяжіння). Відповідно, такі кристалічні грати, як правило, досить легко зруйнувати. Речовини з молекулярними кристалічними гратами – легкоплавкі, неміцні. Що сила тяжіння між молекулами, то вище температура плавлення речовини. Як правило, температури плавлення речовин з молекулярними кристалічними ґратами не вище 200-300К. Тому за нормальних умов більшість речовин з молекулярними кристалічними ґратами існує у вигляді газів чи рідин. Молекулярні кристалічні грати, як правило, утворюють у твердому вигляді кислоти, оксиди неметалів, інші бінарні сполуки неметалів, прості речовини, що утворюють стійкі молекули (кисень О 2 азот N 2 вода H 2 O та ін), органічні речовини. Як правило, це речовини з ковалентним полярним (рідше неполярним) зв'язком. Т.к. електрони задіяні в хімічних зв'язках, речовини з молекулярними кристалічними ґратами – діелектрики, погано проводять тепло.

Зв'язок між частинками у молекулярних кристалалах: м ежмолекулярні, електростатичні або міжмолекулярні сили тяжіння.

У вузлах кристала з молекулярною кристалічною структурою розташовані молекули.

Фазовий стан молекулярних кристалів за нормальних умов: гази, рідини та тверді речовини.

Речовини, що утворюють у твердому стані молекулярні кристали:

1. Прості речовини-неметали, що утворюють маленькі міцні молекули (O 2 , N 2 , H 2 , S 8 та ін);
2. Складні речовини (з'єднання неметалів) з ковалентними полярними зв'язками (крім оксидів кремнію та бору, сполук кремнію та вуглецю) — вода H 2 O, оксид сірки SO 3 та ін.
3. Одноатомні інертні гази (гелій, неон, аргон, криптон та ін.);
4. Більшість органічних речовин, у яких немає іонних зв'язків — метан CH 4 , бензол 6 Н 6 та ін.

Фізичні властивості речовин з молекулярними кристалічними ґратами:

- Легкоплавкість (низька температура плавлення):

- Висока стисливість;

— молекулярні кристали у твердому вигляді, а також у розчинах та розплавах не проводять струм;

- фазовий стан за нормальних умов - гази, рідини, тверді речовини;

- Висока леткість;

- Мала твердість.

Іонні кристалічні грати

Якщо у вузлах кристала знаходяться заряджені частинки – іони, ми можемо говорити про іонних кристалічних ґрат . Як правило, з іонних кристалів чергуються позитивні іони(катіони) та негативні іони(аніони), тому частинки у кристалі утримуються силами електростатичного тяжіння . Залежно від типу кристала та типу іонів, що утворюють кристал, такі речовини можуть бути досить міцними та тугоплавкими. У твердому стані рухомих заряджених частинок в іонних кристалах, як правило, немає. Зате при розчиненні чи розплавленні кристала іони вивільняються і можуть рухатися під впливом зовнішнього електричного поля. Тобто. проводять струм тільки розчини або розплавиіонних кристалів. Іонні кристалічні грати характерні для речовин з іонним хімічним зв'язком. Прикладитаких речовин – кухонна сіль NaCl, карбонат кальцію– CaCO 3 та ін. Іонні кристалічні грати, як правило, у твердій фазі утворюють солі, основи, а також оксиди металів та бінарні сполуки металів та неметалів.

Зв'язок між частинками в іонних кристалах: .

У вузлах кристала з іонними гратами розташовані іони.

Фазовий стан іонних кристалів за нормальних умов: як правило, тверді речовини.

Хімічні речовини з іонними кристалічними гратами:

1. Солі (органічні та неорганічні), у тому числі солі амонію (наприклад, хлорид амонію NH 4 Cl);
2. Підстави;
3. Оксиди металів;
4. Бінарні сполуки, у складі яких є метали та неметали.

Фізичні властивості речовин з іонною кристалічною структурою:

- Висока температура плавлення (тугоплавкість);

- Розчини і розплави іонних кристалів - провідники струму;

- Більшість сполук розчиняються в полярних розчинниках (вода);

- Твердий фазовий стан у більшості сполук за нормальних умов.

І, нарешті, метали характеризуються особливим виглядом просторової структури. металевою кристалічною решіткою, яка обумовлена металевим хімічним зв'язком . Атоми металів досить слабко утримують валентні електрони. У кристалі, утвореному металом, відбуваються одночасно такі процеси: частина атомів віддає електрони і стає позитивно зарядженими іонами; ці електрони хаотично переміщуються в кристалі; частина електронів притягується до іонів. Ці процеси відбуваються одночасно та хаотично. Таким чином, виникають іони як при утворенні іонного зв'язку, так і утворюються загальні електрони , як і утворенні ковалентного зв'язку. Вільні електрони переміщуються хаотично та безперервно по всьому об'єму кристала, як газ. Тому іноді їх називають « електронним газом ». З-за наявності великої кількості рухомих заряджених частинок метали проводять струм, тепло. Температура плавлення металів сильно варіюється. Метали також характеризуються своєрідним металевим блиском, ковкістю, тобто. здатністю змінювати форму без руйнування при сильному механічному впливі, т.к. хімічні зв'язки у своїй не руйнуються.

Зв'язок між частинками : .

У вузлах кристала з металевими гратами розташовані іони металів та атоми.

Фазовий стан металів за звичайних умов: як правило, тверді речовини(Виняток - ртуть, рідина при звичайних умовах).

Хімічні речовини з металевими кристалічними ґратами прості речовини-метали.

Фізичні властивості речовин з металевими кристалічними ґратами:

- Висока тепло-і електропровідність;

- ковкість та пластичність;

- Металевий блиск;

- Метали, як правило, нерозчинні в розчинниках;

- Більшість металів - тверді речовини за нормальних умов.

Порівняння властивостей речовин з різними кристалічними ґратами

Тип кристалічних ґрат (або відсутність кристалічних ґрат) дозволяє оцінити основні фізичні властивості речовини . Для зразкового порівняння типових фізичних властивостей сполук з різними кристалічними ґратами дуже зручно використовувати хімічні речовини з характерними властивостями. Для молекулярних грат це, наприклад, вуглекислий газ, для атомної кристалічної решітки алмаз, для металевої - мідь, і для іонної кристалічної решітки кухонна сіль, хлорид натрію NaCl.

Зведена таблиця за структурами простих речовин, утворених хімічними елементами з основних підгруп таблиці Менделєєва (елементи побічних підгруп є металами, отже, мають металеві кристалічні ґрати).

Підсумкова таблиця зв'язку властивостей речовин із будовою:

Завдання з коментарями та рішеннями

Приклад 17Молекулярні кристалічні грати має кожну з двох речовин:

1) графіт та алмаз

2) кремній та йод

3) хлор та оксид вуглецю(IV)

4) хлорид барію та оксид барію

Залежно від виду частинок та характеру зв'язку між ними розрізняють чотири типи кристалічних ґрат: іонні, атомні, молекулярні та металеві. У вузлах кристалічних ґрат алмазу та кремнію знаходяться атоми, з'єднані міцними ковалентними зв'язками. Речовини хлорид барію та оксид барію утворені за типом іонного зв'язку. Кристалічні грати, у вузлах яких знаходяться молекули (полярні та неполярні), називаються молекулярними. Тільки хлор, молекула якого утворена ковалентним неполярним зв'язком, та оксид вуглецю(1У), для молекули якого характерний ковалентний полярний зв'язок, мають молекулярні кристалічні грати.

приклад 18.Кристалічні грати алмазу та графіту

1) атомна

2) металева

4) молекулярна

Прості речовини – алотропні різновиди вуглецю – не можуть мати іонну будову. Металева решітка для неметалу вуглецю також неможлива. Нарешті, виключимо молекулярну решітку, т.к. ні алмаз, ні графіт не утворюють ізольованих молекул. Кристалічні грати алмазу та графіту - атомні.

Приклад 19.Немолекулярна будова має

1) фулерен

4) вуглекислий газ

Фуллерен - алотропна модифікація вуглецю - складається з окремих молекул 60 і 70 , тобто. має молекулярну будову. Молекулярну будову мають також вода та вуглекислий газ. Вони складаються, відповідно, молекул Н 2 O і С 2 . Методом виключення приходимо до висновку, що немолекулярна будова має діамант. Дійсно, висока твердість та висока температура плавлення алмазу свідчать про немолекулярну природу цієї речовини. Кристалічні грати алмазу - атомні.

Завдання для самостійної роботи

50. До речовин з молекулярною будовою відносяться

2) оксид вуглецю(II)

4) оксид кремнію(IV)

5) оксид заліза(III)

51. Речовинами молекулярної будови є

3) З 3 Н 7 ВІН

52. Іонні кристалічні грати мають

2) оцтова кислота

3) кухонна сіль

5) сахароза

53. Молекулярну будову мають

54.

3) оксид водню

4) оксид калію

5) оксид кремнію

55. Молекулярну будову мають

2) оксид алюмінію

3) білий фосфор

5) бромід калію

56. Молекулярну будову мають

1) кухонна сіль

2) кремнезем

3) гліцерин

5) мідний купорос

57. Молекулярну будову мають

58. Немолекулярну будову мають

59. Іонні кристалічні грати мають

2) хлорид цезію

3) хлорид фосфору(III)

4) оксид вуглецю(II)

5) оксид натрію

60. Кристалічні грати сульфату натрію

2) молекулярна

3) металева

4) атомна

61. Графіт має кристалічні грати

Залежність властивостей речовин від будови молекул

Урок відкритих думок

Цілі. Освітня – закріпити та поглибити знання учнів з теорії хімічної будови, її основних положень.
Виховна- сприяти формуванню причинно-наслідкових зв'язків та відносин.
Розвиваюча- Розвиток розумових умінь, здатності переносити знання та вміння в нові ситуації.
Обладнання та реактиви.Набір кульових моделей; зразки натурального та синтетичного каучуку, діетиловий ефір, бутанол, етанол, фенол, літій, натрій, розчин лакмусу, бромна вода, мурашина та оцтова кислоти.
Девіз.«Будь-яка речовина – від найпростішого до найскладнішого – має три різні, але взаємопов'язані сторони – властивість, склад, будову»(В.М.Кедров).

ХІД УРОКУ

Що включає поняття «залежність»? (Дізнатися думку учнів).
На дошці написати визначення: «Залежність –
1) відношення одного явища до іншого як наслідок до причини;
2) підпорядкованість іншим за відсутності самостійності, свободи» (словник С.І.Ожегова).

Цілі уроку визначимо спільно, склавши схему:

Мотиваційно-орієнтаційний блок

Інтелектуальна розминка

Визначте вірність наведених нижче думок, підтвердіть ваші відповіді прикладами.

Теорію хімічної будови відкрив Д.І.Менделєєв.
Відповідь. А.М.Бутлеров, 1861 р.

Валентність вуглецю в органічних сполуках може бути II та IV.
Відповідь. Валентність вуглецю – найчастіше IV.

Атоми, що утворюють молекули органічних речовин, пов'язані безладно, без урахування валентності.
Відповідь. Атоми в молекулах пов'язані у певній послідовності відповідно до їх валентності.

Властивості речовин залежить від будови молекул.
Відповідь. Бутлеров у теорії хімічної будови стверджував, що властивості органічних сполук визначаються складом та будовою їх молекул.

Операційно-виконавчий блок

Чинник просторової будови

Що вам відомо про просторову будову молекул алканів та алкенів?
Відповідь. В алканах при кожному вуглеці – чотири сусідні атоми, які розташовуються у вершинах тетраедра. Сам вуглець знаходиться у центрі тетраедра. Тип гібридизації атома вуглецю – sp 3, кути між зв'язками (Н–С–С, Н–С–Н, С–С–С) - 109°28". Будова вуглецевого ланцюга – зигзагоподібна.
В алкенах два атоми вуглецю, пов'язані подвійним зв'язком, і чотири атоми при них з одинарними зв'язками знаходяться в одній площині. Тип гібридизації атомів – sp 2, Кути між зв'язками (Н-С = С, C-С = С) - 120 °.

Згадайте, у чому відмінність просторової будови молекул натурального каучуку та синтетичної.
Відповідь. Натуральний каучук – лінійний полімер ізопрену – має будову цис-1,4-поліізопрену. Синтетичний каучук може мати будову транс-1,4-поліізопрену.

Чи однакова еластичність цих каучуків?
Відповідь. Цисформа еластичніша, ніж трансформа. Молекули натурального каучуку довші і пружніше закручені (спочатку в спіраль, а потім у клубок), ніж молекули синтетичного каучуку.

Крохмаль (5Н10О5) m – білий аморфний порошок, а целюлоза (5Н10О5) n – волокниста речовина.
У чому причина такої різниці?
Відповідь. Крохмаль – полімер-глюкози, тоді як целюлоза – полімер-глюкози.

Чи відрізняються хімічні властивості крохмалю та целюлози?
Відповідь. Крохмаль + I 2 синій р-р,
целюлоза + HNO 3 нітроцелюлоза.

Висновок. Від просторової будови залежить як фізичні, і хімічні характеристики.

Чинник хімічної будови

Що є головною ідеєю теорії хімічної будови?
Відповідь. Хімічна будова відбиває залежність властивостей речовин від порядку сполуки атомів та його взаємодії.

Визначте, що спільного речовин:

Відповідь. склад.

Порівняйте фізичні властивості цих речовин. У чому ви бачите причину такої відмінності?
На підставі розподілу електронної щільності хімічного зв'язку визначте, яка молекула є більш полярною? З чим це пов'язано?
Відповідь. -ВІН водневий зв'язок.

Демонстраційний експеримент

Висновок. Реакційна здатність спирту визначається взаємним впливом атомів у молекулі.

Чинник електронної будови

У чому полягає суть взаємного впливу атомів?
Відповідь. Взаємний вплив полягає у взаємодії електронних структур атомів, що призводить до усунення електронної щільності хімічних зв'язків.

Лабораторна робота

Вчитель. На столах стоять набори для лабораторної роботи. Виконайте завдання та експериментально доведіть залежність властивостей речовин від електронної будови. Робота у парах. Строго дотримуйтесь правил техніки безпеки.
Варіант I. Проведіть дослідження хімічних властивостей етанолу та фенолу. Доведіть залежність їхньої реакційної здатності від електронної будови. Використовуйте реагенти – металевий літій та бромну воду. Складіть рівняння можливих реакцій. Покажіть усунення електронної щільності хімічного зв'язку в молекулах.
Варіант ІІ. Поясніть сутність взаємного впливу карбоксильної групи -СООН та замісника при карбонільному вуглеці в молекулах карбонових кислот. Розгляньте на прикладі мурашиної та оцтової кислот. Використовуйте розчин лакмусу та літій. Складіть рівняння реакцій. Покажіть усунення електронної щільності хімічного зв'язку в молекулах.

Висновок. Хімічні властивості залежить від взаємного впливу атомів.

Підсумковий контроль знань

Вчитель. Підіб'ємо підсумок нашого уроку. Ми з вами підтвердили, що властивості речовин залежать від просторової хімічної та електронної будови.
1. Формули НСООН, С 6 Н 5 ВІН та C 4 H 9 COОН запишіть у порядку зростання кислотних властивостей речовин.
2. Розташуйте формули СН 3 СООН, С 3 Н 7 СООН, СН 3 ОН, ClCH 2 СООН у порядку зменшення кислотних властивостей речовин.
3. У якого альдегіду:

активніша альдегідна група? Чому?
Оцініть свою роботу на уроці.

Л.А.ЄРЄМІНА,
вчитель хімії школи №24
(м. Абакан, Хакасія)

Тест А6 Речовини молекулярної та немолекулярної будови. Тип кристалічних ґрат. Залежність властивостей речовин від їх складу та будови. 1. Кристалічна решітка хлориду кальцію 1) іонна 2)молекулярна 3) металева 4) атомна 2. Молекулярна будова має 1) ртуть 2) бром 3) гідроксид натрію 4) сульфат калію 3. Атом є структурною часткою в кристалічній решітці 2 ) водню 3) кисню 4) кремнію 4. Речовини, що мають твердість, тугоплавкість, хорошу розчинність у воді, як правило, мають кристалічну решітку: 1) молекулярну 2) атомну 3) іонну 4) металеву 5. Молекулярну кристалічну решітку 2) K2О 3) ВАl 4) КСl 6. Речовини з атомними кристалічними гратами 1) дуже тверді і тугоплавкі 2) крихкі і легкоплавкі 3) проводять електричний струм у розчинах 4) проводять електричний струм у розплавах. 7. Молекулярні кристалічні грати має 1) Са3Р2 2) СО2 3) SO2 4) АlF3 8. Іонні кристалічні грати має кожну з речовин, розташованих у ряду 1) натрій, хлорид натрію, гідрид натрію 2) кальцій, оксид кальцію, кар ) бромід натрію, сульфат калію, хлорид заліза (II) 4) фосфат магнію, хлорид калію, оксид фосфору (V) 9. Кристалічні грати графіту 1) іонна 2) молекулярна 3) атомна 4) металева 10. Речовини, що мають , гарною розчинністю у воді, як правило, мають кристалічну решітку 1) молекулярну 2) іонну 3) атомну 4) металеву 11. Молекулярну кристалічну решітку має 1) кремній 2) оксид вуглецю(IV) 3) діоксид кремнію 4) нітрат амонію 12. Кристалічні грати галогенів 1) атомні 2) іонні 3) молекулярні 4) металеві 13. До речовин з атомними кристалічними гратами належать 1) натрій, фтор, оксид сірки (IV) 2) свинець, азотна кислота, оксид магнію 3) бор, алмаз, карбід кремнію 4) хлорид кал ія, білий фосфор, йод 14. Молекулярна будова має 1) цинк 2) нітрат барію 3) гідроксид калію 4) бромоводень 15. Речовини тверді, міцні, з високою температурою плавлення, розплави яких проводять електричний струм, мають кристалічну решітку2 ) молекулярну 3) атомну 4) іонну 16. Іони є структурними частинками 1) кисню 2) води 3) оксиду вуглецю (IV) 4) хлориду натрію 17. Немолекулярна будова мають усі неметали групи 1) вуглець, бор, кремній 3) сірка, азот 2) фтор, бром, йод 4) хлор, фосфор, селен 18. Кристалічну структуру, подібну до структури алмазу, має 1) кремнезем 2) оксид натрію 3) оксид вуглецю (II) 4) білий фосфор Р4 19. Атом є структурною часткою в кристалічній решітці 1) метану 2) водню 3) кисню 4) кремнію 20. Молекулярну кристалічну решітку має кожну з двох речовин 1) графіт та алмаз 2) кремній та йод 3) хлор та оксид вуглецю(IV) 4 хлорид барію та оксид барію 21. Атомні кристалічні грати має кожну з двох речовин 1) оксид кремнію (IV) та оксид вуглецю (IV) 2) графіт та кремній 3) хлорид калію та фторид натрію 4) хлор та йод 22. Молекулярна будова має 1) натрій; 2) фруктоза; 3) фосфат натрію; 4) оксид натрію. алмаз 4) водень, сульфат магнію, оксид заліза (III) 24. Оксид кремнію тугоплавок, нерозчинний у воді. Його кристалічні грати 1) атомна 2) молекулярна 3) іонна 4) металева 25. Залежно від характеру частинок, що утворюють кристал, і від природи сил взаємодії між ними розрізняють чотири типи кристалічних грат: 1) іонні, атомні, молекулярні та металеві 2) іонні, ковалентні, атомні та молекулярні 3) металеві, ковалентні, атомні та молекулярні 4) іонні, кубічні, трикутні та шаруваті 26. Кристалічна решітка льоду: 1) атомна 2) молекулярна 3) іонна 4) металева 27. Вкажіть речовину твердому стані має молекулярну кристалічну решітку. 1) графіт 2) натрій 3) гідроксид натрію 4) водень 28. Вкажіть речовину, яка в твердому стані має атомну кристалічну решітку: 1) хлороводень 2) хлор 3) оксид кремнію (IV) 4) оксид кальцію 29. металевою кристалічною решіткою характерна висока... 1) розчинність у воді 2) електронегативність атомів 3) леткість 4) електропровідність 30. Кристалічна речовина утворена частинками Na+ та ОН-. До якого типу належить кристалічна решітка цієї речовини? 1) атомна 2) молекулярна 3) іонна 4) металева 31. Немолекулярна будова має кожну з двох речовин: 1) S8 та O2 2) Fe та NaCl 3) CO та Mg 4) Na2CO3 та I2 32. озон 2) оксид барію 3) графіт 4) сульфід калію 33. Атомні кристалічні грати у простої речовини: 1) алмаз 2) мідь 3) фтор 4) олово 34. Твердження про те, що структурною часткою даної речовини є молекула, справедливе тільки для 1) алмазу 2) кухонної солі 3) кремнію 4) азоту 35. Іонну кристалічну решітку має 1) вода 2) фторид натрію 3) срібло 4) бром 36. Прості речовини, що мають однаковий тип кристалічної решітки, утворені елементами 1) малих періодів 3) побічних підгруп 2) головних підгруп 4) великих періодів 37. Кристалічну структуру, подібну до структури алмазу, має: 1) кремнезем SiO2 2) оксид натрію Na2O 3 вуглецю(II) CO 4) білий фосфор Р4 38. Фосфін РН3 - це газ. Його кристалічні грати 1) атомна 2) молекулярна 3) іонна 4) металева 39. З молекул складаються кристали. 1) цукру 2) солі 3) алмазу 4) срібла 40. З різноіменно заряджених іонів складаються кристали 1) цукру 2) гідроксиду натрію 3) алмазу 4) срібла 41. Які частинки утворюють кристал нітрату натрію? 1) атоми Nа, N і О 3) іони Nа+, NO3+ 5+ 22) іони Nа, N ,О 4) молекули NаNО3 42. Оцініть правильність суджень про зв'язок між будовою та властивостями речовини. А. Серед речовин молекулярної будови є газоподібні, рідкі та тверді за звичайних умов. Б. Речовини з атомними кристалічними ґратами за звичайних умов тверді. 1) вірно тільки А 2) вірно тільки Б 3) вірні обидва судження 4) обидва судження невірні 43. Оцініть правильність суджень про зв'язок між будовою та властивостями речовини: А. Якщо між частинками в кристалі міцний хімічний зв'язок, то речовина тугоплавка. Б. Всі тверді речовини мають немолекулярну будову 1) вірно тільки А 2) вірно тільки Б 3) вірні обидва судження 4) обидва судження невірні 44. Які з наведених тверджень вірні: А. Речовини з молекулярними гратами мають низькі температури плавлення та низьку електропровідність. Б. Речовини з атомними гратами пластичні і мають високу електропровідність. 1) вірно тільки А 2) вірно тільки Б 3) вірні обидва судження 4) обидва судження невірні 45. Встановіть відповідність між речовиною та типом її кристалічних ґрат. РЕЧОВИНА ТИП КРИСТАЛИЧНИХ РЕШЕТКИ 1) кухонна сіль А) молекулярна 2) срібло Б) іонна 3) вуглекислий газ В) атомна 4) графіт Г) металева 5) глюкоза 46. Встановіть відповідність між типом кристалічних ґрат і властивостями. ТИП КРИСТАЛИЧНОЇ ВЛАСТИВОСТІ РЕЧОВИН РЕШИТКИ A) іонна 1) тверді, тугоплавкі, не розчиняються у воді Б) металева 2) крихкі, легкоплавкі, не проводять електричний струм В) атомна 3) пластичні, мають різні температури плавлення, проводять електричний струм Г ) тверді, тугоплавкі, добре розчиняються у воді 47. Вкажіть ряд, що характеризується зменшенням довжини хімічного зв'язку 1) SiCl4, MgCl2, AlCl3, NaCl 2) NaCl, MgCl2, SiCl4, AlCl3 MgCl2, AlCl3, SiCl4 48. Оцініть правильність суджень про зв'язок між будовою та властивостями речовини. А. Якщо між частинками в кристалі міцний хімічний зв'язок, речовина легко випаровується. Б. Усі гази мають молекулярну будову. 1) вірно тільки А 2) вірно тільки Б 3) вірні обидва судження 4) обидва судження невірні

Лекція 7 Залежність властивостей речовин від їхньої будови. Хімічний зв'язок. Основні види хімічного зв'язку. Розглянуті питання: 1. Рівні організації речовини. Ієрархія структури. 2. Речовини молекулярної та немолекулярної будови. 3. Різноманітність хімічних структур. 4. Причини виникнення хімічного зв'язку. 5. Ковалентний зв'язок: механізми освіти, способи перекриття атомних орбіталей, полярність, дипольний момент молекули. 6. Іонний зв'язок. 7. Порівняння ковалентного полярного та іонного зв'язку. 8. Порівняння властивостей речовин із ковалентними полярними та іонними зв'язками. 9. Металевий зв'язок. 10. Міжмолекулярні взаємодії.

Речовина (понад 70 млн.) Що треба знати про кожну речовину? 1. 2. 3. 4. 5. Формула (з чого складається) Структура (як влаштовано) Фізичні властивості Хімічні властивості Способи отримання (лаб. та промишл.) 6. Практичне застосування

Ієрархія структури речовини Усі речовини складаються з атомів, але з всі – з молекул. Атом Молекула У всіх речовин Тільки у речовин молекулярної будови Нанорівень У всіх речовин Об'ємний (макро) рівень У всіх речовин Усі 4 рівні – об'єкт вивчення хімії

Речовини Молекулярної будови Немолекулярної будови Складаються з молекул Складаються з атомів або іонів H2O, CO2, HNO3, C60, майже всі орг. речовини Алмаз, графіт, Si. O 2, метали, солі Формула відбиває склад молекули Формула відбиває склад формульної одиниці

Речовини Діоксид кремнію Формульна одиниця Si. O 2 Мінералогічний музей імені Ферсмана знаходиться біля входу до Ненудного саду. Адреса: Москва, Ленінський проспект, будинок 18, корпус 2

Різноманітність хімічних структур. пропеллан C 5 H 6 коронен (супербензол) C 24 H 12 кавітанд C 36 H 32 O 8

Молекула - стійка система, що складається з кількох атомних ядер та електронів. Атоми поєднуються в молекули шляхом утворення хімічних зв'язків. Головна рушійна сила утворення молекули з атомів – зменшення загальної енергії. Молекули мають геометричну форму, що характеризується відстанями між ядрами та кутами між зв'язками.

Основні типи хімічного зв'язку: 1. Іонна 2. Ковалентна 3. Металева Основні міжмолекулярні взаємодії: 1. Водневі зв'язки 2. Ван-дер-Ваальсові зв'язки

Іонний зв'язок Якщо зв'язок утворюють атоми з значеннями електронегативності, що різко розрізняються (ΔОЕО ≥ 1, 7), загальна електронна пара практично повністю зміщується в бік більш електронегативного атома. Na Cl ОЕО 0, 9 3, 16 ∆ 2, 26 +Na Аніон: Cl. Катіон Хімічний зв'язок між іонами, що виникає за рахунок їхнього електростатичного тяжіння, називається іонним.

Іонний зв'язок Кулонівський потенціал сферично симетричний, спрямований на всі боки, тому іонний зв'язок неспрямований. Кулонівський потенціал не має обмежень на кількість протиіонів, що приєднуються - отже, іонний зв'язок ненасичуваний.

З'єднання з іонним типом зв'язку тверді, добре розчинні в полярних розчинниках, мають високі температури плавлення та кипіння.

Іонний зв'язок Крива I: тяжіння іонів, якби вони являли собою точкові заряди. Крива ІІ: відштовхування ядер у разі сильного зближення іонів. Крива III: мінімум енергії Е 0 на кривій відповідає рівноважному стану іонної пари, при якому сили тяжіння електронів до ядра скомпенсовані силами відштовхування ядер між собою на відстані r 0,

Хімічний зв'язок у молекулах Хімічний зв'язок у молекулах можна описати з позицій двох методів: - методу валентних зв'язків, МВС - методу молекулярних орбіталей, ММО

Метод валентних зв'язків Теорія Гейтлера-Лондона Основні положення методу ЗС: 1. Зв'язок утворюють два електрони з протилежними спинами, при цьому відбувається перекриття хвильових функцій і збільшується електронна щільність між ядрами. 2. Зв'язок локалізований у напрямку максимального перекривання Ψ-функцій електронів. Чим сильніше перекривання, тим міцніший зв'язок.

Утворення молекули водню: Н · + · Н → Н: Н При зближенні двох атомів виникають сили тяжіння та відштовхування: 1) тяжіння: «електрон-ядро» сусідніх атомів; 2) відштовхування: "ядро-ядро", "електрон-електрон" сусідніх атомів.

Хімічний зв'язок, що здійснюється загальними електронними парами, називається ковалентним. Загальна електронна пара може утворитися двома способами: 1) внаслідок об'єднання двох непарних електронів: 2) внаслідок усуспільнення неподіленої електронної пари одного атома (донора) та порожньої орбіталі іншого (акцептора). Два механізми утворення ковалентного зв'язку: обмінний та донорно-акцепторний.

Якщо утворення максимальної електронної щільності зв'язку відбувається по лінії, що з'єднує центри атомів (ядра), то таке перекривання називається σ-зв'язком:

Способи перекриття атомних орбіталей при утворенні ковалентного зв'язку Якщо утворення максимальної електронної щільності зв'язку відбувається по обидва боки лінії, що з'єднує центри атомів (ядра), таке перекриття називається π-зв'язком:

Полярний і неполярний ковалентний зв'язок 1) Якщо зв'язок утворюють однакові атоми, двоелектронна хмара зв'язку розподіляється в просторі симетрично між їх ядрами - такий зв'язок називається неполярним: H 2, Cl 2, N 2. 2) якщо зв'язок утворюють різні атоми, хмара зв'язку зміщена в бік більш електронегативного атома - такий зв'язок називається полярним: HCl, NH 3, CO 2 .

Полярний ковалентний зв'язок Дипольний момент зв'язку Диполь H+δCl-δ або H+0, 18 Cl-0, 18 +δ -δ Де ±δ - ефективний заряд атома, частка абсолютного заряду електрона. Не плутати зі ступенем окиснення! l Добуток ефективного заряду на довжину диполя називається електричним моментом диполя: μ = δl Це векторна величина: спрямований від позитивного заряду до негативного.

Полярний ковалентний зв'язок Дипольний момент молекули дорівнює сумі векторів дипольних моментів зв'язків з урахуванням неподілених електронних пар. Одиницею виміру дипольного моменту є Дебай: 1 D = 3, 3 · 10 -30 Кл · м.

Полярний ковалентний зв'язок Дипольний момент молекули У творі μ = δl обидві величини різноспрямовані. Тому слід уважно відстежувати причину зміни μ. Наприклад, Cs. F Cs. Cl 24 31 δ «програв» l Cs. I HF HCl HBr HI 37 5, 73 3, 24 2, 97 1, 14 навпаки

Полярний ковалентний зв'язок Дипольний момент молекули Чи може бути молекула неполярною, якщо всі зв'язки в ній полярні? Молекули типу АВ завжди є полярними. Молекули типу АВ2 можуть бути і полярними, і неполярними. . . Н 2 О О Н СО 2 μ>0 Н О С μ=0 О

Полярний ковалентний зв'язок Молекули, що складаються з трьох і більше атомів (АВ 2, АВ 3, АВ 4, АВ 5, АВ 6) , можуть бути неполярними, якщо вони симетричні. На що впливає наявність дипольного моменту молекули? Є міжмолекулярні взаємодії, отже, збільшуються щільність речовини, t°плавлення і t°кипения.

Порівняння іонного та ковалентного полярного зв'язку Загальне: утворення загальної електронної пари. Відмінність: ступінь усунення загальної електронної пари (поляризація зв'язку). Іонний зв'язок слід розглядати як крайній випадок ковалентного полярного зв'язку.

Порівняння характеристик іонного та ковалентного полярного зв'язку Ковалентний зв'язок: насичений і спрямований Насичуваність (максимальна валентність) - визначається здатністю атома утворювати обмежену кількість зв'язків (з урахуванням обох механізмів освіти). Напрямок зв'язку задає валентний кут, що залежить від типу гібридизації орбіталей центрального атома. Іонний зв'язок: ненасичений і ненаправлений.

Порівняння характеристик іонного та ковалентного полярного зв'язків Спрямованість зв'язку задають валентні кути. Валентні кути визначають експериментально або пророкують на основі теорії гібридизації атомних орбіталей Л. Поллінга або теорії Гіллеспі. Докладно звідси на семінарах.

Порівняння властивостей речовин з іонними та ковалентними зв'язками Ковалентні зв'язки Атомні кристали Між атомами в самому кристалі Висока твердість високі tºплав, tºкип погані тепло- та електропровідність Молекулярні кристали Між атомами в молекулі

Порівняння властивостей речовин з іонними та ковалентними зв'язками Атомний ковалентний кристал Температура плавлення ≈ 3700 °С

Порівняння властивостей речовин з іонними та ковалентними зв'язками Іонні зв'язки між іонами в кристалі твердість та крихкість Висока температура плавлення погані тепло- та електропровідність Розчинні у воді

Металевий зв'язок здійснюється електронами, що належать усім атомам одночасно. Електронну щільність ділокалізували «електронний газ». Характерний металевий блиск Пластичність Ковкість Високі тепло- та електропровідність Температури плавлення дуже різні.

Міжмолекулярні зв'язки. 1. Водневий зв'язок Притягнення між атомом водню (+) однієї молекули та атомом F, O, N (–) іншої молекули Полімер (HF)n Димер оцтової кислоти Водневі зв'язки слабкі індивідуально, але сильні колективно

Міжмолекулярні зв'язки. 5. Ван-дер-ваальсові зв'язки Навіть якщо між молекулами немає водневих зв'язків, молекули завжди притягуються одна до одної. Тяжіння між молекулярними диполями називають вандер-ваальсовим зв'язком. В-д-в тяжіння тим більше, що більше: 1) полярність; 2) розмір молекул. Приклад: метан (CH 4) – газ, бензол (C 6 H 6) – рідина Одна з найслабших в-д-в зв'язків – між молекулами H 2 (т. 253 о. С). Взаємодія між молекулами у багато разів слабша за зв'язок між атомами: Eков(Cl–Cl) = 244 к. Дж/моль, Eвдв(Cl 2–Cl 2) = 25 к. Дж/моль але саме забезпечує існування рідкого та твердого стану речовини

У лекції використано матеріали професора хімічного факультету МДУ ім. Ломоносова Єрьоміна Вадима Володимировича Дякуємо за увагу!