Методические указания к выполнению задания 3.2
Физические и химические свойства вещества определяются доминирующим типом химической связи, которая реализуется в веществе; составом структурных частиц (атомы, ионы, молекулы); видом межмолекулярных взаимодействий между ними; а также их пространственным расположением в образующейся структуре. Классификация веществ по типу химической связи и краткое описание их наиболее характерных физических свойств приведены в таблице 10.
Пример решения задания 3.2
Сравнить физические свойства следующих веществ:
а) CS2; б) Na2SO4; в) Cu; г) SiC.
Решение:
1. Атомы углерода и серы являются неметаллами, между ними образуется ковалентная полярная связь. Структурными частицами
сероуглерода (CS2) являются неполярные молекулы: S=C=S. Образующийся при определенных условиях кристалл сероуглерода относится к молекулярному типу.
Таблица 10
Классификация кристаллов по типу химической связи и
физическим свойствам веществ
| Тип кристалла | Структурные частицы | Взаимодействие между структур-ными частицами | Свойства | Примеры | |
| Атомный | Атомы | Лондоновские силы персионные | Мягкость, низкая температура плав-ления, плохие тепло- и электропровод-ность | Благородные газы-Не, Аг, Кг, Хе, Rn | |
| Молекуляр-ный | Полярные или неполярные мо- лекулы | Вандервальсовы силы (диспер- сионные, ди- поль-дипольные водородные связи) | Умеренная мягкость, температура плавле- ния от низкой до уме- ренно высокой, пло-хие тепло- и электро-проводность | Метан СН4, сахар С12Н22О11, С02,Н20,... | |
| Ионный | Положительно и отрицательно заряженные ио- ны | Ионная химическая связь | Твердость и хруп- кость, высокая темпе- ратура плавления, плохие тепло- и электропроводность в тв. состоянии, в жид-ком -электролиты. | Типичные соли, напри- мер NaCl, Ca(N03)2 | |
| Атомный ковалент-ный (кар-касный) | Атомы неме- таллов, связан- ные в каркас ковалентными связями. | Ковалентная связь | Высокая твердость, очень высокая темпе ратура плавления, плохие тепло- и электропроводность | Алмаз С, кварц Si02 | |
| Металли-ческий | Атомы метал- лов | Металлическая связь | Степень твердости са- мая различная, темпе-ратура плавления от низкой до очень высо-кой, высокие тепло- и электропро-водность, ковкость и пластичность | Все метал- лические элементы, например Сu, Fe, Al, W | |
Между неполярными молекулами CS2 … CS2 возникают только дисперсионные взаимодействия, характеризующиеся незначительной энергией. Поэтому следует ожидать, что сероуглерод имеет относительно невысокие температуры кипения (46оС) и плавления (-109оС). При стандартных условиях это летучая жидкость, сероуглерод неэлектропроводен, не растворяется в воде, но хорошо растворяется и растворяет малополярные (жиры) и неполярные вещества (фосфор, серу, йод).
2. Сера и кислород являются неметаллами, между ними возникает ковалентная полярная связь. Они образуют молекулярный анион SO42-. Натрий является металлом и с неметаллами образует ионную связь. Сульфат натрия, таким образом, состоит из ионов Na+ и SO42- и образует ионный кристалл. Между структурными частицами сульфата натрия – ионами Na+ и SO42- - возникает прочная ионная химическая связь. Поэтому сульфат натрия должен характеризоваться высокими температурами плавления (884оС) и кипения (1430оС). При стандартных условиях это твердое, хрупкое, солеобразное кристаллическое вещество. Сульфат натрия не проводит электрический ток в твердом состоянии, в жидком – в расплаве или в растворе – является электролитом. Сульфат натрия, как ионное соединение, хорошо растворим в воде, но не растворим в органических растворителях.
3. Медь является металлом и между атомами меди возникает металлическая химическая связь, образуется металлический кристалл. Особые свойства металлической связи определяют особые свойства металлов. Медь, как и все металлы, обладает характерным блеском, высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью, ковкостью. Она нерастворима ни в каких растворителях за счет физического процесса. При стандартных условиях медь – твердое вещество с довольно высокой температурой плавления (1083оС) и кипения.
4. Монокарбид кремния – SiC – состоит из атомов неметалла, между которыми возникает прочная малополярная химическая связь. И кремний, и углерод характеризуются высокой валентностью, каждый из атомов может образовать по четыре связи. Поэтому в монокарбиде кремния реализуется ковалентная каркасная структура, построенная из структурных частиц - атомов неметаллов Si и C, связанных прочной ковалентной химической связью. Для монокарбида кремния следует ожидать очень высокой температуры плавления (≥2600оС) и кипения. Монокарбид кремния характеризуется высокой твердостью, является диэлектриком, нерастворимым ни в каких растворителях.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.- М.: Высшая школа, 2002.-743 с.
2.Глинка Н.Л., Ермаков А.И. Общая химия.-М.: Интеграл-пресс, 2004. - 728 с.
3.Карапетъянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия.- М.: Химия, 2000. – 532 с.
4. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии – М.: Химия, 1987. – 320 с.
Задание №2 по теме: «ТЕРМОХИМИЯ. НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ»
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1.1. ВЫЧИСЛЕНИЕ СТАНДАРТНЫХ ТЕПЛОТ ОБРАЗОВАНИЯ ВЕЩЕСТВ И ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТОВ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ