Решебник по химии 8 класс Габриелян | Страница 162

Ковалентная и металлическая связи имеют общее свойство – обе связаны с использованием электронов для связывания атомов. В обоих случаях электроны играют ключевую роль в удержании атомов вместе, но их распределение отличается.

Ковалентная связь образуется между атомами неметаллов за счет образования общих электронных пар, которые принадлежат обоим атомам. В зависимости от разницы электроотрицательностей между атомами связь может быть полярной или неполярной.

Металлическая связь, в отличие от ковалентной, характеризуется образованием так называемого «электронного газа» – обобществленных электронов, свободно перемещающихся между положительно заряженными ионами металла в кристаллической решетке. Это делает металлы хорошими проводниками электричества и тепла, а также придает им пластичность и ковкость.

Ионная и металлическая связи схожи тем, что обе включают взаимодействие между заряженными частицами: в ионной связи это положительные и отрицательные ионы, а в металлической – катионы металла и обобществленные электроны. Оба типа связи связаны с электростатическим притяжением.

Однако в ионной связи электроны полностью передаются от одного атома к другому, образуя отдельные ионы с разными зарядами, что приводит к сильным электростатическим силам притяжения. В металлической связи электроны делокализованы, образуя «электронный газ», который свободно движется среди ионов металла.

а) Са – металлическая связь, так как это простое вещество-металл.

б) CaCl₂ – ионная связь, так как происходит передача электронов от кальция к хлору с образованием ионов Ca²⁺ и Cl⁻.

в) Cl₂ – ковалентная неполярная связь, так как молекула состоит из двух одинаковых атомов неметалла, разделяющих электронную пару.

г) HCl – ковалентная полярная связь, так как атомы водорода и хлора имеют разную электроотрицательность, и электронная плотность смещается к хлору.

Все химические связи, несмотря на различия, имеют единую физическую природу, так как основаны на электростатическом взаимодействии частиц – атомов, ионов или электронов. Ковалентная, ионная и металлическая связи обусловлены силами притяжения между положительно и отрицательно заряженными частицами. Различие между ними заключается в способе распределения электронов: в ковалентной связи электроны разделяются между атомами, в ионной – передаются от одного атома к другому, а в металлической – образуют «электронный газ». Таким образом, все виды химической связи являются проявлениями единого принципа – взаимодействия заряженных частиц.

а) Поваренная соль (NaCl) – ионная связь. В кристаллической решётке NaCl положительно заряженные ионы натрия (Na⁺) и отрицательно заряженные ионы хлора (Cl⁻) удерживаются за счёт электростатического притяжения.

б) Серебро (Ag) – металлическая связь. В кристалле серебра атомы образуют металлическую решётку, где положительно заряженные ионы Ag⁺ удерживаются «электронным газом» обобществлённых электронов.

в) Магний (Mg) – металлическая связь. Как и серебро, магний образует металлическую решётку, в которой катионы Mg²⁺ окружены свободными электронами, связывающими их между собой.

г) Углекислый газ (CO₂) – ковалентная полярная связь. Между атомами углерода и кислорода происходит перераспределение электронной плотности из-за различной электроотрицательности элементов.

д) Вода (H₂O) – ковалентная полярная связь. Атом кислорода притягивает к себе общие электронные пары сильнее, чем атомы водорода, образуя полярную молекулу.

е) Азот (N₂) – ковалентная неполярная связь. Два атома азота связываются тройной ковалентной связью (N≡N), равномерно распределяя электронную плотность.

Ионная связь (NaCl):

(Na → Na⁺ + e⁻)

(Cl + e⁻ → Cl⁻)

(Na⁺ + Cl⁻ → NaCl)

Ковалентная полярная связь (H₂O):

H∙ + ∙O∙ + ∙H → H–O–H

Ковалентная неполярная связь (N₂):

N∙ + ∙N → N≡N

Металлическая связь (Mg):

Mg⁰ → Mg²⁺ + 2e⁻

Молярная масса меди (Cu) – 63,5 г/моль.

Масса дана в килограммах, переводим в граммы: 96 кг = 96000 г.

Количество вещества n определяется по формуле:

(n = m/M),

где m – масса, M – молярная масса.

(n = 96000 г / 63,5 г/моль ≈ 1512 моль).

Ответ: 1512 моль меди.

Строение металлов напрямую определяет их физические свойства. В металлической кристаллической решётке положительно заряженные ионы металла (катионы) располагаются в определённом порядке, а между ними движутся обобществлённые электроны, образуя так называемый «электронный газ». Это объясняет основные свойства металлов:

6. Электропроводность – свободные электроны могут перемещаться под действием электрического поля, что позволяет металлам хорошо проводить электрический ток.

7. Теплопроводность – свободные электроны эффективно передают тепловую энергию по всему объёму металла.

8. Металлический блеск – свободные электроны отражают световые волны, придавая металлам характерный блеск.

9. Ковкость и пластичность – металлические слои могут смещаться относительно друг друга без разрушения решётки, что позволяет металлам хорошо поддаваться механической обработке.

10. Высокая плотность – большинство металлов имеют плотную упаковку атомов, что делает их тяжёлыми по сравнению с неметаллами.

Области применения металлов, основанные на их физических свойствах:

• Электротехника и электроника (медь, алюминий) – из-за высокой электропроводности.

• Строительство и машиностроение (железо, сталь, алюминий) – благодаря прочности и пластичности.

• Ювелирное дело (золото, серебро, платина) – из-за их блеска, устойчивости к коррозии и пластичности.

• Авиакосмическая отрасль (титан, алюминиевые сплавы) – благодаря сочетанию лёгкости и прочности.

• Теплотехника (медь, алюминий) – из-за высокой теплопроводности.

• Производство инструментов (вольфрам, хром, молибден) – благодаря твёрдости и жаропрочности.

Степень окисления – это условный заряд атома в соединении, рассчитанный исходя из предположения, что все ковалентные связи полностью перешли к более электроотрицательному элементу. Она может быть положительной, отрицательной или равной нулю.

Расчет степени окисления в химическом соединении основан на следующих правилах

В простых веществах степень окисления всех атомов равна 0 (например, O₂, N₂, Cl₂).

У элементов IA-группы (Li, Na, K) степень окисления всегда +1, у элементов IIA-группы (Ca, Mg, Ba) – +2.

Водород в соединениях с неметаллами имеет степень окисления +1 (H₂O, HCl), а в соединениях с металлами -1 (NaH, CaH₂).

Кислород обычно имеет степень окисления -2 (H₂O, CO₂), но в пероксидах (H₂O₂) – -1.

Фтор всегда имеет степень окисления -1.

Сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю, а в ионе – заряду иона.

Пример расчета:

Для H₂SO₄ известно, что водород имеет +1, кислород -2. Обозначим степень окисления серы за x:

(2 × +1) + x + (4 × -2) = 0

2 + x - 8 = 0

x = +6

Следовательно, в серной кислоте степень окисления серы равна +6.