Логотип Н.И. Лосева
ОБЩАЯ ХИМИЯ
Часть 1.

Содержание страницы:
Агрегатные состояния вещества. Кристаллические решетки
Вопросы и упражнения для самоконтроля

Агрегатные состояния вещества. Кристаллические решетки

Газообразное состояние вещества.

Молекулярно-кинетическая теория идеального газа:

  1. газ состоит из большого числа молекул, которые находятся в непрерывном движении;
  2. молекулы газа занимают пренебрежительно малую долю объема;
  3. молекулы газа не притягиваются друг к другу;
  4. время столкновения молекул друг с другом очень мало по сравнению со временем между столкновениями;
  5. средняя кинетическая энергия газа пропорциональна абсолютной температуре.

Основная причина отклонения реальных газов от идеального - межмолекулярное взаимодействие, каждая молекула имеет собственный объем.

При очень высоких температурах (104) газ переходит в особое состояние, называемое плазмой. Свойства веществ в плазменном состоянии существенно отличаются от свойств веществ в газообразном, жидком и твердом состоянии. Поэтому плазму можно рассматривать как четвертое состояние вещества. В этом состоянии газ содержит положительно заряженные ионы и электроны и поэтому обладает электронно-ионной проводимостью. Появление ионов и электронов в плазме обусловлено диссоциацией молекул при очень высоких температурах

Характерной особенностью плазмы является высокий энергетический уровень ее частиц, что позволяет проводить в плазме химические реакции, требующие высоких энергий. Плазма подчиняется газовым законам. При воздействии магнитного и электрического полей в плазме возникает направленное движение молекул и электронов.

Жидкое состояние вещества.

Расстояния между молекулами значительно меньше, чем в газах. Удерживаются вместе за счет водородных связей и вандерваальсовых сил. Эти связи непрочные, поэтому молекулы в жидком состоянии находятся в непрерывном движении - броуновском движении. К свойствам жидкостей относятся: вязкость - сопротивление жидкости текучести; поверхностное натяжение (Дж/м2) - энергия, необходимая для образования новой поверхности; давление насыщенного пара и т.д.

Твердое состояние вещества.

Твердые вещества могут находиться в аморфном или кристаллическом состоянии. Аморфные вещества (стекло, смолы, полимеры, кремний, селен и др.) изотропны, т.е. имеют одинаковые свойства во всех направлениях, плавятся в температурном интервале, имеют только ближний порядок.

Кристаллическое состояние характеризуется дальним порядком. Монокристаллы характеризуются анизотропностью, т.е. зависимостью свойств от направления в пространстве. Реальные вещества поликристаллические, в них анизотропия не проявляется.

Характерны температура плавления, энергия кристаллической решетки - энергия, необходимая для разрушения 1 моля кристалла и удаления частиц за пределы их взаимодействия.

Твердые вещества имеют кристаллическое строение. Оно характеризуется правильным расположением частиц в строго определенных точках пространства. Если мысленно эти точки соединить, то получится пространственный каркас - кристаллическая решетка. Точки (частицы) - узлы кристаллической решетки. В узлах могут быть ионы, атомы, молекулы.

Ионные кристаллические решетки (в узлах - ионы). Их образуют вещества и с ионной связью. Примером может служить кристалл хлорида натрия. Вещества с ионной кристаллической решеткой обладают сравнительно высокой твердостью. Они тугоплавки и малолетучи, легко растворяются в полярных жидкостях.

Атомные кристаллические решетки (в узлах - атомы). Атомы соединены прочными ковалентными связями. Примером может служить алмаз - одна из модификаций углерода. Молекулы отсутствуют. Вещества имеют высокие температуры плавления, прочны и тверды, практически нерастворимы в жидкостях. Атомная кристаллическая решетка характерна для твердого бора, кремния, германия и др.

Молекулярные кристаллические решетки (в узлах - молекулы). Молекулы соединены между собой сравнительно слабыми межмолекулярными силами. Поэтому вещества с молекулярной кристаллической решеткой имеют малую твердость и низкие температуры плавления, нерастворимы или малорастворимы в воде. Примерами являются лед, твердый СО2 ("сухой лед"), твердые галогеноводороды, твердые простые вещества, образованные одно- (благородные газы), двух- (О2, N2, F2, Cl2, Br2, I2, H2) и многоатомными (O3, P4, S8) молекулами.

Металлические кристаллические решетки (металлы в твердом состоянии). В узлах - катионы металла, связанные общими электронами.

Вопросы и упражнения для самоконтроля

  1. Напишите полные электронные конфигурации атомов элементов с порядковым номером 17 и 25.
  2. Напишите электронные конфигурации атомов хлора и марганца и ионов Cl- и Mn2+.
  3. Опишите химические свойства элемента с порядковым номером 19 по его местоположению в периодической системе.
  4. Структура валентного электронного слоя атома элемента выражается формулой: а) 5s24; б) 3d54s1. Определить порядковый номер и название элемента.
  5. Сколько вакантных 3d-орбиталей имеют возбужденные атомы: а) Cl; б) V; в) Mn?
  6. В соответствии с положением элементов в периодической системе, составьте молекулярные формулы соединений:
    а) натрия с селеном; б) кальция с йодом; в) галлия с серой; г) магния с азотом; д) лития с водородом; кремния с бромом.
  7. Укажите, какая кристаллическая решетка (атомная, молекулярная, ионная, металлическая) реализуется в следующих твердых веществах: Fe, Si, AgBr, I2, Cu, S8, CO2, MgCl2, C, NaI.
  8. Укажите, какие из следующих положений справедливы:
    а) в атомах металлов малых периодов электронами заполняется ns-подуровень;
    б) в атомах неметаллов больших периодов имеется незавершенный (n-1) d-подуровень;
    в) в атомах всех благородных газов имеются завершенные ns- и np-подуровни;
    г) в атомах галогенов и (халькогенов) завершается заполнение электронами np (nd)-подуровня;
    д) в атомах щелочных и щелочноземельных металлов имеется завершенный (n - 1) d-подуровень.
  9. По заданным координатам (номер периода, номер группы) найдите элементы в периодической системе: а) 4, VI Б; б) 3, VI А; в) 5, VA; г) 4, V Б; д) 5, II А; е) 4, I Б.
  10. Составьте графические схемы заполнения электронами валентных орбиталей атомов элементов с зарядом ядра: а) 8; б) 13; в) 18; г) 23.
Вернуться на начало страницы На главную страницу