Opțiunea 1.

1. Distribuția electronilor în funcție de nivelurile de energie într-un atom de magneziu:
G. 2e, 8e, 2e.

A.1.

3. Tipul de legătură chimică în substanța simplă litiu:
G. Metal.

G. Stronţiu.

5. Raza atomilor elementelor din perioada a 3-a cu sarcina nucleară în creștere de la metal alcalin la halogen:
D. Scăderi.

6. Un atom de aluminiu diferă de un ion de aluminiu:
B. Raza particulei.

A. Potasiu.

8. Nu reacționează cu acidul sulfuric diluat:
B. Platină.

9. Hidroxidul de beriliu interacționează cu o substanță a cărei formulă este:
A. CON (rr).

10. O serie în care toate substanțele reacţionează cu zincul:
A. HCI, NaOH, H2S04.

11.Sugerați trei moduri de a obține hidroxid de potasiu. Confirmați răspunsul cu ecuații de reacție.
2K + 2H2O = 2KOH + H2
K2O + H2O = 2KOH
K2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + 2KOH

X CuO
Y CuSO4
Z Cu(OH)2

13. Cum, folosind orice reactivi (substanțe) și bariu, să obțineți un oxid, bază, sare? Scrieți ecuațiile de reacție în formă moleculară.
13. 2Ba + O2 = 2BaO
Ba + 2H2O = Ba(OH)2 + H2
Ba + Cl2 = BaCl2

14. Aranjați metalele: fier, cositor, wolfram, plumb în ordinea creșterii durității relative (Fig. 1).
plumb – cositor – fier – wolfram

15. Calculați masa de metal care poate fi obținută din 144 g de oxid de fier (II).
n (FeO) = 144g/ 72g/mol = 2 mol
n(Fe) = 2 mol
m (Fe) = 2mol*56g/mol = 112g

Opțiunea 2.

PARTEA A. Teste cu alegere multiplă

1. Distribuția electronilor în funcție de nivelurile de energie într-un atom de litiu:
B. 2e, 1e.

2. Numărul de electroni din stratul exterior de electroni al atomilor de metale alcaline:
A. 1.

3. Tipul de legătură chimică în substanța simplă sodiu:
G. Metal.

4. O substanță simplă cu cele mai pronunțate proprietăți metalice:
G. Indiu.

B. Creșteri.

6. Un atom de calciu diferă de un ion de calciu:
B. Numărul de electroni la nivelul energiei externe.

7. Reacționează cel mai puternic cu apa:
A. Bariu.

B. Argint.

9. Hidroxidul de aluminiu interacționează cu o substanță a cărei formulă este:
B. NaOH(p-p).

10. O serie în care toate substanțele reacţionează cu fierul:
B. CI2, CuC12, HC1.

PARTEA B. Întrebări cu răspuns liber

11. Sugerați trei moduri de a obține hidroxid de calciu. Confirmați răspunsul cu ecuații de reacție.
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2
CaO + H2O = Ca(OH)2
CaCI2 + 2KOH = Ca(OH)2 + 2KCI

12. Identificați substanțele X, Y, Z, notați-le formulele chimice.
X ZnO
YZnCl2
Z Zn(OH)2

13. Cum, folosind orice reactivi (substanțe) și litiu, să obțineți un oxid, bază, sare? Scrieți ecuațiile de reacție în formă moleculară.
4Li + O2 = 2Li2O
2Li + 2H2O = 2LiOH + H2
2Li + Cl2 = 2LiCl

14. Aranjați metalele: aluminiu, plumb, aur, cupru în ordinea creșterii conductivității electrice relative (Fig. 2).
Plumb, aluminiu, aur, cupru.

15. Calculați masa de metal care se poate obține din 80 g de oxid de fier (III).
n(Fe2O3) = 80g/160g/mol = 0,5mol
n (Fe) = 2n (Fe2O3) = 1 mol
m (Fe) = 1mol*56g/mol = 56g

Opțiunea 3.

PARTEA A. Teste cu alegere multiplă

1. Distribuția electronilor în funcție de nivelurile de energie în atomul de sodiu:
B. 2e, 8e, 1e.

2. Numărul perioadei din Tabelul periodic al lui D.I Mendeleev, în care nu există elemente chimice metalice:
A. 1.

3. Tipul de legătură chimică în substanța simplă calciu:
G. Metal.

4. O substanță simplă cu cele mai pronunțate proprietăți metalice:
G. Sodiu.

5. Raza atomilor elementelor din a 2-a perioadă cu sarcină nucleară în creștere de la metal alcalin la halogen:
D. Scăderi.

6. Un atom de magneziu diferă de un ion de magneziu:
B. Sarcina particulei.

7. Reacționează cel mai puternic cu apa:
G. Rubidium.

8. Nu interacționează cu acidul sulfuric diluat:
G. Mercur.

9. Hidroxidul de beriliu nu interacționează cu o substanță a cărei formulă este:
B. NaCl (soluție)

10. O serie în care toate substanțele reacţionează cu calciul:
B. C12, H2O, H2S04.

PARTEA B. Întrebări cu răspuns liber

11. Sugerați trei moduri de a obține sulfat de fier (III). Confirmați răspunsul cu ecuații de reacție.
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2
FeO + H2SO4 = FeSO4 + H2O
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

12. Identificați substanțele X, Y, Z, notați-le formulele chimice.
XFe2O3
YFeCl3
Z Fe(OH)3

13. Cum, folosind orice reactivi (substanțe) și aluminiu, să obțineți un oxid, hidroxid amfoter? Scrieți ecuațiile de reacție în formă moleculară.
4Al + 3O2 = 2Al2O3
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2

14. Aranjați metalele: cupru, aur, aluminiu, plumb în ordinea creșterii densității (Fig. 3).
aluminiu, cupru, plumb, aur

15. Calculați masa metalului obținută din 160 g oxid de cupru (II).
n(CuO) = 160g/80g/mol = 2mol
n (Cu) = n (CuO) = 2 mol
m (Cu) = 2mol*64g/mol = 128g

Opțiunea 4.

PARTEA A. Teste cu alegere multiplă

1. Distribuția electronilor în funcție de nivelurile de energie într-un atom de aluminiu:
B. 2e, 8e, 3e.

2. Numărul grupului în Tabelul periodic al lui D.I Mendeleev, format numai din elemente chimice-metale:
B. II.

3. Tipul de legătură chimică în substanța simplă magneziu:
G. Metal.

4. O substanță simplă cu cele mai pronunțate proprietăți metalice:
G. Rubidium.

5. Raza atomilor elementelor subgrupului principal cu sarcină nucleară în creștere:
B. Creșteri.

6. Atomul și ionul de sodiu sunt diferite:
B. Raza particulei.

7. Reacționează cel mai puternic cu apa:
B. Potasiu.

8. Nu interacționează cu acidul clorhidric:
B. Cupru.

9. Hidroxidul de aluminiu nu interacționează cu o substanță a cărei formulă este:
B. KNO3(p-p).

10. O serie în care toate substanțele reacţionează cu magneziul:
B. C12, O2, HC1.

PARTEA B. Întrebări cu răspuns liber

11. Sugerați trei moduri de a obține oxid de aluminiu. Confirmați răspunsul cu ecuații de reacție.
2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O
4Al + 3O2 = 2Al2O3
2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

12. Identificați substanțele X, Y, Z, notați-le formulele chimice.
XCaO
YCa(OH)2
ZCaCO3

13. Cum, folosind orice reactivi (substanțe), să obțineți un oxid, bază, sare din zinc? Scrieți ecuațiile de reacție în formă moleculară.
2Zn + O2 = 2ZnO
Zn + 2H2O = Zn(OH)2 + H2
Zn + Cl2 = ZnCl2

14. Aranjați metalele: aluminiu, wolfram, staniu, mercur în ordinea descrescătoare a punctului de topire (Fig. 4).
wolfram, aluminiu, staniu, mercur

15. Calculați masa de metal care poate fi obținută prin aluminotermie din 34 g de oxid de crom (II).
n(CrO) = 34g/68g/mol = 0,5mol
n (Cr) = n (CrO) = 0,5 mol
m (Cr) = 0,5 mol*52 g/mol = 26 g

Conductivitate

Teoria supraconductivității

Când rețelele cristaline de solide se formează din atomi de diferite substanțe, electronii de valență aflați în orbitele exterioare ale atomilor interacționează între ei în moduri diferite și, ca urmare, se comportă diferit (vezi banda

teoria și teoria supraconductivității în stare solidă

orbitali moleculari). Astfel, libertatea electronilor de valență de a se mișca într-o substanță este determinată de structura sa molecular-cristalină. În general, în funcție de proprietățile lor conductoare electric, toate substanțele pot fi (cu un anumit grad de convenție) împărțite în trei categorii, fiecare dintre acestea având caracteristici pronunțate ale comportamentului electronilor de valență sub influența unui câmp electric extern.

Dirijori

În unele substanțe, electronii de valență se mișcă liber între atomi. În primul rând, această categorie include metale în care electronii învelișurilor exterioare sunt literalmente „proprietate comună” atomilor rețelei cristaline (vezi.

legături chimice şi teoria electronică a conductivităţii).

Dacă aplicați o tensiune electrică unei astfel de substanțe (de exemplu, conectați polii unei baterii la cele două capete ale sale), electronii vor începe să se miște nestingheriți într-o manieră ordonată către polul sudic al diferenței de potențial, creând astfel o electricitate. actual. Substanțele conducătoare de acest fel sunt de obicei numite conductoare. Cei mai des întâlniți conductori în tehnologie sunt, desigur, metalele, în primul rând cuprul și aluminiul, care au rezistență electrică minimă și sunt destul de răspândite în natura pământească. Din ele sunt realizate în principal cablurile electrice de înaltă tensiune și cablurile electrice de uz casnic. Există și alte tipuri de materiale care au o conductivitate electrică bună, cum ar fi sare, soluții alcaline și acide, precum și plasmă și unele tipuri de molecule organice lungi.

În acest sens, este important să ne amintim că conductivitatea electrică poate fi cauzată de prezența într-o substanță nu numai a electronilor liberi, ci și a ionilor liberi încărcați pozitiv și negativ ai compușilor chimici. În special, chiar și în apa obișnuită de la robinet există atât de multe săruri diferite dizolvate, care se descompun atunci când sunt dizolvate în cationi încărcați negativ și anioni încărcați pozitiv, încât apa (chiar și apa dulce) este un foarte bun conductor și acest lucru nu trebuie uitat atunci când se lucrează. cu echipamente electrice în condiții de umiditate ridicată - altfel puteți obține un șoc electric foarte vizibil.

Izolatoare

În multe alte substanțe (în special sticlă, porțelan, materiale plastice), electronii sunt strâns legați de atomi sau molecule și

nu sunt capabili să se deplaseze liber sub influența tensiunii electrice aplicate extern. Astfel de materiale se numesc izolatori.

Cel mai adesea în tehnologia modernă, diferite materiale plastice sunt folosite ca izolatori electrici. De fapt, orice plastic este format din molecule de polimer - adică lanțuri foarte lungi de compuși organici (hidrogen-carbon) - care formează și împletiri complexe și foarte puternice. Cel mai simplu mod de a vă imagina structura polimerului este sub forma unei farfurii de tăiței lungi și subțiri încâlciți și lipiți împreună. În astfel de materiale, electronii sunt strâns legați de moleculele lor ultra-lungi și nu sunt capabili să le lase sub influența tensiunii externe. Substanțele amorfe precum sticla, porțelanul sau cauciucul, care nu au o structură cristalină rigidă, au și proprietăți izolante bune. De asemenea, sunt adesea folosiți ca izolatori electrici.

Atât conductorii, cât și izolatorii joacă un rol important în civilizația noastră tehnologică, care folosește electricitatea ca principal mijloc de transmitere a energiei la distanțe. Electricitatea este transportată prin conductori de la centralele electrice către casele noastre și către diverse întreprinderi industriale, iar izolatoarele ne asigură siguranța, protejându-ne de consecințele nocive ale contactului direct al corpului uman cu tensiune electrică ridicată.

Semiconductori

În sfârșit, există o mică categorie de elemente chimice care ocupă o poziție intermediară între metale și izolatori (cele mai cunoscute dintre ele sunt siliciul și germaniul). În rețelele cristaline ale acestor substanțe, toți electronii de valență, la prima vedere, sunt legați prin legături chimice și s-ar părea că nu ar trebui să rămână electroni liberi pentru a asigura conductivitatea electrică. Cu toate acestea, în realitate, situația arată oarecum diferită, deoarece unii electroni sunt scoși din orbitele lor exterioare ca urmare a mișcării termice din cauza energiei insuficiente a legării lor cu atomii. Ca urmare, la temperaturi peste zero absolut, aceștia au încă o anumită conductivitate electrică sub influența tensiunii externe. Coeficientul lor de conductivitate este destul de scăzut (siliciul conduce curentul electric de milioane de ori mai rău decât cuprul), dar încă conduc un anumit curent, deși nesemnificativ. Astfel de substanțe se numesc semiconductori.

După cum s-a dovedit ca urmare a cercetărilor, conductivitatea electrică în semiconductori, totuși, se datorează nu numai mișcării electronilor liberi (așa-numita n-conductivitate din cauza mișcării direcționale a particulelor încărcate negativ). Există și un al doilea mecanism de conductivitate electrică - și unul foarte neobișnuit. Când un electron este eliberat din rețeaua cristalină a unui semiconductor din cauza mișcării termice, în locul său se formează o așa-numită gaură - o celulă încărcată pozitiv a structurii cristaline, care poate fi ocupată în orice moment de un electron încărcat negativ care a sărit în el de pe orbita exterioară a unui atom vecin, unde, la rândul său, se formează o nouă gaură încărcată pozitiv. Un astfel de proces poate continua atât timp cât se dorește, iar din exterior (la scară macroscopică) totul va arăta ca și cum curentul electric sub tensiune externă nu este cauzat de mișcarea electronilor (care doar sar de pe orbita exterioară a unui atom). spre orbita exterioară a unui atom vecin), ci printr-o migrare direcționată a unei găuri încărcate pozitiv (deficiență de electroni) către polul negativ al diferenței de potențial aplicate. Drept urmare, la semiconductori se observă un al doilea tip de conductivitate (așa-numita gaură sau p-conductivitate), care este, desigur, cauzată și de mișcarea electronilor încărcați negativ, dar din punct de vedere macroscopic. proprietățile substanței, pare a fi un curent direcționat de găuri încărcate pozitiv către polul negativ.

Fenomenul de conducere a orificiilor este cel mai ușor ilustrat folosind exemplul unui blocaj de trafic. Pe măsură ce mașina blocată în ea se deplasează înainte, în locul ei se formează un spațiu liber, care este ocupat imediat de următoarea mașină, al cărei loc este imediat ocupat de o a treia mașină etc. Acest proces poate fi imaginat în două moduri: puteți descrie mișcarea rară a mașinilor individuale dintre cele care stau într-un ambuteiaj lung; Este mai ușor însă să caracterizezi situația din punctul de vedere al mișcării episodice în sens invers al celor câteva goluri dintre mașinile blocate în ambuteiajul. Este ghidat de această analogie că fizicienii vorbesc despre conductivitatea găurii, considerând convențional de la sine înțeles că curentul electric este condus nu datorită mișcării a numeroși, dar rareori în mișcare a electronilor încărcați negativ, ci datorită mișcării în direcția opusă a încărcării pozitive. goluri în orbitele exterioare ale atomilor semiconductori, pe care au fost de acord să le numească găuri. Astfel, dualismul conductibilității electron-gaură este pur condiționat, deoarece din punct de vedere fizic curentul din semiconductori este în orice caz determinat exclusiv de mișcarea direcțională a electronilor.

Semiconductorii și-au găsit aplicații practice largă în electronica radio modernă și în tehnologia computerelor tocmai datorită faptului că proprietățile lor conducătoare sunt controlate ușor și precis prin schimbarea condițiilor externe.

teoria conductibilității electronice

Conductivitatea electrică a solidelor se datorează mișcării colective direcționate a electronilor liberi

I.V.TRIGUBCHAK

Profesor de chimie

LECȚIA 6
clasa a X-a(primul an de studiu)

Continuare. Pentru început, a se vedea Nr. 22/2005; 1, 2, 3, 5/2006

Legatura chimica. Structura materiei

Plan

1. Legatura chimica:
covalent (nepolar, polar; simplu, dublu, triplu);
ionic; metal; hidrogen; forțe de interacțiune intermoleculară.

2. Rețele cristaline (moleculare, ionice, atomice, metalice).

Substanțe diferite au structuri diferite. Dintre toate substanțele cunoscute până în prezent, doar gazele inerte există sub formă de atomi liberi (izolați), ceea ce se datorează stabilității ridicate a structurilor lor electronice. Toate celelalte substanțe (și mai mult de 10 milioane dintre ele sunt cunoscute în prezent) constau din atomi legați.

Legăturile chimice sunt forțele de interacțiune dintre atomi sau grupuri de atomi, ducând la formarea de molecule, ioni, radicali liberi, precum și rețele cristaline ionice, atomice și metalice.. Prin natura sa, o legătură chimică este o forță electrostatică. Rolul principal în formarea legăturilor chimice între atomi îl au aceștia electroni de valență

, adică electronii de la nivelul exterior, mai puțin strâns legați de nucleu. În timpul tranziției de la starea atomică la starea moleculară, se eliberează energie asociată cu umplerea orbitalilor liberi ai nivelului electronic exterior cu electroni la o anumită stare stabilă.

Există diferite tipuri de legături chimice. O legătură covalentă este o legătură chimică care apare prin partajarea perechilor de electroni

. Teoria legăturilor covalente a fost propusă în 1916 de omul de știință american Gilbert Lewis. Majoritatea moleculelor, ionilor moleculari, radicalilor liberi și rețelelor cristaline atomice sunt formate prin legături covalente. O legătură covalentă se caracterizează prin lungime (distanța dintre atomi), direcție (o anumită orientare spațială a norilor de electroni în timpul formării unei legături chimice), saturație (capacitatea atomilor de a forma un anumit număr de legături covalente), energie ( cantitatea de energie care trebuie cheltuită pentru a rupe o legătură chimică). O legătură covalentă poate fi nepolar Şi. polar Legătură covalentă nepolară

apare între atomi cu aceeași electronegativitate (EO) (H 2, O 2, N 2 etc.). În acest caz, centrul densității totale de electroni se află la aceeași distanță de nucleele ambilor atomi. Pe baza numărului de perechi de electroni comuni (adică, multiplicitatea), se disting legăturile covalente simple, duble și triple. Dacă între doi atomi se formează o singură pereche de electroni, atunci o astfel de legătură covalentă se numește legătură simplă. Dacă între doi atomi apar două sau trei perechi de electroni comuni, se formează legături multiple - duble și triple. O legătură dublă este formată dintr-o legătură și o legătură. O legătură triplă constă dintr-o legătură și două legături. Legăturile covalente, în timpul formării cărora zona norilor de electroni suprapusi este situată pe linia care leagă nucleele atomilor, se numesc - conexiuni.

. Legăturile covalente, în timpul formării cărora zona norilor de electroni suprapusi este situată de ambele părți ale liniei care leagă nucleele atomilor, se numesc - conexiuni Poate participa la formarea conexiunilor electroni (H2), Legăturile covalente, în timpul formării cărora zona norilor de electroni suprapusi este situată de ambele părți ale liniei care leagă nucleele atomilor, se numesc - conexiuni p-electroni (HCl), r conexiuni
r-electroni (Cl 2). În plus, legăturile - se pot forma datorită suprapunerii orbitalilor „puri” și hibrizi. Numai r conexiuni d-electroni.

Liniile de mai jos arată legăturile chimice din moleculele de hidrogen, oxigen și azot:

unde perechile de puncte (:) sunt electroni perechi;

„cruci” (x) – electroni nepereche. Dacă se formează o legătură covalentă între atomi cu EO diferită, atunci centrul densității totale de electroni este deplasat către atomul cu EO mai mare. În acest caz există legătură polară covalentă

. O moleculă diatomică conectată printr-o legătură polară covalentă este un dipol - un sistem neutru din punct de vedere electric în care centrele sarcinilor pozitive și negative sunt situate la o anumită distanță unul de celălalt.

Vederea grafică a legăturilor chimice din moleculele de acid clorhidric și apă este următoarea:

unde săgețile indică deplasarea densității totale a electronilor. Legăturile covalente polare și nepolare sunt formate printr-un mecanism de schimb. În plus, există legături covalente donor-acceptor.

Mecanismul formării lor este diferit. În acest caz, un atom (donator) furnizează o pereche de electroni singuratică, care devine perechea de electroni partajată între el însuși și celălalt atom (acceptor). Când se formează o astfel de legătură, acceptorul oferă un orbital de electroni liber.

Mecanismul donor-acceptor al formării legăturilor covalente este ilustrat folosind exemplul de formare a ionului de amoniu: Astfel, în ionul de amoniu, toate cele patru legături sunt covalente. Trei dintre ele sunt formate de mecanismul de schimb, unul de mecanismul donor-acceptor. Toate cele patru conexiuni sunt echivalente, ceea ce se datorează sp

3 -hibridarea orbitalilor atomului de azot. Valența azotului în ionul de amoniu este IV, deoarece formează patru legături. – În consecință, dacă un element formează legături atât prin mecanismele de schimb, cât și prin mecanismele donor-acceptor, atunci valența sa este mai mare decât numărul de electroni nepereche și este determinată de numărul total de orbitali din stratul electronic exterior. Pentru azot în special, cea mai mare valență este de patru.. Se formează o legătură ionică între atomi care au o diferență mare de EO (> 1,7); cu alte cuvinte, este legătura dintre metalele tipice și nemetalele tipice. Teoria legăturii ionice a fost propusă în 1916 de omul de știință german Walter Kossel. Renunțând la electroni, atomii de metal se transformă în ioni încărcați pozitiv - cationi ; atomii nemetalici, care acceptă electroni, se transformă în ioni încărcați negativ -

anionii

Între ionii rezultați are loc o atracție electrostatică, care se numește legătură ionică. Legatura ionică se caracterizează prin nedirecționalitate și nesaturare; Pentru compușii ionici, conceptul de „moleculă” nu are sens. În rețeaua cristalină a compușilor ionici, în jurul fiecărui ion există un anumit număr de ioni cu sarcini opuse. Compușii NaCl și FeS sunt caracterizați printr-o rețea cristalină cubică. Formarea unei legături ionice este ilustrată mai jos folosind clorură de sodiu ca exemplu:.

O legătură ionică este un caz extrem al unei legături covalente polare. Nu există o limită clară între ele; tipul de legătură dintre atomi este determinat de diferența de electronegativitate a elementelor.

Când se formează substanțe simple - metale -, atomii renunță destul de ușor la electroni de la nivelul electronic exterior. Astfel, în cristalele metalice, unii dintre atomii lor sunt în stare ionizată. La nodurile rețelei cristaline se află ioni și atomi metalici încărcați pozitiv, iar între ei se află electroni care se pot mișca liber în rețeaua cristalină. Acești electroni devin comuni tuturor atomilor și ionilor metalului și sunt numiți „gazul de electroni”. Legătura dintre toți ionii metalici încărcați pozitiv și electronii liberi din rețeaua cristalină metalică se numește apare între moleculele care conțin hidrogen și atomi cu EO mare (oxigen, fluor, azot).

Legăturile covalente H–O, H–F, H–N sunt foarte polare, datorită cărora se acumulează o sarcină pozitivă în exces pe atomul de hidrogen și o sarcină negativă în exces pe polii opuși. Între polii încărcați opus, apar forțe de atracție electrostatică - legături de hidrogen. Legăturile de hidrogen pot fi fie intermoleculare, fie intramoleculare.

Energia unei legături de hidrogen este de aproximativ zece ori mai mică decât energia unei legături covalente convenționale, dar cu toate acestea, legăturile de hidrogen joacă un rol important în multe procese fizico-chimice și biologice. În special, moleculele de ADN sunt elice duble în care două lanțuri de nucleotide sunt legate prin legături de hidrogen.	Masă
	Caracteristica rețelei cristaline	Tip zăbrele	Molecular	ionic
Nuclear	Metal	Particule la nodurile rețelei	Molecule	Cationi și anioni
Atomi	Cationi și atomi metalici	Natura conexiunii dintre particule	Forțe de interacțiune intermoleculară (inclusiv legături de hidrogen)	Legături ionice
Legături covalente	Conexiune metalica	Forța de legătură	Slab	Durabil
Foarte rezistent	Diferite puncte forte	Proprietăți fizice distinctive ale substanțelor	Cu topire scăzută sau sublimare, duritate scăzută, multe solubile în apă	Refractare, dure, multe solubile în apă. Soluțiile și topiturile conduc curentul electric
Foarte refractar, foarte dur, practic insolubil în apă	Conductivitate electrică și termică ridicată, luciu metalic	Exemple de substanțe	Iod, apă, gheață carbonică	Clorura de sodiu, hidroxid de potasiu, azotat de bariu

Diamant, siliciu, bor, germaniu

Cupru, potasiu, zinc, fier

Legăturile intermoleculare de hidrogen dintre apă și moleculele de fluorură de hidrogen pot fi reprezentate (prin puncte) după cum urmează:

Diferite tipuri de legături chimice determină existența diferitelor tipuri de rețele cristaline (tabel).

Substantele formate din molecule au structura moleculara. Aceste substanțe includ toate gazele, lichidele, precum și solidele cu o rețea cristalină moleculară, cum ar fi iodul. Solidele cu o rețea atomică, ionică sau metalică au structură nemoleculară, nu au molecule.

Test pe tema „Legături chimice. Structura materiei"

1. Câți electroni sunt implicați în formarea legăturilor chimice într-o moleculă de amoniac?

a) 2; b) 6; c) 8; d) 10.

2. Solidele cu o rețea cristalină ionică se caracterizează prin:

a) punctul de topire; b) energie de legare;

c) solubilitate în apă; d) volatilitate.

3. Aranjați substanțele de mai jos în ordinea polarității crescătoare a legăturilor covalente. În răspunsul dvs., indicați succesiunea de litere.

a) S8; b) SO2; c) H2S; d) SF 6.

4. Ce particule formează un cristal de azotat de sodiu?

a) atomi de Na, N, O; b) ionii Na +, N 5+, O 2–;

c) molecule de NaN03; d) Ioni Na +, NO 3 –.

5. Indicați substanțele care au rețele cristaline atomice în stare solidă:

a) diamant; b) clor;

c) oxid de siliciu (IV); d) oxid de calciu.

6. Indicați molecula cu cea mai mare energie de legare:

a) fluorură de hidrogen; b) acid clorhidric;

c) bromură de hidrogen; d) iodură de hidrogen.

7. Selectați perechi de substanțe în care toate legăturile sunt covalente:

a) NaCI, HCI; b) CO2, NO;

c) CH3CI, CH3K; d) SO2, NO2.

8. În ce rând sunt aranjate moleculele în ordinea creșterii polarității legăturilor?

a) HBr, HCI, HF; b) NH3, PH3, AsH3;

c) H2Se, H2S, H20; d) CO2, CS2, CSe2.

9. O substanță ale cărei molecule conțin legături multiple este:

a) dioxid de carbon; b) clor;

c) apa; d) etanol.

10. Care proprietate fizică nu este afectată de formarea legăturilor de hidrogen intermoleculare?

a) conductivitate electrică;

b) densitate;

c) punctul de fierbere;

d) punctul de topire.

Cheia testului

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
b	G	a, b, c, d	G	a, c	O	b, d	a, c	O	O

Probleme la gaze și amestecuri de gaze

Nivelul A

1. Oxidul de sulf gazos la o temperatură de 60 °C și o presiune de 90 kPa are o densitate de 2,08 g/l. Determinați formula oxidului.

Răspuns. SO2.

2. Aflați fracțiile volumice de hidrogen și heliu dintr-un amestec a cărui densitate relativă în aer este 0,1.

Răspuns. 55% și 45%.

3. Am ars 50 de litri dintr-un amestec de hidrogen sulfurat și oxigen cu o densitate relativă a hidrogenului de 16,2.

Răspuns Substanța rezultată a fost trecută prin 25 ml de soluție de hidroxid de sodiu 25% (densitatea soluției este de 1280 kg/m3). Determinați masa sării acide rezultate.

4. Un amestec de azotat de sodiu și carbonat de calciu a fost descompus termic. Gazele rezultate (volum 11,2 l) din amestec au avut o densitate relativă a hidrogenului de 16,5. Determinați masa amestecului inițial.

Răspuns. '82

5. La ce raport molar de argon și azot se poate obține un amestec de gaze cu o densitate egală cu cea a aerului?

Amestecul inițial conține Ar și N2.

După condițiile problemei (amestec) = (aer).

M(aer) = M(amestecuri) = 29 g/mol.

Folosind raportul obișnuit:

obținem următoarea expresie:

Se lasa (amestec) = 1 mol. Atunci (Ar) = X mol, (N 2) = (1 – X) alunita.

Răspuns. (Ar): (N2) = 1: 11.

6. Densitatea amestecului gazos format din azot și oxigen este de 1,35 g/l. Aflați fracțiile volumice ale gazelor din amestec în %.

Răspuns. 44% și 56%.

7. Volumul amestecului care conține hidrogen și clor este de 50 ml. După formarea acidului clorhidric, rămân 10 ml de clor. Aflați compoziția amestecului inițial în % în volum.

Răspuns. 40% și 60%.

Răspuns. 3%.

9. Când se adaugă ce gaz într-un amestec de volume egale de metan și dioxid de carbon, densitatea sa de hidrogen: a) va crește; b) va scădea?

Răspuns.
Dați două exemple în fiecare caz. M

10. (amestecuri de CH4 şi CO2) = 30 g/mol; a) CI2 şi O2; b) N2 și H2.
Există un amestec de amoniac și oxigen. Când adăugați ce gaz la acest amestec, densitatea acestuia este:

Răspuns.
17 < a) va crește; b) va scădea? Dați două exemple în fiecare caz. Dl< 32; а) Cl 2 и C 4 H 10 ; б) H 2 и Нe.

11. (amestecuri de NH 3 + O 2)

Răspuns Care este masa a 1 litru dintr-un amestec de dioxid de carbon și dioxid de carbon dacă conținutul primului gaz este de 35% în volum?

12. . 1,7 g.

Răspuns 1 litru de amestec de dioxid de carbon și dioxid de carbon la nr. are o masă de 1,43 g Determinați compoziția amestecului în % în volum.

. 74,8% și 25,2%.

1. Nivelul B

Răspuns. 1,03.

2. Determinați densitatea relativă a aerului prin azot dacă tot oxigenul conținut în aer este transformat în ozon (presupuneți că aerul conține doar azot și oxigen).

Răspuns Când un gaz A foarte obișnuit este introdus într-un vas de sticlă care conține gaz B, care are aceeași densitate ca gazul A, în vas rămâne doar nisip umed. Identificați gazele. Scrieți ecuații pentru metodele de laborator pentru obținerea lor.
. A – O 2, B – SiH 4.
2NaNO 3 2NaNO 2 + O 2,

3. Mg2Si + 4H20 = 2Mg(OH)2 + SiH4.

RăspunsÎntr-un amestec gazos format din dioxid de sulf și oxigen, cu o densitate relativă pentru hidrogen de 24, o parte din dioxidul de sulf a reacționat și s-a format un amestec gazos cu o densitate relativă pentru hidrogen cu 25% mai mare decât densitatea relativă a amestecului original. .

4. Densitatea oxigenului ozonizat conform ozonului este de 0,75. Câți litri de oxigen ozonat vor fi necesari pentru a arde 20 de litri de metan (n.o.)?

Răspuns. 35,5 l.

5. Sunt două vase pline cu amestecuri de gaze: a) hidrogen și clor; b) hidrogen și oxigen.

Răspuns Se va schimba presiunea din vase atunci când o scânteie electrică este trecută prin aceste amestecuri?

. a) nu se va schimba; b) va scadea.

(CaSO 3) = 1 mol, Apoi y

= (Ca(HCO3)2) = 5 mol.

Răspuns. Amestecul de gaz rezultat conține SO2 și CO2. D

7. aer (amestecuri) = 1,58.

Răspuns Volumul amestecului de monoxid de carbon și oxigen este de 200 ml (n.s.). După ce tot monoxidul de carbon a fost ars și adus în condiții normale. volumul amestecului a scăzut la 150 ml. De câte ori va scădea volumul amestecului de gaze după trecerea lui prin 50 g de soluție de hidroxid de potasiu 2%?

. De 3 ori. Când rețelele cristaline de solide se formează din atomi de diferite substanțe, electronii de valență aflați în orbitele exterioare ale atomilor interacționează între ei în moduri diferite și, ca urmare, se comportă diferit ( cm.

Teoria benzilor de conductivitate a solidelor și Teoria orbitalilor moleculari). Astfel, libertatea electronilor de valență de a se mișca într-o substanță este determinată de structura sa molecular-cristalină. În general, în funcție de proprietățile lor conductoare electric, toate substanțele pot fi (cu un anumit grad de convenție) împărțite în trei categorii, fiecare dintre acestea având caracteristici pronunțate ale comportamentului electronilor de valență sub influența unui câmp electric extern.

Dirijori Când rețelele cristaline de solide se formează din atomi de diferite substanțe, electronii de valență aflați în orbitele exterioare ale atomilor interacționează între ei în moduri diferite și, ca urmare, se comportă diferit (În unele substanțe, electronii de valență se mișcă liber între atomi. În primul rând, această categorie include metale în care electronii învelișurilor exterioare sunt literalmente în „proprietatea comună” a atomilor rețelei cristaline ( Legături chimice și Teoria electronică a conductivității). Dacă aplicați tensiune electrică unei astfel de substanțe (de exemplu, conectați polii unei baterii la cele două capete ale sale), electronii vor începe o mișcare nestingherită și ordonată în direcția polului sud. diferenta de potential , creând astfel un curent electric. Substanțele conductoare de acest fel sunt de obicei numite Cei mai des întâlniți conductori în tehnologie sunt, desigur, metalele, în primul rând cuprul și aluminiul, care au rezistență electrică minimă și sunt destul de răspândite în natura pământească. Din ele sunt realizate în principal cablurile electrice de înaltă tensiune și cablurile electrice de uz casnic. Există și alte tipuri de materiale care au o conductivitate electrică bună, cum ar fi sare, soluții alcaline și acide, precum și plasmă și unele tipuri de molecule organice lungi.

În acest sens, este important să ne amintim că conductivitatea electrică poate fi cauzată de prezența într-o substanță nu numai a electronilor liberi, ci și a ionilor liberi încărcați pozitiv și negativ ai compușilor chimici. În special, chiar și în apa obișnuită de la robinet există atât de multe săruri diferite dizolvate încât, atunci când sunt dizolvate, se descompun în încărcare negativă. Renunțând la electroni, atomii de metal se transformă în ioni încărcați pozitiv -și încărcat pozitiv ; că apa (chiar și apa dulce) este un foarte bun conductor, iar acest lucru nu trebuie uitat atunci când lucrați cu echipamente electrice în condiții de umiditate ridicată - altfel puteți obține un șoc electric foarte vizibil.

Izolatoare

În multe alte substanțe (în special, sticlă, porțelan, materiale plastice), electronii sunt strâns legați de atomi sau molecule și nu sunt capabili de mișcare liberă sub influența tensiunii electrice aplicate extern. Astfel de materiale sunt numite izolatoare.

Cel mai adesea în tehnologia modernă, diferite materiale plastice sunt folosite ca izolatori electrici. De fapt, orice plastic este format din molecule de polimer- adică lanțuri foarte lungi de compuși organici (hidrogen-carbon) - care, în plus, formează împletiri reciproce complexe și foarte puternice. Cel mai simplu mod de a imagina structura unui polimer este sub forma unei farfurii de tăiței lungi și subțiri încâlciți și lipiți. În astfel de materiale, electronii sunt strâns legați de moleculele lor ultra-lungi și nu sunt capabili să le lase sub influența tensiunii externe. De asemenea, au proprietăți izolante bune. amorf substanțe precum sticla, porțelanul sau cauciucul care nu au o structură cristalină rigidă. De asemenea, sunt adesea folosiți ca izolatori electrici.

Atât conductorii, cât și izolatorii joacă un rol important în civilizația noastră tehnologică, care folosește electricitatea ca mijloc principal de transmitere a energiei la distanță. Electricitatea este transportată prin conductori de la centralele electrice către casele noastre și către diverse întreprinderi industriale, iar izolatoarele ne asigură siguranța, protejându-ne de consecințele nocive ale contactului direct al corpului uman cu tensiune electrică ridicată.

Semiconductori

După cum s-a dovedit în urma cercetărilor, conductivitatea electrică în semiconductori, totuși, se datorează nu numai mișcării electronilor liberi (așa-numitele n-conductivitate datorită mișcării direcționate a particulelor încărcate negativ). Există și un al doilea mecanism de conductivitate electrică - și unul foarte neobișnuit. Când un electron este eliberat din rețeaua cristalină a unui semiconductor din cauza mișcării termice, așa-numitul gaură- o celulă încărcată pozitiv a unei structuri cristaline, care poate fi în orice moment ocupată de un electron încărcat negativ care a sărit în ea de pe orbita exterioară a unui atom vecin, unde, la rândul său, se formează o nouă gaură încărcată pozitiv. Un astfel de proces poate continua atât timp cât se dorește - și din exterior (la scară macroscopică) totul va arăta ca și cum curentul electric sub tensiune externă nu este cauzat de mișcarea electronilor (care doar sar de pe orbita exterioară a unui atom spre orbita exterioară a unui atom vecin), ci printr-o migrare direcționată a unei găuri încărcate pozitiv (deficiență de electroni) către polul negativ al diferenței de potențial aplicate. Ca rezultat, un al doilea tip de conductivitate este observat și în semiconductori (așa-numitul gaură sau p-conductivitate), cauzată, desigur, și de mișcarea electronilor încărcați negativ, dar, din punctul de vedere al proprietăților macroscopice ale materiei, pare a fi un curent direcționat al găurilor încărcate pozitiv către polul negativ.

Fenomenul de conducere a orificiilor este cel mai ușor ilustrat folosind exemplul unui blocaj de trafic. Pe măsură ce mașina blocată în ea avansează, în locul ei se formează un spațiu liber, care este imediat ocupat de următorul vagon, al cărui loc este imediat ocupat de o a treia mașină etc. Acest proces poate fi imaginat în două moduri: unul poate descrieți avansul rar al mașinilor individuale față de numărul de persoane blocate într-un ambuteiaj lung; Este mai ușor, însă, să caracterizezi situația din punctul de vedere al progresului episodic în direcția opusă a câtorva goluriîntre mașini blocate într-un ambuteiaj. Este ghidat de această analogie că fizicienii vorbesc despre conductivitatea găurii, considerând convențional de la sine înțeles că curentul electric este condus nu datorită mișcării a numeroși, dar rareori în mișcare a electronilor încărcați negativ, ci datorită mișcării în direcția opusă a încărcării pozitive. goluri în orbitele exterioare ale atomilor semiconductori, pe care au fost de acord să le numească „găuri”. Astfel, dualismul conductibilității electron-gaură este pur condiționat, deoarece din punct de vedere fizic curentul din semiconductori, în orice caz, este determinat exclusiv de mișcarea direcțională a electronilor.

Toate substanțele, în funcție de capacitatea lor de a conduce curentul electric, sunt împărțite în mod convențional în conductori, iar semiconductorii ocupă o poziție intermediară între ele Conductorii sunt metale, soluții sau săruri topite, acizi și alcalii. Metalele, datorită proprietăților lor unice de conductivitate electrică, sunt utilizate pe scară largă în inginerie electrică Firele de cupru și aluminiu sunt utilizate în principal pentru a transmite electricitate, iar în cazuri excepționale, din 2001. Cablarea electrică se presupune că se face numai cu fire de cupru Firele de aluminiu sunt încă folosite din cauza costului lor scăzut, precum și în cazurile în care utilizarea lor este complet justificată și nu prezintă un pericol o putere garantată în avans cunoscută, de exemplu, pompe, aparate de aer condiționat, ventilatoare, prize de uz casnic cu o sarcină de până la 1 kW, precum și pentru cablarea electrică externă (linii aeriene, cabluri subterane, etc.). firele sunt permise în case. Metalele în stare solidă au o structură cristalină Particulele din cristale sunt dispuse într-o anumită ordine, formând o rețea spațială (cristalină) se află la nodurile rețelei cristaline, iar electronii liberi se mișcă în spațiul dintre ele. care nu sunt asociate cu nucleele atomilor lor. sarcina totală negativă a tuturor electronilor liberi este egală în valoare absolută cu sarcina pozitivă a tuturor ionilor de rețea un câmp electric, electronii liberi încep mișcarea ordonată de-a lungul conductorului faptul că electronii din metale servesc ca purtători de curent electric a fost dovedit printr-un experiment simplu de către fizicianul german Karl Ricke încă din 1899. El a luat trei cilindri de aceeași rază: cupru. , aluminiu și cupru, le-a așezat unul după altul, le-a presat cu capetele și le-a inclus într-o linie de tramvai, apoi a trecut un curent electric prin ele timp de mai bine de un an. După aceea, a examinat punctele de contact ale cilindrilor metalici și nu a găsit atomi de aluminiu în cupru, dar nici atomi de cupru în aluminiu, adică. nu a existat difuzie Din aceasta a concluzionat că atunci când un curent electric trece printr-un conductor, ionii rămân nemișcați și numai electronii liberi se mișcă, care sunt la fel pentru toate substanțele și nu sunt asociați cu diferențe în proprietățile lor fizico-chimice. Deci, curentul electric în conductorii metalici este mișcarea ordonată a electronilor liberi sub influența unui câmp electric. Viteza acestei mișcări este mică - câțiva milimetri pe secundă, dar de îndată ce apare un câmp electric conductorul, se mișcă cu o viteză enormă aproape de viteza luminii în vid (300.000 fps), se răspândește pe toată lungimea conductorului, simultan cu răspândirea câmpului electric, toți electronii încep să se miște într-o singură direcție întreaga lungime a conductorului Deci, de exemplu, atunci când circuitul unei lămpi electrice este închis, încep să se miște în mod ordonat și electronii prezenți în bobina lămpii. Când vorbesc despre viteza de propagare a curentului electric într-un conductor, se referă la viteza de propagare a câmpului electric de-a lungul conductorului Un semnal electric trimis, de exemplu, de-a lungul firelor de la Moscova la Vladivostok (o distanță de aproximativ 8000 km. ), ajunge acolo în aproximativ 0,03 s. Dielectricii sau izolatorii sunt substanțe în care nu există purtători de încărcare liberi și, prin urmare, nu conduc curentul electric. Astfel de substanțe sunt clasificate ca dielectrici ideali dintre aceste materiale au structură ionică, adică constau din ioni încărcați pozitiv și negativ. Sarcinile lor electrice sunt legate într-o rețea cristalină și nu sunt libere, ceea ce face ca aceste materiale să fie dielectrice. În condiții reale, dielectricii conduc curentul electric, nu foarte slab, pentru a le asigura conductivitatea, trebuie aplicată o tensiune foarte mare în dielectrici sunt legați în molecule stabile și nu se declară, ca și în conductori, este ușor să se rupă și să devină liber. Curentul electric care trece prin dielectrici este proporțional cu puterea câmpului electric rezistența, are loc o defecțiune electrică. Valoarea se numește rezistența dielectrică a dielectricului și se măsoară în V/cm. Semiconductorii nu conduc curentul electric la tensiuni scăzute, dar când tensiunea crește, devin conductoare electric Spre deosebire de conductori (metale), conductivitatea lor crește odată cu creșterea temperaturii bine pe vreme caldă. Semiconductorii se caracterizează printr-o dependență puternică a conductivității electrice de influențele externe. Semiconductorii sunt utilizați pe scară largă în diferite dispozitive electrice, deoarece conductivitatea lor electrică poate fi controlată.