Хімія. Повторне видання. 8 клас. Григорович (2025)

§ 34. Атомні й молекулярні речовини

Поміркуйте

Пригадайте: речовини можуть бути молекулярної та немолекулярної будови. Як ви вважаєте, чим зумовлені відмінності фізичних властивостей молекулярних і немолекулярних речовин.

Досліджуємо, моделюємо, проєктуємо

У додаткових джерелах знайдіть інформацію про фізичні властивості цукру, йоду, графіту та силіцій(IV) оксиду. Порівняйте їхні крихкість, температури плавлення, здатність розчинятися в різних розчинниках. Чи можна за цими властивостями класифікувати речовини в різні групи?

Речовини молекулярної будови

Молекулярні речовини:

у вузлах кристалічних ґраток — молекули;
слабка міжмолекулярна взаємодія;
крихкі, леткі;
легкоплавкі;
деякі розчиняються у воді й інших розчинниках.

Для речовин молекулярної будови характерно, що у вузлах кристалічних ґраток розташовані молекули, сполучені між собою слабкою міжмолекулярною взаємодією. Наприклад, лід складається з молекул води, а кристали брому — з двохатомних молекул брому Вr₂ (мал. 34.1).

Мал. 34.1. Кристали води (а) і брому (б): у вузлах молекулярних кристалічних ґраток — окремі молекули Н₂О і Вr₂ відповідно

Молекулярні кристалічні ґратки характерні для речовин лише з ковалентними зв’язками (полярними й неполярними). Вони властиві більшості органічних сполук, а також деяким неорганічним речовинам (кисню, хлору, азоту тощо).

Особливістю молекулярних речовин є те, що всередині молекул атоми сполучені міцними ковалентними зв’язками, а самі молекули утримуються між собою слабкими міжмолекулярними взаємодіями. Таку структуру легко зруйнувати, тому речовини з молекулярними ґратками крихкі, мають невисокі температури плавлення й кипіння.

Особливістю будови пояснюється також леткість молекулярних сполук, деякі з них мають характерний запах. Можна навіть стверджувати: якщо речовина має запах, то це речовина молекулярної будови.

За кімнатної температури багато речовин із молекулярними кристалічними ґратками перебувають у рідкому (вода, сульфатна кислота, органічні розчинники тощо) або газоподібному (озон, хлороводень, водень тощо) агрегатних станах. Деякі молекулярні речовини за нагрівання сублімують — переходять із твердого в газуватий стан, минаючи рідкий, наприклад, йод, вуглекислий газ, нафталін.

Речовини молекулярної будови здатні розчинятися. Деякі з них розчиняються у воді, інші — в органічних розчинниках.

Молекули не містять вільних носіїв електричного заряду, тому ані в рідкому, ані у твердому стані молекулярні речовини електричний струм зазвичай не проводять.

Речовини атомної будови

У вузлах атомних кристалічних ґраток розташовані атоми, сполучені між собою міцними ковалентними зв’язками. Щоб зруйнувати ці ковалентні зв’язки, необхідна значна енергія. Цим пояснюється міцність атомного кристала та високі температури плавлення й кипіння речовин атомної будови. Такі речовини досить тверді, непластичні й некрихкі.

Речовини атомної будови:

у вузлах ґраток — окремі атоми;
тип хімічного зв'язку — ковалентний;
надзвичайно тверді, нелеткі;
тугоплавкі;
не розчиняються в жодному розчиннику.

Будовою кристалічних ґраток зумовлена також нерозчинність цих речовин у воді та в інших розчинниках.

Класичним прикладом речовини атомної будови є алмаз — найтвердіший мінерал з-поміж усіх відомих (мал. 34.2, а).

Мал. 34.2. Атомні кристалічні ґратки: а — алмазу; б — графіту; в — кварцу

Графіт також має атомні кристалічні ґратки, але, на відміну від алмазу, у графіті атоми Карбону розташовані шарами, які слабко сполучені один з одним (мал. 34.2, б). Унаслідок цього шари легко зсунути один відносно одного. Цим пояснюються «писальні» властивості графіту. Речовинами атомної будови є також кварц SiO₂, карборунд SiC, германій, бор тощо.

Поміркуйте

Чому з-поміж усіх речовин запах мають лише речовини молекулярної будови?

Досліджуємо, моделюємо, проєктуємо

Використовуючи доступні матеріали, створіть моделі кристалічних ґраток.

Будова простих речовин і місце хімічних елементів у Періодичній таблиці

Тип хімічного зв’язку в речовинах зумовлює будову й фізичні властивості твердих речовин. Оскільки тип хімічного зв’язку залежить від розподілу електронів в атомах, то закономірності в будові атомів елементів позначаються на будові й фізичних властивостях простих речовин, утворених ними.

За малюнком 34.3 видно, що на початку періодів розташовані металічні елементи, які утворюють прості речовини з металічними кристалічними ґратками (детальніше про металічний зв’язок ви дізнаєтеся в старших класах). Завершують кожний період неметалічні елементи, які утворюють прості речовини з молекулярними кристалічними ґратками. Неметалічні та напівметалічні елементи, розташовані в середині періоду, утворюють прості речовини з атомними кристалічними ґратками.

Мал. 34.3. Типи кристалічних ґраток простих речовин, які утворюють хімічні елементи 1, 2, 13-18 груп

Досліджуємо, моделюємо, проєктуємо

Уявіть, що у вас є зразок твердої речовини білого кольору. Запропонуйте кілька простих дослідів, за допомогою яких можна визначити, які кристалічні ґратки в цієї речовини.

Робота з інформацією

397. За інформацією підручника, додаткових джерел і власними спостереженнями наведіть приклади твердих речовин, які під час нагрівання: а) розкладаються; б) плавляться; в) сублімують.

398. За наведеним описом визначте кристалічні ґратки речовин:

а) сірка є крихкою кристалічною речовиною жовтого кольору, яка не розчиняється у воді, t_пл. = 112,8 °С;

б) карборунд (силіцій карбід SiC), t_пл. = 2830 °С, за твердістю близький до алмазу;

в) за звичайних умов кисень — газ без кольору, смаку та запаху, малорозчинний у воді t_пл. = -218,7 °С, t_кип. = -183 °С;

г) бром — червоно-бура рідина з різким запахом, легко випаровується t_кип_. = 59 °С;

д) сульфур(VІ) оксид за звичайних умов — летка безбарвна рідина із задушливим запахом, t_пл. = 16,8 °С, t_кип_. = 45 °С.

Розуміння явищ природи (робота в групах)

399. Якими взаємодіями утримуються: а) атоми в молекулі; б) молекули в молекулярному кристалі; в) атоми в атомному кристалі?

400. Поясніть, чому кварц SiO₂ і вуглекислий газ СО₂ мають різні фізичні властивості, попри подібний склад.

401. Випишіть окремо формули речовин із різними кристалічними ґратками в твердому стані: F₂, СО₂, Не, С (графіт), HBr, S₈ (сірка), Н₂, SiO₂, О₃.

402. Чи можна замінити: а) силіцій(ІV) оксид на карбон(ІV) оксид для виготовлення скла; б) алмаз на графіт для виготовлення бурів для свердління? Обґрунтуйте свою відповідь.

403. За текстом параграфа проілюструйте взаємозв’язок між складом і фізичними властивостями речовин. Поясніть логічний ланцюг: хімічний склад → хімічний зв’язок → кристалічні ґратки → фізичні властивості.

404. Багато молекулярних речовин розчиняються у воді або інших органічних розчинниках. На відміну від них, речовини атомної будови не розчиняються в жодному. Чим, на вашу думку, це можна пояснити?

Зміст