Хімія. Повторне видання. 8 клас. Попель

§ 17. Речовини молекулярної та атомної будови

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • з’ясувати будову речовин, які складаються з молекул;
  • пояснювати фізичні властивості молекулярних речовин;
  • зрозуміти будову і фізичні властивості речовин, які складаються з атомів.

Міжмолекулярна взаємодія. Речовина незалежно від її будови може перебувати у трьох агрегатних станах. Твердий і рідкий стани молекулярних речовин існують завдяки тому, що молекули притягуються одна до одної, хоча кожна є незарядженою частинкою. Таке явище називають міжмолекулярною взаємодією.

На відміну від міцних ковалентного та йонного зв’язків, взаємодія між молекулами досить слабка. Вона зумовлена притяганням електронів атомів однієї молекули до ядер атомів інших молекул, а в багатьох випадках — ще й взаємним притяганням атомів із невеликими протилежними зарядами, які належать різним молекулам. Такий вид взаємодії реалізується, наприклад, у воді, деяких органічних сполуках. Він є важливою умовою для існування живих організмів на нашій планеті.

Фізичні властивості молекулярних речовин. Унаслідок того, що молекули слабко притягуються одна до одної, речовини молекулярної будови істотно відрізняються від йонних сполук за фізичними властивостями. Для молекулярних речовин характерні леткість, низька твердість, невисокі температури плавлення і кипіння. Деякі речовини, які складаються з молекул, під час нагрівання переходять із твердого стану в газуватий, минаючи рідкий. Таке явище називають сублімацією1. Цю властивість мають, наприклад, йод I2, карбон(IV) оксид CO2 (мал. 32)2. Лід за температури, нижчої за 0 °С, також перетворюється на пару, щоправда, досить повільно. Завдяки цьому випрана білизна висихає і на морозі.

Мал. 32. Сублімація йоду (а) і карбон(IV) оксиду (б)

1 Термін походить від латинського слова sublimare — піднімати вгору.

2 Твердий карбон(IV) оксид називають «сухим льодом». За підвищення температури він не плавиться, а перетворюється на газ (вуглекислий). Сухий лід раніше використовували для зберігання морозива.

Чимало молекулярних речовин мають запах. Вам добре відомий різкий запах сульфyp(IV) оксиду, або сірчистого газу SO2; речовина утворюється під час запалювання сірника (сірка є у складі його голівки). Газ амоніак NH3 також легко впізнати за запахом. Він виділяється з водного розчину цієї сполуки, відомого під назвою «нашатирний спирт». Не можна сплутати за запахом з іншими речовинами оцтову кислоту СН3СООН, водний розчин якої (оцет) використовують у побуті.

Молекулярні речовини в будь-якому агрегатному стані не проводять електричний струм, оскільки складаються з електронейтральних частинок. Багато твердих речовин цього типу утворюють кристали (мал. 33).

Мал. 33. Кристалічні ґратки молекулярних речовин

Хімічні формули деяких молекулярних речовин мають кратні індекси. Це стосується, наприклад, формули гідроген пероксиду (перекису водню) Н2О2. Графічна формула молекули сполуки:

Хімічну формулу Н2О2, яка показує реальний склад молекули гідроген пероксиду, називають істинною, а запис НО — найпростішою формулою. Для більшості молекулярних речовин істинні формули збігаються з найпростішими.

Речовини атомної будови. Існують речовини, у яких усі атоми сполучені один з одним ковалентними зв’язками. Серед них — прості речовини кількох неметалічних елементів (наприклад, бор, графіт, алмаз, силіцій), деякі складні речовини (наприклад, силіцій(IV) оксид SiO2).

Кристал речовини, яка складається з атомів, є ніби однією гігантською молекулою (мал. 34). Внаслідок того, що ковалентні зв’язки міцні, речовини атомної будови мають високі температури плавлення і кипіння, практично не розчиняються у воді та інших розчинниках, а деякі вирізняються дуже високою твердістю (алмаз, силіцій(IV) карбід SiC).

Мал. 34. Речовини атомної будови та їхні кулестержневі моделі

ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 1

Ознайомлення з фізичними властивостями речовин різної будови

Вам видано графіт (речовина атомної будови), сечовину (речовина молекулярної будови) і калій бромід (речовина йонної будови).

У вашому розпорядженні є штатив із пробірками, шпатель, промивалка з водою, скляна паличка, лабораторний штатив із кільцем, порцелянові чашки, сухе пальне, керамічна підставка.

Розгляньте кожну речовину. Визначте, чи розчиняються речовини у воді.

Дослідіть поведінку речовин під час нагрівання. Яку речовину вдалося розплавити?

Зазначте в таблиці будову кожної речовини, тип хімічного зв’язку, який реалізується в ній, та фізичні властивості — агрегатний стан, колір, характер часточок, розчинність у воді, здатність до плавлення за помірного нагрівання:

Характеристика речовини

Речовина

графіт

сечовина

калій бромід

Викладені в цьому і попередніх параграфах відомості про хімічний зв’язок і будову речовин підсумовує схема 5.

Схема 5

Типи хімічного зв’язку і будова речовин

Метали мають атомну будову. Однак у них реалізується інший тип хімічного зв’язку — металічний, який відрізняється від йонного і ковалентного. Метали складаються зі щільно «упакованих» атомів. Їхні зовнішні орбіталі перекриваються, і електрони постійно переходять від одних атомів до інших. Завдяки цьому метали виявляють характерні фізичні властивості, зокрема проводять електричний струм.

ВИСНОВКИ

Молекули притягуються одна до одної досить слабко. Тому речовини молекулярної будови мають невисоку твердість, низькі температури плавлення і кипіння, а деякі — запах. Молекулярні речовини не проводять електричний струм.

У речовинах атомної будови всі атоми міцно сполучені між собою. Характерні фізичні властивості таких речовин — високі температури плавлення і кипіння. Вони не розчиняються у воді, мають високу твердість.

103. Що називають міжмолекулярною взаємодією? Чим вона зумовлена?

104. Сполука Х за звичайних умов перебуває у твердому стані, має запах, а за слабкого нагрівання плавиться. Молекулярною чи йонною є ця сполука? Який тип хімічного зв’язку в ній реалізований?

105. У поданому переліку вкажіть речовини молекулярної будови: парафін, етиловий спирт, калій гідроксид, кальцій оксид, азот, олово, силіцій(IV) оксид. Поясніть свій вибір.

106. Чи можна передбачити будову речовини (йонну, молекулярну, атомну) за її зовнішнім виглядом, агрегатним станом? Відповідь обґрунтуйте.

107. Установіть відповідність:

Формула речовини

  • 1) NaH;
  • 2) HCl;

Температура плавлення, °С

  • а) +638;
  • б) -114.

Дайте необхідні пояснення.

108. Спробуйте пояснити, чому прості речовини галогени за звичайних умов перебувають у різних агрегатних станах: фтор F2 і хлор Cl2 — гази, бром Br2 — рідина, йод I2 — тверда речовина.

109. Хлороводень HCl і фтор F2 мають молекули приблизно однакової маси (підтвердьте це), але істотно різняться за температурами кипіння: -85 °С (HCl) та -188 °С (F2). У чому, на вашу думку, причина такої відмінності?

110. Карборунд SiC — сполука атомної будови. Спрогнозуйте фізичні властивості речовини та перевірте ваше передбачення, відшукавши відповідну інформацію в інтернеті.

ГДЗ до підручника можна знайти тут.