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

§ 34. Речовини молекулярної та атомної будови

Інформація про будову речовини та хімічний зв’язок, яким сполучені її найменші частинки, є дуже важливою. Від будови речовин залежить більшість їхніх фізичних властивостей, а також значною мірою і хімічні. На властивості речовин, які складаються з атомів, впливає й те, сполучені всі атоми чи відокремлені один від одного.

Дізнаєтеся, зрозумієте, використаєте

Які фізичні властивості характерні для речовин молекулярної та атомної будови?
Як передбачати фізичні властивості речовини за її будовою?

Речовини молекулярної будови. Речовин, які утворені молекулами, — більшість. Ви вже знаєте, що молекулярну будову з-поміж простих речовин мають кисень, азот, водень, сірка, а серед складних — вода, амоніак, вуглекислий і сірчистий гази. З молекул також складаються всі кислоти, зокрема оцтова, лимонна, сірчана, сполуки Карбону з Гідрогеном, вуглеводи, білки, жири тощо.

Хімічні формули деяких молекулярних речовин мають кратні індекси. Це стосується, наприклад, гідроген пероксиду:

Формулу Н₂О₂, яка показує реальний склад молекули речовини, називають істинною, а запис НО — найпростішою формулою. Трапляється, що одна найпростіша формула відповідає кільком речовинам з різними істинними формулами. Так, ацетилен С₂Н₂ (цей газ використовують у процесі зварювання металів) і бензен С₆Н₆ (рідину застосовують в органічному синтезі) мають одну й ту саму найпростішу формулу — СН. Але істинні формули більшості молекулярних речовин збігаються з найпростішими.

Властивості речовин молекулярної будови. Частина речовин, які складаються з молекул, перебуває за стандартних умов у твердому стані, а інші є рідинами або газами. Речовини існують у твердому і рідкому станах тому, що молекули притягуються одна до одної, хоча кожна є незарядженою частинкою. Взаємодія між молекулами досить слабка; вона зумовлена, зокрема, притяганням електронів атомів однієї молекули до ядер атомів інших молекул.

Молекулярні речовини плавляться і закипають за невисоких температур. Для них характерні також леткість і низька твердість. Деякі речовини під час нагрівання змінюють свій агрегатний стан із твердого одразу на газуватий, минаючи рідкий. Таке явище називають сублімацією¹. Цю властивість мають, наприклад, йод І₂, карбон(ІV) оксид СО₂(мал. 88)². Лід за температури, нижчої від 0 °С, також перетворюється на пару, щоправда досить повільно. Завдяки цьому випрана білизна висихає навіть на морозі.

¹Термін походить від латинського слова sublimare — піднімати вгору.

² Твердий карбон(ІV) оксид називають «сухим льодом». Він існує за температури нижче -78,5 °С. У разі нагрівання ця тверда речовина не плавиться, а перетворюється на газ (вуглекислий). Сухий лід раніше використовували для зберігання морозива.

Мал. 88. Сублімація йоду (а) і карбон(ІV) оксиду (б)

Відшукаймо

Дізнайтеся з інтернету про харчові продукти, які називають сублімованими. Який процес покладено в основу їх виробництва? У чому сублімовані продукти мають перевагу порівняно зі «звичайними»?

Чимало молекулярних речовин має запах. Вам добре відомий різкий запах сірчистого газу SO₂. Ця речовина утворюється в момент 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, розчин якої (оцет) використовують у домашньому господарстві.

Молекулярні речовини в будь-якому агрегатному стані не проводять електричного струму.

Думаймо

Поясніть цю властивість речовин, які складаються з молекул.

Речовини атомної будови та їхні властивості. Є речовини, у яких усі атоми сполучені ковалентним зв’язком. Серед них — прості речовини бор, графіт, алмаз, силіцій, а також невелика кількість складних речовин (наприклад, оксиди SiO₂ і В₂О₃). Їхня будова зумовлена усуспільненням атомами електронів зовнішніх енергетичних рівнів (мал. 89).

Мал. 89. Речовини атомної будови та їхні кулестержневі моделі

Думаймо

Укажіть атоми Силіцію та Оксигену в моделі будови кварцу (мал. 89). За цією моделлю визначте валентність хімічних елементів у речовині.

Речовина, яка складається зі сполучених атомів, є ніби однією гігантською молекулою. Оскільки ковалентні зв’язки міцні, речовини атомної будови мають високі температури плавлення і кипіння, не розчиняються у воді, інших розчинниках, а деякі вирізняються надзвичайною твердістю (алмаз, бор нітрид BN).

Обговорюймо

Наведіть приклади використання речовин з високою твердістю.

Інертні гази також мають атомну будову, але атоми в них не сполучені між собою. Унаслідок цього температури плавлення і кипіння речовин дуже низькі. Наприклад, газ гелій перетворюється на рідину за температури -269 °С, близької до «абсолютного нуля».

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про найпростішу та істинну формули речовини, фізичні властивості речовин молекулярної та атомної будови.

Думаймо

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

Перевірмо себе

1. Назвіть кілька речовин молекулярної та атомної будови, які ми використовуємо в побуті.

2. У параграфі наведено хімічну формулу оцтової кислоти СН₃СООН. Це — істинна формула речовини. Чи є вона найпростішою? Якщо ні, то запишіть найпростішу формулу цієї кислоти.

3. Сполука X за стандартних умов перебуває у твердому стані, має запах, а за помірного нагрівання плавиться. З яких частинок вона складається — атомів чи молекул?

Аналізуймо

4.* Температури кипіння рідких гелію, неону й аргону становлять -269, -246 і -186 °С відповідно. Побудуйте графік залежності температур кипіння цих простих речовин від відносних атомних мас. Спробуйте пояснити виявлену залежність.

Дізнаваймося

5. Графіт і алмаз — прості речовини Карбону, які мають атомну будову, але дуже різняться твердістю. За матеріалами з інтернету з’ясуйте причину такої відмінності.

Поміркуймо

6. Чому сполуки СО₂ і SiO₂ істотно різняться фізичними властивостями, хоча в цих речовинах реалізується один і той самий вид хімічного зв’язку — ковалентний?

7. Карборунд SiC — сполука атомної будови. Спрогнозуйте фізичні властивості речовини та перевірте своє передбачення, відшукавши необхідну інформацію в інтернеті.

У команді

8. Назвіть кілька речовин і сумішей, що мають запах і використовуються в кулінарії. З атомів чи молекул складаються ці речовини та відповідні компоненти сумішей?

9. У м. Брюссель (Бельгія) є монумент «Атоміум» (мал. 90), який було споруджено до відкриття Всесвітньої виставки у 1958 р. Спробуйте пояснити назву цього монумента. (Можливо, запропонуєте для нього іншу назву.)