Текст учебника. Урок 12. Соли. Кристаллические решетки

Соли. Кристаллические решетки

Вспомните:

• Что такое ионы?

• Каков состав и свойства кислот и оснований?

• Что такое реакция нейтрализации?

Вы уже знаете, что при взаимодействии кислоты и основания происходит реакция нейтрализации, и одним из продуктов является вещество, которое мы называем солью. Соли – это обширный класс неорганических соединений, которые мы встречаем в повседневной жизни: хлорид натрия (поваренная соль) на нашем столе, карбонат кальция (мел) в школьном классе, сульфат кальция (гипс) в строительстве. Почему же эти вещества так сильно различаются по своим свойствам? Ответ кроется в их строении.

1. Соли: состав, номенклатура и классификация

Соли – это сложные вещества, состоящие из ионов металлов (или иона аммония NH₄⁺) и ионов кислотных остатков.

Поскольку соли являются ионными соединениями, их состав и заряд всегда электронейтральны. Общую формулу солей можно записать как Me_x(Ac)_y, где Me – атом металла, а Ac – кислотный остаток.

Номенклатура солей (правила названия) довольно проста:

• В названии соли сначала идет название кислотного остатка в именительном падеже, а затем – название металла в родительном падеже.

• Если металл может проявлять разную валентность (окислительное состояние), её указывают римской цифрой в скобках после названия металла.

Рассмотрим примеры:

Средние (нормальные) соли – это продукты полного замещения атомов водорода в молекуле кислоты на атомы металла.

• Например: H₂SO₄ → Na₂SO₄ (оба атома водорода замещены на натрий).

Именно такие соли образуются в реакции нейтрализации:
HCl + NaOH → NaCl + H₂O

2. Кристаллические решетки

Почему хлорид натрия – твёрдое и тугоплавкое вещество, а твёрдый углекислый газ («сухой лёд») легко испаряется? Причина в типе кристаллической решетки.

Кристаллическая решетка – это упорядоченное, повторяющееся в пространстве расположение частиц (атомов, ионов, молекул), образующих кристалл.

Различают четыре основных типа кристаллических решеток.

1. Ионная решетка

• Частицы в узлах: Ионы (положительные – катионы металлов и отрицательные – анионы кислотных остатков).

• Вид связи: Ионная.

• Примеры веществ: Поваренная соль (NaCl), мел (CaCO₃), сульфат меди (CuSO₄).

• Свойства веществ:

  • Твердые, но хрупкие.

  • Высокие температуры плавления (тугоплавкие).

  • Растворы и расплавы проводят электрический ток.

  • Многие растворимы в воде.

2. Атомная решетка

• Частицы в узлах: Атомы, соединенные между собой прочными ковалентными связями.

• Вид связи: Ковалентная.

• Примеры веществ: Алмаз (C), кварц (SiO₂), кремний (Si).

• Свойства веществ:

  • Очень твердые (алмаз – самое твердое природное вещество).

  • Очень высокие температуры плавления.

  • Практически нерастворимы.

  • Не проводят электрический ток (за исключением графита и кремния).

3. Молекулярная решетка

• Частицы в узлах: Молекулы.

• Вид связи: Между молекулами действуют слабые силы межмолекулярного притяжения, а внутри самих молекул – прочная ковалентная связь.

• Примеры веществ: Лёд (H₂O), сахар (C₁₂H₂₂O₁₁), йод (I₂), «сухой лёд» (твёрдый CO₂).

• Свойства веществ:

  • Небольшая твердость.

  • Низкие температуры плавления и кипения (многие при обычных условиях – жидкости или газы).

  • Летучие.

  • Не проводят электрический ток.

4. Металлическая решетка

• Частицы в узлах: Атом-ионы металла, вокруг которых движутся обобществленные электроны («электронный газ»).

• Вид связи: Металлическая.

• Примеры веществ: Железо (Fe), медь (Cu), алюминий (Al), натрий (Na).

• Свойства веществ:

  • Ковкие, пластичные.

  • Имеют металлический блеск.

  • Хорошо проводят тепло и электрический ток.

  • Температуры плавления варьируются (от низких у натрия до очень высоких у вольфрама).

Вывод. Связь строения и свойств веществ

Физические свойства вещества с определенным составом напрямую зависят от типа его кристаллической решетки, то есть от типа частиц в узлах решетки и от вида связи между ними.

• Ионные решетки → тугоплавкие, твердые, хрупкие кристаллы.

• Атомные решетки → сверхтвердые, тугоплавкие вещества.

• Молекулярные решетки → легкоплавкие, летучие вещества.

• Металлические решетки → ковкие, пластичные, проводящие тепло и ток вещества.

Подумайте и выполните:

1. Дайте определение солям. Чем их состав отличается от состава оксидов?

2. Назовите соли: K₂S, Mg(NO₃)₂, AlCl₃. Составьте формулы сульфата калия и фосфата кальция.

3. Определите тип кристаллической решетки, характерной для следующих веществ: алмаз, сахар, поваренная соль, серебро, графит.

4. Объясните, почему лед плавится при 0°C, а хлорид натрия для плавления требует температуры свыше 800°C.

5. Творческое задание: Используя дополнительные источники информации, подготовьте краткое сообщение о том, как тип кристаллической решетки определяет применение вещества (например, алмаз в буровых инструментах, металлы в проводниках).