ТИПЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ Разбираемся с

АААААААААААААААА
МЕТОДИЧЕСКИЕ
ГОТОВИМСЯ
К ЕГЭ
ОРИЕНТИРЫ
ПО ХИМИИ
ТИПЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ
Разбираемся с вопросом А6
А. М. Галенко, учитель химии и биологии МОУ СОШ № 67, г. Волгоград
ТЕМА ПО СПЕЦИФИКАЦИИ: «Вещества
молекулярного и немолекулярного
строения. Типы кристаллической
решетки. Зависимость свойств от их
состава и строения»
противоположностей испытывает интерес. Интерес
этот одинаково выражен во всех направлениях, поскольку на рисунке — холостые мужчины и незамужние женщины. Этим и объясняется повышенная прочность ионного кристалла.
Ранее мы познакомились со следующими видами химической связи: ионная, металлическая, ковалентная полярная и неполярная. Об этом я рассказывал, когда мы разбирались с вопросом А4
«Ковалентная химическая связь, ее разновидности и механизмы образования. Характеристики
ковалентной связи (полярность и энергия связи).
Ионная связь. Металлическая связь. Водородная связь». Когда мы говорим о химической связи, имеем в виду то, как связаны атомы между собой. Когда мы говорим о кристаллической решетке
и строении вещества, то имеется в виду большая
совокупность атомов. Иными словами, химическая
связь — это микроуровень, а кристаллическая решетка — это макроуровень. Свойства вещества находятся в непосредственной зависимости от того,
как организовано его строение на макроуровне или
какой является его кристаллическая решетка.
Вещества с ионной связью образуют ионную
кристаллическую решетку. Вещества с ионной
кристаллической решеткой имеют прочную химическую связь и, как следствие, кристаллическое
строение, высокие температуры плавления. Многие из этих веществ относятся к электролитам.
Na
Cl
Рис. 2. Романтическая сила влечения —

аналогия ионного кристалла
Вещества с металлической связью образуют металлическую кристаллическую решетку. Вещества
с металлической решеткой являются электропроводными, имеют высокую теплопроводность, ковкие. s-металлы обычно имеют низкие температуры
плавления, d-металлы — более высокие.
Для иллюстрации строения металлов в твердом
состоянии найдена особенно экстравагантная аналогия. Группа мужчин (рис. 3) изображает катионы
металлов (узлы металлической кристаллической
решетки). Все пространство между ними заполнено летающими пчелами (это, понятно, свободные
электроны). Рисунок убедительно иллюстрирует
силы, удерживающие одноименно заряженные катионы в узлах решетки: при всем желании деваться некуда — всюду пчелы!
Cl
Cs
NaCl
Рис. 3. Среди пчел (аналогия структуры металла).

Сравните с кристаллической структурой металла
CsCl
Рис. 1. Кристаллическая решетка

ионных кристаллов
Уподобим ионную структуру группе расположенных в шахматном порядке мужчин и женщин
(рис. 2). Пусть мужчины символизируют катионы, а женщины — анионы. Тогда каждый человек
оказывается в зоне действия обаяния окружающих его представителей противоположного пола,
к которым он (она) в силу закона притяжения
№ 1 (37) январь 2014 г.
4
Вещества с ковалентной связью образуют два
типа кристаллической решетки — атомную и молекулярную. Вещества с атомной кристаллической решеткой имеют достаточно высокие температуры плавления, обладают высокой твердостью
(кроме графита). Твердость — это способность к нанесению царапин. Вещества с атомной кристаллической решеткой химически инертны.
В узлах атомной кристаллической решетки находятся атомы, связанные прочными ковалентными
ХИМИЯ. ВСЁ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ!
ГОТОВИМСЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ
ААААААААААААААААААААА
К ЕГЭОРИЕНТИРЫ
ПО ХИМИИ
связями в протяженную пространственную сеть.
В этом случае структура отличается таким внутренним единством, что можно сказать, что весь
кристалл представляет одну молекулу.
Представим эту структуру в виде гимнастической пирамиды (рис. 4).
Можно представить, что в этих шестиугольниках
атомы углерода связаны между собой как простыми, так и двойными связями (двойные связи на
рисунке не показаны). Расстояние между слоями
в графите довольно велико, а силы взаимодействия
между ними довольно слабы (в основном, это слабые межмолекулярные связи, показанные пунктирными линиями), поэтому графит может расщепляться на тонкие чешуйки. Чешуйки легко прилипают к бумаге — вот почему из графита делают
грифели карандашей.
Рис. 4. Гимнастическая пирамида

(аналогия атомного кристалла)
Каждый гимнаст на ней символизирует атом
углерода, связанный четырьмя ковалентными связями с соседними атомами. Целостность структуры
поддерживается исключительно благодаря усилиям каждого из гимнастов. Таким образом, зависимость людей друг от друга в этой ситуации больше,
чем на любом из предыдущих рисунков (это и является аналогией повышенной прочности атомного
кристалла). Пирамида демонстрирует также высокую взаимосвязанность узлов атомной кристаллической решетки: стоит одному из гимнастов ослабить только одну связку, и вся структура может
рухнуть.
Наиболее известный из таких кристаллов —
алмаз (рис. 5). Алмаз состоит только из одного
элемента углерода — того же самого, из которого состоят обыкновенная сажа и графит. В алмазе
каждый четырехвалентный атом углерода связан
с другим атомом углерода чисто ковалентной связью, и количество таких связанных в каркас атомов чрезвычайно велико. Алмаз можно было бы
назвать гигантской молекулой, если бы к молекулам не предъявлялось требование иметь постоянный состав.
0
1
2
3 4
5 А
Рис. 6. Кристаллическая структура графита

В кристаллах веществ с молекулярным строением в узлах кристаллической решетки находятся молекулы с прочными ковалентными связями
между атомами. В то же время отдельные молекулы взаимосвязаны гораздо слабее, что делает молекулярный кристалл довольно непрочным.
Можно уподобить эту структуру группе семейных пар (рис. 7). В каждой паре супругов связывают прочные узы брака (подобно прочной связи
атомов внутри молекулы), а вот отношения между парами носят поверхностный характер: они могут дружить семьями, испытывать дружеские чувства, но довольно свободно могут обойтись и друг
без друга.
0,1
5n
m
Рис. 5. Кристаллическая структура алмаза

Рис 7. Группа супружеских пар

(аналогия молекулярного кристалла).
Сравните с кристаллической решеткой йода
В кристалле графита атомы углерода связаны
несколько иначе (рис. 6). Они объединены в плоские
слои, состоящие из правильных шестиугольников.
ХИМИЯ. ВСЁ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ!
5
№ 1 (37) январь 2014 г.
АААААААААААААААА
МЕТОДИЧЕСКИЕ
ГОТОВИМСЯ
К ЕГЭ
ОРИЕНТИРЫ
ПО ХИМИИ
(Информация подготовлена по материалам сайта
«Виртуальная химическая школа. Теория ЕГЭ по химии»: http://www.maratakm.ru/index3.files/Page886.htm)
Многие авторы учебников по химии представили различные информационные пособия по связям и кристаллическим решеткам. На основе всей
обширной информации я составил более краткую
форму для запоминания этого материала, и вот как
она выглядит:
Тип КР
Ионная
Частицы
в узлах
Типы ХС**
Металлическая
Физические
свойства веществ
Прочность
Примеры
веществ
Простые
и сложные
ионы
Ионная
Прочная
Твёрдые, тугоплавкие,
высокие t плавления и кипения, многие растворимы
в воде, растворы и расплавы
проводят электрический ток
Соли (в том числе соли
аммония — NH4Cl и др.),
основания (щёлочи),
некоторые оксиды, гидриды
Атомы
Ковалентная
неполярная
Очень прочная
Большая твёрдость, хрупкость, непластичность,
высокие t плавления
и кипения, в воде практически нерастворимы
Алмаз, графит, бор, германий, кремний, карбид
кремния SiC, SiO2 (кварц,
песок, горный хрусталь)
Молекулы
полярные
и неполярные
Силы межмолекулярного
взаимодействия,
в том числе
водородные
Слабая
Невысокая прочность, легкоплавкость, летучесть;
в основном, растворимы
в воде; водные растворы,
в основном, не проводят
электрический ток
Лёд, «сухой лёд» CO2 ,
твёрдые HCl, H2S; одно-,
двух-, трёх-, четырёх-,
восьмиатомные молекулы —
благородные газы, O2 , O3 ,
P4 , S8 ; многие органические
соединения
Разной
прочности
Металлический блеск, ковМеталлы и сплавы
кость, пластичность, электрои теплопроводность
Атомная
Молекулярная
1) Вещества молекулярного и немолекулярного
строения.
Вещества молекулярного строения имеют молекулярную КР*, немолекулярного строения —
атомную, ионную или металлическую КР.
2) Тип кристаллической решётки. Зависимость
свойств веществ от особенностей их кристаллической решетки.
Атом-ионы Металлическая
* — кристаллическая решетка;
** — химическая связь.
Теперь предлагаю рассмотреть вопросы, встречающиеся в ЕГЭ по химии из заданий А6.
ДЕМОНСТРАЦИОННО-РЕПЕТИЦИОННЫЕ
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ А6
1. Молекулярное строение имеет:
2) CaO;
1) C12 ;
3) ZnCl2 ;
4) NaBr.
2. Кристаллическая решетка хлорида кальция:
1) металлическая;
2) молекулярная;
3) ионная;
4) атомная.
3. Кристаллическая решетка твердого оксида
углерода(IV):
1) ионная;
2) молекулярная;
3) металлическая;
4) атомная.
№ 1 (37) январь 2014 г.
6
4. Молекулярную кристаллическую решетку имеет:
1) CaF2 ;
2) CO2 ;
3) SiO2 ;
4) A1F3 .
5. Немолекулярное строение имеет:
1) H2 O;
2) H2 SO4 ;
3) SiO2 ;
4) CO2 .
6. Молекулярное строение имеет:
1) алмаз;
2) азот;
3) кремний;
4) поваренная соль.
7. Немолекулярное строение имеет:
1) азот;
2) графит;
3) аммиак;
4) кислород.
8. Наибольшую температуру плавления имеет:
1) водород;
2) кислород;
3) оксид углерода(IV); 4) оксид кремния(IV).
ХИМИЯ. ВСЁ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ!
ГОТОВИМСЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ
ААААААААААААААААААААА
К ЕГЭОРИЕНТИРЫ
ПО ХИМИИ
9. Ионное строение имеет:
1) оксид бора;
2) оксид углерода(IV);
3) оксид серы(VI);
4) оксид магния.
10. Вещества с металлической кристаллической решеткой:
1) хрупкие, легкоплавкие;
2) проводят электрический ток, пластичные;
3) обладают низкой тепло- и электропроводностью;
4) обладают хорошими оптическими свойствами.
11. Немолекулярное строение имеет каждое из
двух веществ:
2) Fe и NaCl;
1) CO2 и Cl2 ;
3) СО и Mg;
4) Na 2 CO3 и I2  тв..
12. Вещества твердые, прочные, с высокой температурой плавления, расплавы которых проводят
электрический ток, имеют кристаллическую решетку:
1) металлическую;
2) молекулярную;
3) атомную;
4) ионную.
13. Молекулярную кристаллическую решетку имеет:
1) кремний;
2) оксид углерода(IV);
3) оксид кремния;
4) нитрат аммония.
14. Молекулярная кристаллическая решетка характерна для каждого из веществ, расположенных в ряду:
1) хлорид калия, азот, метан;
2) иод, диоксид углерода, гелий;
3) алюминий, бром, алмаз;
4) водород, сульфат магния, оксид железа(III).
15. Ионную кристаллическую решетку имеет каждое из веществ, расположенных в ряду:
1) натрий, хлорид натрия, гидрид натрия;
2) кальций, оксид кальция, карбонат кальция;
3) бромид натрия, сульфат калия, хлорид
железа(II);
4) фосфат магния, хлорид калия, оксид
фосфора(V).
16. Молекулярное строение имеет:
1) CO2 ;
2) KBr;
3) MgSO4 ;
4) SiO2 .
17. Ионы являются структурными частицами:
1) кислорода;
2) воды;
3) оксида углерода(IV);
4) хлорида натрия.
18. Металлическую кристаллическую решетку имеет:
1) малахит;
2) бронза;
3) кремнезем;
4) графит.
19. Кристаллическая решетка брома:
1) молекулярная;
2) металлическая;
3) ионная;
4) атомная.
20. Верны ли следующие суждения о зависимости
свойств веществ от особенностей их кристаллической решетки?
А. Расплавы веществ с ионной кристаллической решеткой проводят электрический ток.
ХИМИЯ. ВСЁ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ!
Б. Алмаз и графит имеют атомную кристаллическую решетку.
1) Верно только А;
2) верно только Б;
3) верны оба суждения;
4) оба суждения неверны.
21. Немолекулярное строение имеет:
2) NH3 ;
1) H2 O;
3) SiO2 ;
4) CO2 .
22. Ионы являются структурной единицей для
каждого из двух веществ:
1) CH4 и I2 ;
2) SO2 и H2 O;
3) Cl2 и NH3 ;
4) LiF и KCl.
23. Молекулярное строение имеет каждое из двух
веществ:
1) NH4 Cl и CH3 NH3 ; 2) Na 2 CO3 и HNO3 ;
3) C2 H5 OH и CH4 ;
4) H2 S и CH3 COONa.
24. Молекулярную кристаллическую решетку имеет:
1) фторид кальция;
2) бромид алюминия;
3) сероводород;
4) хлорид меди(II).
25. Молекулярное строение имеет:
1) C2 H5 OH;
2) Аl;
3) Fe2  SO4 3 ;
4) KClO3 .
26. Вещества только немолекулярного строения
приведены в ряду:
1) S8 , O2  г., лед;
2) Fe, NaCl(тв.), алмаз;
3) CO2  г., N2  г., Аl;
4) графит, Na 2 CO3  тв., I2 .
27. Утверждение о том, что структурной частицей
данного вещества является молекула, справедливо только для такого вещества:
1) алмаза;
2) поваренной соли;
3) кремния;
4) азота.
28. Кристаллическая решетка хлорида кальция:
1) ионная;
2) молекулярная;
3) металлическая;
4) атомная.
29. Кристаллическая решетка твердого оксида
углерода(IV):
1) ионная;
2) молекулярная;
3) металлическая;
4) атомная.
30. Молекулярную кристаллическую решетку имеет:
2) SO2 ;
1) CaF2 ;
3) SiO2 ;
4) AlF3 .
Ответы: 1 — 1, 2 — 3, 3 — 2, 4 — 2, 5 — 3,
6 — 2, 7 — 2, 8 — 4, 9 — 4, 10 — 2, 11 — 2, 12 — 1,
13 — 2, 14 — 2, 15 — 3, 16 — 1, 17 — 4, 18 — 2,
19 — 1, 20 — 3, 21 — 3, 22 — 4, 23 — 3, 24 — 3,
25 — 1, 26 — 2, 27 — 4, 28 — 1, 29 — 2, 30 — 2.
7
№ 1 (37) январь 2014 г.