ГДЗ по химии 8 класс Габриелян — страница 140 (учебник)

      Твердые тела: от упорядоченного порядка до неупорядоченного хаоса.

   Мир вокруг нас полон разнообразных материалов, и твердые тела занимают среди них особое место. Они отличаются от жидкостей и газов способностью сохранять свою форму и объем, что обусловлено специфическим расположением составляющих их частиц. Различают два основных класса твердых тел: кристаллические и аморфные. Кристаллические тела — это настоящие «архитекторы» на атомном уровне. Их частицы (атомы, ионы или молекулы) упорядочены и образуют повторяющуюся пространственную структуру — кристаллическую решетку. Представьте, что вы строите дом из кубиков. В кристаллическом теле все частицы располагаются точно так же, как ваши кубики, образуя идеальный порядок. Такая упорядоченность приводит к анизотропности — различию свойств в разных направлениях. Например, кристаллы кварца прочны при ударах в определенных плоскостях, но могут легко расколоться, если ударить по ним под другим углом. Аморфные тела: мир аморфных тел — это мир хаоса и неупорядоченности. В них частицы расположены хаотично, не образуя периодическую решетку. Это похоже на то, как если бы вы бросили кучу кубиков на пол — они бы легли неряшливо, без четкого порядка. В аморфных телах существует только ближний порядок — частицы упорядочены только в непосредственной близости друг от друга, но этот порядок быстро нарушается на больших расстояниях.

   Примеры аморфных тел:
   — Стекло. Это самый известный пример аморфного тела. Оно получается при быстром охлаждении расплавленного вещества, не позволяя атомам устроиться в упорядоченную структуру.
   — Смола. Еще один пример аморфного тела, которое может быть естественным (например, сосна, ель) или синтетическим (например, пластмасса).
   — Воск. Восковые свечи, а также многие продукты пчеловодства являются примерами аморфных материалов.
   — Янтарь. Фоссилизированная смола древних деревьев, используемая для изготовления украшений и произведения искусства.

   Отличительные свойства аморфных тел:
   1. Отсутствие четкой температуры плавления: вместо того, чтобы плавиться при определенной температуре, аморфные тела постепенно размягчаются при нагревании, становясь более текучими.
   2. Изотропия: в отличие от кристаллов, аморфные тела обладают одинаковыми свойствами во всех направлениях.

   Примеры кристаллических тел:
   Поваренная соль (NaCl) — ее кристаллическая структура является одной из самых простых и часто встречающихся в природе;
   Сахар (сахароза) — кристаллы сахара обладают сладким вкусом и часто используются в кулинарии;
   Алмаз — это самый твердый из известных на земле материалов;
   Графит — несмотря на то, что он состоит из тех же атомов углерода, что и алмаз, структура его кристаллической решетки совсем другая, что приводит к различию свойств (графит мягкий и скользкий).

   Отличительные свойства кристаллических тел:
   1. Определенная температура плавления: кристаллические тела плавятся при определенной температуре, при которой их решетка разрушается.
   2. Анизотропия: кристаллические тела обладают разными свойствами в разных направлениях.

   Важность кристаллической и аморфной структур.
   Понимание различий между кристаллическими и аморфными телами имеет большое значение для многих сфер человеческой деятельности.
   — Инженерия — знания о кристаллической структуре материалов позволяют разрабатывать новые сплавы с улучшенными свойствами (прочность, твердость, стойкость к коррозии).
   — Медицина — кристаллическая структура лекарств влияет на их биологическую активность, а аморфные материалы используются в ортопедии и стоматологии.
   — Химия — кристаллы имеют важное значение для изучения химических реакций и разработки новых материалов.

   Таким образом, мир твердых тел является сложным и многогранным. Понимание различий между кристаллическими и аморфными телами помогает нам лучше понимать свойства материалов и использовать их в разных сферах жизни.

   При температуре –205°C и стандартном давлении кислород будет находиться в жидком состоянии. Поскольку температура плавления кислорода составляет –218°C, то при температуре –205°C он находится выше этой точки и, следовательно, в жидкой фазе, так как еще не достиг температуры кипения, равной –183°C.

   «Жидкий воздух!.. Ведь его плотность в 800 раз больше атмосферного. Жидкий воздух представляет легко подвижную прозрачную жидкость бледно−голубого цвета с температурой минус сто девяносто три градуса Цельсия при нормальном атмосферном давлении... Полученный из аппарата воздух бывает мутным вследствие примеси замерзшей углекислоты, которая в незначительном количестве содержится в воздухе. После профильтрования через бумажный фильтр воздух становится прозрачным... При испарении жидкого воздуха сначала выделяется кипящий азот, точка кипения которого минус сто девяносто четыре градуса Цельсия, потом аргон...».

   Пластмассы являются аморфными веществами, что означает, что они не обладают четко выраженной температурой плавления. Вместо этого при нагревании они постепенно размягчаются, что позволяет им принимать различные формы. Это свойство пластичности делает их идеальными для использования в производстве разнообразных изделий, от упаковки и бытовых предметов до автомобильных деталей и строительных материалов.
   После охлаждения или отвердения пластмассы сохраняют принятые формы, что позволяет за счет этого создавать надежные и долговечные изделия. Разнообразие видов пластмасс, включая термопласты и термореактивные смолы, обеспечивает возможность их использования в широком спектре промышленных. Это делают их важными материалами в современном производстве.

   Алмаз — это уникальный минерал, известный своей исключительной твёрдостью и блеском. Его кристаллическая решётка (атомная), которая представляет собой сетку из атомов углерода, закрепленных ковалентными связями, обуславливает многие его физические свойства: очень высокая твёрдость и температура плавления, прочность, практически не растворим в воде, у него большой показатель преломления и дисперсия.
   Кроме того, благодаря своей легкости, устойчивости к химическим веществам и возможности изменения физических свойств в зависимости от добавок и технологий обработки, пластмассы находят применение даже в высоких технологиях, таких как аэрокосмическая и медицинская отрасли.

   Йод имеет молекулярную кристаллическую решетку. В узлах этой решетки находятся молекулы I₂, которые соединены между собой ковалентными связями. Эти связи обеспечивают прочность самих молекул, однако взаимодействия между молекулами относительно слабы, что объясняет низкие температуры плавления и кипения йода. Кристаллы йода имеют черно-серый цвет с фиолетовым металлическим блеском. Йод обладает небольшой твердостью и может легко быть поврежден. Имеет низкие температуры плавления (например, около 113,7 °C) и кипения (около 184,3 °C), что делает его летучим веществом. Слабо растворим в воде, но хорошо растворим в органических растворителях, таких как спирт или эфир. При нормальных условиях йод сублимируется, переходя из твердого состояния в газообразное, что также связано с его низкими температурными характеристиками.

   Температура плавления металлов зависит от структуры их кристаллической решетки и взаимодействий между атомами в решетке. Разные металлы могут иметь различные типы кристаллических решеток, такие как кубическая гранецентрированная, кубическая объёмно-центрированная и гексагональная плотноупакованная структуры, что также влияет на прочность и стабильность этих решеток. Кроме того, атомный размер, заряд ядра и количество валентных электронов играют важную роль в определении энергии связи между атомами. Например, металлы с высокой электронной плотностью могут образовывать более крепкие связи, что, в свою очередь, приводит к высокому значению температуры плавления. Факторы такие как наличие добавок (легирующих элементов), способы обработки и термообработки также могут влиять на температуру плавления и свойства металлов в целом.
   Таким образом, температура плавления металлов является сложным и многогранным показателем, который определяется сочетанием различных факторов.

   Кремний в своем кристаллическом состоянии образует твердую структуру с ковалентными связями между атомами. Эти ковалентные связи обеспечивают высокую прочность и жесткость кристаллической решетки. Однако, когда на такой материал воздействует механическая сила прочные ковалентные связи могут быть разорваны, что приводит к разрушению кристаллической структуры и расколу материала. Это делает кремний хрупким, и он не выдерживает сильные механические воздействия без разрушения.
   Свинец имеет металлическую решетку, в которой атомы располагаются в упорядоченной структуре, но они могут свободно перемещаться относительно друг друга благодаря особенностям металлической связи. При механическом воздействии атомы свинца могут смещаться, но металлическая связь обладает большей пластичностью, что позволяет ему деформироваться без разрушения структуры. Это означает, что свинец может поглощать удары и возвращаться в исходное состояние после снятия напряжения, в отличие от хрупкого кремния.
   Таким образом, различия в типах химической связи и кристаллической решетки объясняют разные механические свойства этих материалов: кремний — хрупкий, а свинец — пластичный.