Ответы к §10. Ионная химическая связь

i. Работа в информационной среде

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Ответ:

1. https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/942689
2. https://obrazovaka.ru/himiya/ionnaya−himicheskaya−svyaz−shema−obrazovaniya−11−klass.html
3. http://www.chem.msu.ru/rus/school/zhukov1/07.html

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Ответ:

                               Ионная химическая связь
           Ионы – это атомы, потерявшие или получившие электроны и, как следствие, некоторый заряд. Ионы бывают двух типов: катионы (положительный заряд ядра больше, чем количество электронов, несущих отрицательный заряд) и анионы (заряд ядра меньше количества электронов). Ионная связь образуется в результате взаимодействия двух ионов с разноименными зарядами.
           Атомы, имеющие практически полную или практически пустую валентную (внешнюю) оболочку, наиболее охотно вступают в химические реакции. Чем меньше пустых орбиталей на валентной оболочке, тем выше шанс, что атом получит электроны извне. И наоборот – чем меньше электронов находится на внешней оболочке, тем вероятнее, что атом отдаст электрон.
Типичный металл охотно отдает электроны, тогда как типичный неметалл охотнее их забирает. Поэтому чаще всего ионную связь образуют металлы и неметаллы.
           Ионная связь достаточно сильна – разрушить ее при помощи тепловой энергии крайне сложно, а потому вещества с ионной связью имеют высокую температуру плавления. В то же время радиус взаимодействия ионов достаточно низкий, что обуславливает ломкость подобных соединений. Важнейшими ее свойствами являются ненаправленность и ненасыщаемость.  Ненаправленность происходит из формы электрического поля иона, которое представляет собой сферу и способно взаимодействовать с катионами или анионами во всех направлениях. При этом поля двух ионов не компенсируются полностью, вследствие чего они вынуждены притягивать к себе дополнительные ионы, образуя кристалл, – это и есть явление, называемое ненасыщаемостью. В ионных кристаллах нет молекул, а отдельные катионы и анионы окружены множеством ионов противоположного знака, количество которых зависит в основном от положения атомов в пространстве.

?. Вопросы и задания

1. Сравните строение и свойства атомов: а) углерода и кремния; б) кремния и фосфора.

Ответ:

а) Углерод и кремний.
С +6 $)_{2})_{4}$
$^{}_{6}С$ $2e^{-},4е^{-}$
$1s^{2}2s^{2}2p^{2}$
Si +14 $)_{2})_{8})_{4}$
$^{}_{14}Si$ $2e^{-},8e^{-},4e^{-}$
$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{2}$
По строению электронной оболочки эти элементы схожи, оба на последнем энергетическом уровне имеют по 4 электрона, но у углерода два энергетических уровня, а у кремния их три. Т. к. у кремния количество энергетических уровней больше, чем у углерода, то радиус атома кремния больше, чем у углерода, поэтому металлические свойства у кремния выражены сильнее, чем у углерода.

б) Кремний и фофор.
Si +14 $)_{2})_{8})_{4}$
$^{}_{14}Si$ $2e^{-},8e^{-},4e^{-}$
$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{2}$
P +15 $)_{2})_{8})_{5}$
$^{}_{15}P$ $2e^{-},8e^{-},5e^{-}$
$1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{3}$
Атомы кремния и фосфора имеют по 3 энергетических уровня, но у кремния на последнем энергетическом уровне 4 электрона, а у фосфора их 5. У фосфора неметаллические свойства выражены сильнее, чем у кремния, потому что фосфору для завершения энергетического уровня необходимо 3 электрона, а кремнию 4 электрона.

2. Рассмотрите схемы образования ионной связи между атомами химических элементов: а) калия и кислорода; б) лития и хлора; в) магния и фтора.

Ответ:

а) Калий (К) и кислород (O).
Калий — это элемент главной подгруппы I группы Периодической системы Д.И. Менделеева, металл. Его атому легче отдать один внешний электрон, чем принять недостающие семь.
Кислород — элемент главной подгруппы VI группы, неметалл. Его атому легче принять 2 электрона, чем отдать 6 электронов с внешнего уровня.
Найдём наименьшее общее кратное между зарядами образовавшихся ионов, оно равно 2 (2 * 1). Затем определим, сколько атомов калия нужно взять, чтобы они отдали два электрона (т.е. надо взять 2 атома калия), и сколько атомов кислорода надо взять, чтобы они могли принять два электрона (т.е. нужно взять 1 атом кислорода).
K⁰ — 1e^- → K⁺
O⁰ + 2e^- → O^2-
2K⁰ + O⁰ → K₂⁺O^2-
|  2e   ↑

б) Литий (Li) и хлор (Cl).
Литий — элемент I группы главной подгруппы, металл. Его атому легче отдать 1 внешний электрон, чем принять недостающие 7.
Хлор — элемент главной подгруппы VII группы, неметалл. Его атому легче принять 1 электрон, чем отдать 7 электронов с внешнего уровня.
Найдём наименьшее общее кратное между зарядами образовавшихся ионов, оно равно 1 (1 * 1). Затем определим, сколько атомов лития нужно взять, чтобы они отдали один электрон (т.е. надо взять 1 атом лития), и сколько атомов хлора надо взять, чтобы они могли принять один электрон (т.е. нужно взять 1 атом хлора).
Li⁰ — 1e^- → Li⁺
Cl⁰ + 1e^- → Cl^-
Li⁰ + Cl⁰ → Li⁺Cl^-
|   1e  ↑

в) Магний (Mg) и фтор (F).
Магний — элемент II группы главной подгруппы, металл. Его атому легче отдать 2 внешних электрона, чем принять недостающие 6.
Фтор — элемент главной подгруппы VII группы, неметалл. Его атому легче принять 1 электрон, чем отдать 7 электронов с внешнего уровня.
Найдём наименьшее общее кратное между зарядами образовавшихся ионов, оно равно 2 (2 * 1). Затем определим, сколько атомов магния нужно взять,чтобы они отдали два электрона (т.е. надо взять 1 атом магния), и сколько атомов фтора надо взять, чтобы они могли принять два электрон (т.е. нужно взять 2 атом фтора).
Mg⁰ — 2e^- → Mg²⁺
F⁰ + 1e^- → F^-
Mg⁰ + 2F⁰ → Mg²⁺F₂^-
|   2e   ↑

3. Назовите самый типичный металл и самый типичный неметалл Периодической системы Д.И. Менделеева.

Ответ:

Металлические свойства усиливаются в периодах справа налево, а в группах сверху вниз, поэтому самый типичный металл – франций (Fr). Неметаллические свойства усиливаются в периодах слева направо, а в группах снизу вверх, поэтому самый типичный неметалл – фтор (F).

4. Пользуясь дополнительными источниками информации, объясните, почему инертные газы стали называть благородными.

Ответ:

Благородными называют обычно инертные вещества, встречающиеся в природе в свободном виде. Эти вещества вступают в химические реакции только в довольно сложных условиях.