Ионная связь. Металлическая связь.
Кристаллические решётки
Опорный конспект № 3.7 Ионная связь. Металлическая, водородная связь. Кристаллические решётки.
Проверяемый элемент содержания: ОГЭ 3.1. Химическая связь. Ковалентная (полярная и неполярная) связь. Электроотрицательность химических элементов. Ионная связь. Металлическая связь. ОГЭ 3.2. Типы кристаллических решёток (атомная, ионная, металлическая), зависимость свойств вещества от типа кристаллической решётки и вида химической связи.
Ионная связь
💡 Вспомните, что такое ионы: это заряженные частицы, в которые превращаются атомы, отдавая или принимая электроны. Разноимённо заряженные ионы притягиваются друг к другу — это называется ионной связью.
📌 Ионная связь — это связь, возникающая между ионами в результате электростатического притяжения.
Ионная связь образуется между атомами с большой разницей в электроотрицательности — обычно между металлами (которые отдают электроны) и неметаллами (которые принимают электроны).
⚠️ Важно: в ионной связи электроны не обобщаются, а переходят от одного атома к другому полностью.
Схема образования ионной связи
Рассмотрим образование хлорида натрия (NaCl):
- Атом натрия (Na) отдаёт один электрон атому хлора (Cl).
- Na превращается в катион Na⁺.
- Cl превращается в анион Cl⁻.
- Разноимённые ионы притягиваются.
Na⁺ + Cl⁻ → NaCl
Схема образования ионной связи в оксиде кальция (CaO):
Ca (2 электрона на внешнем слое) отдаёт 2 электрона → Ca²⁺
O (6 электронов на внешнем слое) принимает 2 электрона → O²⁻
Ca²⁺ + O²⁻ → CaO
Примеры веществ с ионной связью
| Вещество | Формула | Ионы |
| Хлорид натрия | NaCl | Na⁺ + Cl⁻ |
| Оксид кальция | CaO | Ca²⁺ + O²⁻ |
| Гидроксид натрия | NaOH | Na⁺ + OH⁻ |
| Сульфат калия | K₂SO₄ | 2K⁺ + SO₄²⁻ |
| Нитрат аммония | NH₄NO₃ | NH₄⁺ + NO₃⁻ |
💡 Ионная связь — это самая «электростатическая» из всех связей. Она похожа на притяжение магнитов: плюс притягивается к минусу.
Металлическая связь
📌 Металлическая связь — это связь в металлах и сплавах между положительными ионами металлов и обобществлёнными электронами.
Представьте металл как «решётку» из положительных ионов, в которой свободно перемещаются электроны. Эти электроны связывают ионы в единую структуру.
⚠️ Особенности металлической связи:
- Электроны могут свободно перемещаться по всему объёму металла.
- Электроны не привязаны к конкретным атомам.
- «Электронный газ» обеспечивает электропроводность и теплопроводность металлов.
Схема металлической связи
Атомы металла → ионы металла + «электронный газ»
(Na⁺, e⁻, Na⁺, e⁻, Na⁺, e⁻…)
💡 Металлическую связь можно представить как «реку» электронов, которая течёт между ионами металлов.
📌 Свойства металлов (обусловлены металлической связью):
- Электропроводность — электроны легко передают ток.
- Теплопроводность — электроны передают тепловую энергию.
- Пластичность — ионы могут смещаться под нагрузкой.
- Металлический блеск — электроны отражают свет.
Интересный факт: серебро — лучший проводник электричества среди всех металлов. Медь и золото также отлично проводят ток.
Водородная связь
💡 Водородная связь — это особый вид межмолекулярного взаимодействия. Она не является полноценной химической связью (как ковалентная или ионная), но играет огромную роль в природе.
📌 Водородная связь — это связь между атомом водорода (соединённым с электроотрицательным элементом: O, N, F) и атомом другого электроотрицательного элемента (O, N, F) в соседней молекуле.
Обозначение: H···O, H···N, H···F (пунктирная линия).
Пример: между молекулами воды (H₂O) образуются водородные связи.
H—O—H···O—H (пунктирная линия — водородная связь)
Значение водородной связи
- Объясняет аномально высокие температуры плавления и кипения воды.
- Определяет структуру белков и ДНК (важнейших биологических молекул).
- Влияет на свойства спиртов, карбоновых кислот.
Интересный факт: без водородных связей вода кипела бы при –80°C, и жизни на Земле не существовало бы!
Типы кристаллических решёток
📌 Твёрдые вещества имеют кристаллическую решётку — упорядоченное расположение частиц (атомов, молекул, ионов) в пространстве.
Тип решётки определяется типом химической связи.
1. Ионная кристаллическая решётка
⚠️ В узлах находятся ионы (катионы и анионы).
Связь между частицами: ионная.
Примеры веществ: NaCl, K₂SO₄, NaOH, CaO.
Свойства:
- Твёрдые, тугоплавкие (высокая температура плавления).
- Хрупкие (при ударе раскалываются).
- Растворимы в воде (часто).
- Растворы и расплавы проводят электрический ток.
2. Атомная кристаллическая решётка
⚠️ В узлах находятся атомы.
Связь между частицами: ковалентная.
Примеры веществ: алмаз (C), графит (C), SiO₂, Si, Ge.
Свойства:
- Очень твёрдые.
- Очень тугоплавкие (высокая температура плавления).
- Не растворимы в воде.
- Не проводят ток (кроме графита).
💡 Алмаз и графит — одно и то же вещество (C), но их свойства различаются из-за разного строения кристаллической решётки.
3. Молекулярная кристаллическая решётка
⚠️ В узлах находятся молекулы.
Связь между частицами: межмолекулярные взаимодействия (включая водородные связи).
Примеры веществ: H₂O, CO₂, S₈, P₄, I₂, сахар, нафталин.
Свойства:
- Непрочные.
- Низкие температуры плавления и кипения.
- Летучие (легко переходят в газ).
- Не проводят ток.
4. Металлическая кристаллическая решётка
⚠️ В узлах находятся ионы и атомы металлов (свободные электроны).
Связь: металлическая.
Примеры веществ: все металлы и их сплавы (Cu, Fe, Al, бронза, латунь).
Свойства:
- Пластичные (поддаются ковке).
- Хорошая электропроводность и теплопроводность.
- Металлический блеск.
⚠️ Тип кристаллической решётки определяет свойства вещества. Молекулярные вещества — легкоплавкие, ионные — тугоплавкие, атомные — очень тугоплавкие и твёрдые.
Сравнительная таблица
| Тип решётки | Частицы в узлах | Тип связи | Примеры | Свойства |
| Ионная | Ионы | Ионная | NaCl, K₂SO₄, CaO | Твёрдые, тугоплавкие, хрупкие, раствор. в воде |
| Атомная | Атомы | Ковалентная | Алмаз, SiO₂, Si | Очень твёрдые, очень тугоплавкие |
| Молекулярная | Молекулы | Межмолекулярная | CO₂, I₂, S₈, H₂O | Низкие t° плавления, летучие |
| Металлическая | Ионы + электроны | Металлическая | Fe, Cu, Al, сплавы | Пластичные, проводят ток и тепло |
Практическое задание
📌 Задание 1. Определите тип химической связи и тип кристаллической решётки для веществ:
- MgCl₂
- O₂
- Na
- SiO₂ (кварц)
- H₂O (лёд)
📌 Задание 2. Какие свойства объясняются металлической связью?
- Пластичность
- Электропроводность
- Теплопроводность
- Металлический блеск
📌 Задание 3. Почему алмаз твёрдый, а графит мягкий, хотя оба состоят из углерода?
📌 Задание 4. В каком из веществ: CO₂ или SiO₂ — выше температура плавления? Почему?
⚡️ Проверьте себя:
- Задание 1: MgCl₂ — ионная связь, ионная решётка; O₂ — ковалентная неполярная, молекулярная решётка; Na — металлическая связь, металлическая решётка; SiO₂ — ковалентная полярная, атомная решётка; H₂O — ковалентная полярная + водородная связь, молекулярная решётка.
- Задание 4: SiO₂ (кварц) — атомная решётка, очень тугоплавкий; CO₂ — молекулярная решётка, газ. Поэтому t° плавления выше у SiO₂.
Памятка
- ✅ Ионная связь — электростатическое притяжение между ионами (металл + неметалл).
- ✅ Металлическая связь — связь в металлах и сплавах (ионы + «электронный газ»).
- ✅ Водородная связь — межмолекулярное взаимодействие H···O, H···N, H···F.
- ✅ Кристаллическая решётка — упорядоченное расположение частиц.
- ✅ Типы решёток: ионная (NaCl), атомная (алмаз), молекулярная (CO₂), металлическая (Cu).
- ✅ Тип решётки определяет физические свойства вещества.
КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ РЕШЕТКИ
Вы смотрели конспект урока химии по теме «Ионная связь. Металлическая связь, водородная связь. Кристаллические решётки». Выберите дальнейшее действие:
- Перейти к Списку конспектов по химии (по классам)
- Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
- Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии
Для эрудиции (немного подробней)
Ионная химическая связь
В случае химического взаимодействия между атомами, электроотрицательность которых резко отличается (например, между металлами и неметаллами), происходит почти полное смещение электронных облаков к атому с большей электроотрицательностью. При этом, поскольку заряд ядра атома имеет положительное значение, атом, который почти полностью отдал свои валентные электроны, превращается в положительно заряженную частицу — положительный ион, или катион. Атом, получивший электроны, превращается в отрицательно заряженную частицу — отрицательный ион, или анион:
Ион — это одноатомная или многоатомная отрицательно либо положительно заряженная частица, в которую превращается атом в результате потери или присоединения электронов.
Между разноименно заряженными ионами при их сближении возникают силы электростатического притяжения — положительно и отрицательно заряженные ионы сближаются, образуя молекулу вещества.
■ Ионная химическая связь — это связь, образующаяся между ионами за счет сил электростатического притяжения.
Процесс присоединения электронов в ходе химических взаимодействий атомами с большей электроотрицательностью называется восстановлением, а процесс отдачи электронов атомами с меньшей электроотрицательностью — окислением.
Схему образования ионной связи между атомами натрия и хлора можно представить следующим образом:
Ионная химическая связь присутствует в оксидах, гидроксидах и гидридах щелочных и щелочноземельных металлов, в солях, а также в соединениях металлов с галогенами.
Ионы могут быть как простыми (одноатомными): Cl– , Н+, Na+, так и сложными (многоатомными): NH4–. Заряд иона принято записывать вверху после знака химического элемента. Вначале записывается величина заряда, а затем его знак.
Металлическая связь
Между атомами металлов возникает особый вид химической связи, которая называется металлической. Образование этой связи обусловлено тремя особенностями строения атомов металлов:
- на внешнем энергетическом уровне присутствуют 1—3 электрона (исключения: атомы олова и свинца (4 электрона), атомы сурьмы и висмута (5 электронов), атом полония (6 электронов));
- атом имеет сравнительно большой радиус;
- атом имеет большое количество свободных орбиталей (например, у Na один валентный электрон располагается на 3-м энергетическом уровне, который имеет десять орбиталей (одну s-, три р- и пять d-орбиталей).
При сближении атомов металлов происходит перекрытие их свободных орбиталей, и валентные электроны получают возможность перемещаться на близкие по значениям энергии орбитали соседних атомов. Атом, теряющий электрон, превращается в ион. Таким образом, в металле формируется совокупность электронов, свободно перемещающихся между ионами. Притягиваясь к положительным ионам металла, электроны восстанавливают их, а затем снова отрываются, переходя к другим ионам. Такой процесс превращения атомов в ионы и обратно происходит в металлах непрерывно. Частицы, из которых состоят металлы, называют атом-ионами.
■ Металлическая связь — это связь, образующаяся между атом-ионами в металлах и сплавах посредством постоянного перемещения между ними валентных электронов:
Ионная связь. Металлическая связь
