Типы кристаллических решеток на ЕГЭ по химии. Как определить и отличить в задании №4

Кристаллические решетки в ЕГЭ по химии

Друзья мои, добрый день. Бывало ли у вас такое, что вы решаете задание номер 4 из ЕГЭ по химии и думаете: а что такое вообще кристаллическая решетка, как ее определить, что такое температура плавления, температура кипения и как вообще вещества классифицировать по этому параметру?

У многих здесь начинаются проблемы. Поэтому давайте спокойно разберемся:

• что такое кристаллическая решетка;
• какие бывают типы;
• как они связаны со свойствами вещества;
• какие исключения нужно помнить, чтобы забрать балл в задании №4.

Что такое агрегатное состояние и почему оно связано с решеткой

Сначала начнем с базовой вещи - с агрегатных состояний. Состояние вещества зависит от температуры и давления.

У нас есть три агрегатных состояния:

• твердое;
• жидкое;
• газообразное.

Переходы между ними тоже нужно знать:

• плавление;
• кристаллизация;
• испарение;
• конденсация;
• сублимация;
• десублимация.

Почему это важно для этой темы? Потому что в ЕГЭ часто спрашивают про температуру плавления и температуру кипения.

• Температура плавления - это температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое.
• Температура кипения - это температура, при которой оно переходит из жидкого состояния в газообразное.

И вот здесь уже строение кристалла напрямую влияет на свойства. Чем прочнее связи внутри структуры, тем выше обычно температура плавления и кипения.

Что такое кристаллическая решетка

// quote № 01

“

Кристаллическая решетка - это правильное, упорядоченное расположение частиц в пространстве.

Такими частицами могут быть:

• ионы;
• атомы;
• молекулы.

То есть это по сути упаковка частиц в твердом теле. У такой структуры есть узлы, а в них находятся ионы, атомы или молекулы.

Какие бывают кристаллические решетки

В школьной химии и в ЕГЭ обычно используют 4 основных типа:

• ионная;
• металлическая;
• молекулярная;
• атомная.

×

Четыре типа кристаллических решеток, которые чаще всего встречаются в заданиях ЕГЭ: ионная, металлическая, молекулярная и атомная.

Если говорить через строение вещества, то схема такая:

• молекулярное строение -> молекулярный тип;
• немолекулярное строение -> ионный, металлический или атомный тип.

Дальше разберем каждый вариант отдельно: что находится в узлах, какие свойства проявляются и как определить нужный тип в ЕГЭ.

Ионная кристаллическая решетка

В узлах структуры этого типа находятся ионы. Самые стандартные представители - соли: NaCl, Na₂SO₄, KBr и похожие соединения.

×

В ионной решетке узлы заняты катионами и анионами, которые удерживаются электростатическим притяжением.

Свойства ионного типа

Если вы видите соединение такого типа, для него обычно характерно следующее:

• твердое;
• хрупкое;
• нелетучее;
• высокая температура плавления;
• высокая температура кипения;
• расплавы и растворы хорошо проводят электрический ток.

Последний пункт очень важный. Почему растворы и расплавы таких соединений проводят ток? Потому что там есть подвижные заряженные частицы.

Например, если мы растворяем NaCl в воде, появляются Na⁺ и Cl^-, и за счет них идет электропроводность.

Если хотите подробнее разобраться, почему соли в воде распадаются на ионы и как это связано со средой раствора, посмотрите статью про гидролиз солей.

Как определить ионную решетку

Здесь правило простое: если в составе есть ионная связь, то и тип будет соответствующим.

Чаще всего это:

• соли;
• основания;
• основные оксиды;
• многие оксиды металлов.

Если на этом месте путаются соли, основания и оксиды, сначала повторите классификацию неорганических веществ: без нее тип решетки по формуле определяется хуже.

Металлическая кристаллическая решетка

Теперь разберем металлический тип.

Здесь в узлах находятся атомы и катионы металлов, а внутри структуры движутся обобществленные электроны. Это так называемый электронный газ.

×

Металлический тип связан с электронным газом: обобществленные электроны объясняют электропроводность, теплопроводность, ковкость и пластичность металлов.

Именно из-за него у металлов есть их типичные свойства.

Свойства металлического типа

Для металлов и сплавов характерны:

• металлический блеск;
• ковкость;
• пластичность;
• высокая теплопроводность;
• высокая электропроводность;
• обычно высокая температура плавления и кипения.

Как определить металлическую решетку

Тут все очень удобно: металлический тип бывает только у металлов и сплавов.

И нигде больше. Это напрямую следует из природы металлической связи: атомы металла удерживаются общим электронным газом, а не парой с конкретным соседом.

Очень частая ошибка: ученик видит в составе металл и думает, что тип будет металлическим. Например, смотрит на Na₂SO₄ и говорит: «Тут же есть натрий, значит, структура металлическая».

Нет. В Na₂SO₄ связь между Na⁺ и SO₄^2- ионная, поэтому тип кристалла тоже ионный.

Поэтому сюда относятся только:

• простые вещества-металлы: Fe, Cu, Al, Na и другие металлы;
• сплавы металлов: сталь, бронза, латунь.

Молекулярная кристаллическая решетка

В узлах молекулярного кристалла находятся молекулы. Между собой они удерживаются не за счет прочных связей внутри молекул, а за счет более слабых межмолекулярных взаимодействий:

• сил Ван-дер-Ваальса;
• иногда водородных связей.

Водородные связи отдельно часто проверяют в задании №4, поэтому для этой части полезно разобрать статью про водородную связь.

×

В молекулярном кристалле в узлах находятся целые молекулы, а между ними действуют сравнительно слабые межмолекулярные силы.

Свойства молекулярного типа

У молекулярного типа свойства почти противоположны ионному и атомному:

• низкая температура плавления;
• низкая температура кипения;
• летучесть;
• часто есть запах;
• структура непрочная;
• обычно не проводят электрический ток;
• обычно плохо проводят тепло.

Именно поэтому, если в ЕГЭ спрашивают: «Выберите вещества с наименьшими температурами плавления» или «с наименьшими температурами кипения», очень часто правильный ответ - это соединения молекулярного типа.

Как определить молекулярную решетку

Логика такая: если вещество состоит из отдельных молекул и не попадает в исключения с атомным строением, то тип будет молекулярным.

Чаще всего сюда относятся вещества с:

• ковалентной полярной связью;
• ковалентной неполярной связью.

Примеры:

• H₂;
• Cl₂;
• S₈;
• NH₃;
• H₂O;
• CO₂ в твердом состоянии.

Кстати, твердый CO₂ - это сухой лед, и у него как раз молекулярный тип.

Атомная кристаллическая решетка

В узлах атомного кристалла находятся атомы, связанные друг с другом прочными ковалентными связями во всем объеме. Это уже не отдельные молекулы, а единая гигантская структура.

×

Атомная решетка - единая прочная структура из атомов, связанных ковалентными связями во всем кристалле.

Свойства атомного типа

У атомного типа самые выраженные признаки:

• очень высокая температура плавления;
• очень высокая температура кипения;
• твердость;
• нелетучесть;
• нерастворимость во многих случаях;
• обычно не проводят электрический ток.

Важная оговорка: графит - главное исключение по электропроводности для ЕГЭ. Несмотря на атомный тип, он проводит электрический ток из-за особенностей строения.

Как определить атомную решетку

Вот здесь ученики чаще всего ошибаются. Соединения с атомным строением тоже содержат ковалентные связи, поэтому их часто путают с молекулярными.

Нужно знать исключения. В школьной химии к атомному типу обычно относят:

• алмаз;
• графит;
• бор;
• кремний;
• оксид кремния SiO₂;
• карборунд SiC;
• нитрид бора BN;
• германий.

Вот эти примеры относятся к атомному типу, хотя в них ковалентная связь.

Именно поэтому правило «если ковалентная связь, значит, тип молекулярный» работает не всегда. Сначала нужно проверить, не попадает ли формула в этот список исключений.

Как определить тип решетки вещества: алгоритм для ЕГЭ

×

Алгоритм помогает быстро пройти от типа связи и строения вещества к нужному типу кристаллической решетки.

Быстрые маркеры

• Соль, основание, оксид металла -> чаще всего ионный тип.
• Металл или сплав -> металлический тип.
• Отдельные молекулы неметаллов и летучие соединения -> молекулярный тип.
• Алмаз, графит, Si, SiO₂, SiC, BN -> атомный тип.

Как решетка связана с температурой плавления и кипения

Теперь вернемся к тому, зачем нам все это вообще в 4 задании.

Если строение молекулярное, то температуры плавления и кипения, как правило, низкие.

Если тип:

• ионный;
• металлический;
• атомный,

то температуры плавления и кипения будут заметно выше. Особенно высокие значения обычно у соединений с атомным строением.

Для заданий на сравнение температур можно действовать так:

• молекулярный тип -> ищем низкие значения;
• ионный, металлический, атомный -> ищем высокие значения;
• атомный тип -> чаще всего самые высокие значения.

Краткая таблица по теме

Типичные ловушки в задании №4

1. Путают наличие металла в составе с металлической решеткой

Если в составе есть металл, это еще не значит, что тип металлический.

Пример: в Na₂SO₄ есть натрий, но строение ионное.

2. Забывают, что решетка есть только у твердых веществ

Когда говорят про CO₂, NH₃, HCl и другие подобные примеры, речь идет именно про их твердое состояние.

3. Считают, что все вещества с ковалентной связью имеют молекулярное строение

Это неправда. Есть исключения:

• алмаз;
• графит;
• кремний;
• оксид кремния;
• карборунд;
• бор;
• нитрид бора;
• германий.

4. Путают молекулярный тип с низкой прочностью связи внутри молекулы

В этом случае слабые не связи внутри молекулы, а взаимодействия между молекулами.

5. Не знают соли аммония

NH₄Cl, NH₄NO₃ и другие соли аммония - это соединения ионного типа.

Разбор заданий из ЕГЭ

Что нужно запомнить перед ЕГЭ

Если коротко, то вот основной минимум:

• кристаллическая решетка есть только у твердых веществ;
• основных типов 4: ионный, металлический, молекулярный и атомный;
• ионный тип - у солей, оснований, многих оксидов металлов;
• металлический тип - только у металлов и сплавов;
• молекулярный тип - у веществ из отдельных молекул;
• атомный тип - у исключений вроде алмаза, графита, кремния и SiO₂;
• молекулярное строение обычно дает низкие температуры плавления и кипения;
• ионный, металлический и атомный типы обычно дают высокие значения;
• атомный тип чаще всего дает самые высокие значения.

// связь [ 3 канала ]

Запишитесь на бесплатный урок

Напишите в удобный мессенджер, и я подскажу, с чего начать подготовку к ЕГЭ по химии.

Telegram → WhatsApp → VK →

FAQ по теме «Кристаллические решетки»