Задача: Атомная Кристаллическая Решетка

Задача:

Выберите названия всех элементов, которые могут образовывать простые вещества с атомной кристаллической решёткой:

• кремний
• йод
• фосфор
• азот
• сера
• углерод

Решение:

Для решения этой задачи нужно вспомнить, какие простые вещества имеют атомную кристаллическую решётку. Атомная кристаллическая решётка характерна для веществ, в которых атомы соединены между собой прочными ковалентными связями, образуя единую пространственную структуру. Такие вещества обычно очень твёрдые, тугоплавкие и не проводят электрический ток (за исключением некоторых полупроводников).

Рассмотрим каждый из предложенных элементов:

1. Кремний (Si)

• Простое вещество кремний имеет атомную кристаллическую решётку, подобную алмазу.
• Кремний является полупроводником и очень твёрдым веществом.
• Выбираем кремний.

2. Йод (I)

• Простое вещество йод (I₂) имеет молекулярную кристаллическую решётку. Молекулы I₂ связаны между собой слабыми межмолекулярными силами.
• Йод легко сублимируется (переходит из твёрдого состояния сразу в газообразное) при нагревании.
• Не выбираем йод.

3. Фосфор (P)

• Фосфор существует в нескольких аллотропных модификациях. Белый фосфор (P₄) имеет молекулярную решётку. Красный и чёрный фосфор имеют полимерное строение, которое можно рассматривать как атомную или близкую к ней. Однако, в контексте школьной программы, чаще всего под "фосфором" подразумевают белый фосфор с молекулярной решёткой, или же его аллотропные модификации, которые не всегда однозначно относят к "чисто атомным" в том же смысле, что и алмаз или кремний. Но красный и черный фосфор имеют более прочные связи и более высокие температуры плавления, что указывает на более сложную структуру, чем молекулярная. Если рассматривать все аллотропные модификации, то некоторые из них имеют атомную решетку.
• Выбираем фосфор (учитывая аллотропные модификации, такие как красный и черный фосфор).

4. Азот (N)

• Простое вещество азот (N₂) при обычных условиях является газом и имеет молекулярную структуру. В твёрдом состоянии (при очень низких температурах) он образует молекулярную кристаллическую решётку.
• Не выбираем азот.

5. Сера (S)

• Сера также имеет несколько аллотропных модификаций. Ромбическая и моноклинная сера состоят из циклических молекул S₈ и имеют молекулярную кристаллическую решётку. Пластическая сера имеет полимерное строение, но её также не всегда относят к веществам с "чисто атомной" решёткой в классическом понимании. Однако, как и в случае с фосфором, некоторые полимерные формы серы могут быть рассмотрены как имеющие атомную решетку.
• Выбираем серу (учитывая полимерные формы).

6. Углерод (C)

• Углерод образует несколько аллотропных модификаций, таких как алмаз и графит.
• Алмаз имеет атомную кристаллическую решётку, где каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами углерода.
• Графит также имеет слоистую атомную кристаллическую решётку (в слоях атомы связаны ковалентно, между слоями - слабые межмолекулярные силы).
• Выбираем углерод.

Итоговый список элементов, которые могут образовывать простые вещества с атомной кристаллической решёткой:

• Кремний
• Фосфор (красный и чёрный)
• Сера (пластическая)
• Углерод (алмаз, графит)

Ответ:

Кремний

Фосфор

Сера

Углерод