bg‑gold

Właściwości fizyczne widoczne gołym okiem

Podstawowymi cechami, które należy rozpatrywać podczas określania rodzaju wiązania w substancji są jej właściwości fizyczne, na przykład kolor, wytrzymałość mechaniczna, charakterystyczny połysk lub jego brak.

Substancje o wiązaniach metalicznychwiązanie metalicznewiązaniach metalicznych (metale i stopy) mają barwę srebrzystą (z wyjątkiem złota i miedzi) i charakterystyczny metaliczny połysk. Posiadają jednak zróżnicowaną twardość. O ile sód jest metalem miękkim, to już żelazo, czy tytan charakteryzują się dużą twardością. Należy być ostrożnym przy jednoznacznym określaniu rodzaju wiązania na podstawie wyglądu zewnętrznego, ponieważ metaliczny połysk charakterystyczny dla metali i stopów jest również charakterystyczny dla grafitu. W graficie w przeciwieństwie do metali występują jednak wiązania kowalencyjne, a nie metaliczne.

R1UB6qFVI0bE2
Zdjęcie numer 1 przedstawia grafit, srebrzystoszary, połyskliwy minerał będący odmianą alotropową węgla. Zdjęcie numer 2 prezentuje formę krystaliczną tytanu, srebrzystobiałego, błyszczącego pierwiastka.

Z kolei substancje o wiązaniach jonowychwiązanie jonowewiązaniach jonowych mają zróżnicowaną barwę. Związki te posiadają tendencję do tworzenia kryształów o dość dużej wytrzymałości mechanicznej. Stąd też, aby odróżnić je od pozostałych substancji należy brać pod uwagę również inne właściwości. Wśród interesujących substancji o wiązaniu jonowym, który wyglądem może przypominać metale jest piryt, czyli disiarczek żelaza (FeS2).

RvRtWxscWFGzA
Piryt określany jest mianem „złota głupców”, ponieważ wyglądem przypomina złoto.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
bg‑gold

Rozpuszczalność w wodzie

bg

Do rozpuszczalnych substancji w rozpuszczalnikach polarnych (na przykład w wodzie) zalicza się związki zawierające wiązania jonowe. Związki o wiązaniach kowalencyjnych niespolaryzowanych nie rozpuszczają się zazwyczaj w rozpuszczalnikach polarnych, są natomiast rozpuszczalne w cieczach niepolarnych (organicznych), takich jak benzen i czterochlorek węgla.

Niektóre substancje o wiązaniach kowalencyjnych niespolaryzowanychwiązanie kowalencyjne niespolaryzowanewiązaniach kowalencyjnych niespolaryzowanych, na przykład  diament lub SiO2 nie rozpuszczają się w żadnym z rozpuszczalników. Ta sama cecha dotyczy substancji o wiązaniach metalicznych. Istnieją również substancje o wiązaniach kowalencyjnych niespolaryzowanych, które dobrze się rozpuszczają. Przykładem jest cząsteczka Br2, która rozpuszczona w wodzie tworzy roztwór wody bromowej.

bg‑gold

Przewodnictwo elektryczne

bg

Dobre przewodniki prądu elektrycznego

Jeżeli substancja przewodzi prąd elektryczny w stanie stopionym lub w roztworze wodnym to oznacza to, że jest to związek jonowy. Wynika to z faktu, że za przepływ prądu odpowiedzialne są jony mające swobodę ruchu. Jeżeli natomiast substancja przewodzi prąd elektryczny w postaci stałej, to występują w niej wiązania metaliczne. Obecne w wiązaniu wolne elektrony przenoszą ładunek elektryczny. Mechanizm przewodzenia prądu jest jednak odmienny do przewodników jonowych.

Złe przewodniki prądu elektrycznego

Substancje o wiązaniach kowalencyjnych są izolatorami – nie przewodzą prądu elektrycznego. Wynika to z faktu, że w żadnym ze stanów skupienia (stałym, ciekłym i gazowym) substancja nie zawiera ładunków elektrycznych. Wśród substancji o wiązaniu kowalencyjnym, która przewodzi prąd wyjątek stanowi grafit oraz fosfor czarny.

bg‑gold

Temperatura topnienia

bg

Niskie temperatury topnienia

Temperatura topnienia określa kiedy substancja przechodzi ze stanu stałego w stan ciekły. Niskie temperatury topnienia są charakterystyczne dla substancji, które posiadają wiązania kowalencyjne i tworzą kryształy cząsteczkowe. Wśród takich substancji można wymienić m.in. helowce w stałym stanie skupienia, węglowodory (np. etan), cząsteczki związków chemicznych (np. SiH4).

Wzór/nazwa

Temperatura topnienia °C

H2O (lód)

0

SiH4

-185

C2H6 (etan)

-183

Wysokie temperatury topnienia

Aby stopić substancję jonową należy dostarczyć znacznej energii, która zniszczy jej sieć krystaliczną. Z tego względu substancje jonowej posiadają wysokie temperatury topnienia i wrzenia. Większymi temperaturami topnienia i wrzenia charakteryzują się substancje o wiązaniach kowalencyjnych, które tworzą kryształy kowalencyjne np. diament, krzem.

Wysoka temperatura topnienia to również cecha niektórych substancji o wiązaniu metalicznym. Chociaż wśród metali temperatury topnienia są zróżnicowane to istnieją metale o szczególnie wysokich wartościach temperaturach topnienia i wrzenia. Przykładem może być wolfram – metal, którego temperatura topnienia jest wyższa niż wielu substancji kowalencyjnych.

R59vrKpnDX5HY1
Wykres kolumnowy. Lista elementów:
  • 1. zestaw danych:
    • Nazwa substancji: Bor
    • Temperatura topnienia [[°C]]: 2100
  • 2. zestaw danych:
    • Nazwa substancji: Fosfor czarny
    • Temperatura topnienia [[°C]]: 610
  • 3. zestaw danych:
    • Nazwa substancji: Diament
    • Temperatura topnienia [[°C]]: 3500
  • 4. zestaw danych:
    • Nazwa substancji: Azotek boru
    • Temperatura topnienia [[°C]]: 2900
  • 5. zestaw danych:
    • Nazwa substancji: Wolfram
    • Temperatura topnienia [[°C]]: 3400
Wykres słupkowy przedstawiający temperaturę topnienia w stopniach Celsjusza wybranych substancji.
bg‑gold

Podsumowanie

bg

Należy pamiętać, że poznanie charakterystycznych cech substancji wymaga wykonania wielu doświadczeń i niekiedy długotrwałej obserwacji. Dlatego należy być ostrożnym przy dokonywaniu charakterystyki badanych substancji i określeniu rodzaju wiązań, jakie w nich występują tylko na podstawie jednej właściwości. Ponadto należy pamiętać, że wiązania nie muszą być w 100% kowalencyjne lub w 100% jonowe. Istnieją również wiązania o charakterze pośrednim.

1
Polecenie 1

Wypisz te właściwości, które Twoim zdaniem są charakterystyczne dla srebra, które znajduje zastosowanie w jubilerstwie. Na tej podstawie spróbuj określić rodzaj wiązania jakie występuje w srebrze.

R1UYPCGAFZo1K1
Fotografia przedstawiająca srebrny łańcuszek ze srebrną przywieszką w kształcie serca złożonego z listków i kwiatów.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
RHVaMyL7WVYk9
(Uzupełnij).
1
Symulacja 1

Przeanalizuj poniższą symulację i sprawdź, czy na podstawie takich właściwości fizycznych jak rozpuszczalność w wodzie, przewodność cieplna i temperatura topnienia jesteś w stanie przewidzieć typ wiązania chemicznego występującego w badanej substancji. Następnie rozwiąż poniższe ćwiczenia i sprawdź ile zapamiętałeś.

Przeanalizuj opis symulacji i sprawdź, czy na podstawie takich właściwości fizycznych jak rozpuszczalność w wodzie, przewodność cieplna i temperatura topnienia jesteś w stanie przewidzieć typ wiązania chemicznego występującego w badanej substancji. Następnie rozwiąż poniższe ćwiczenia i sprawdź ile zapamiętałeś.

RZxk5HxJT4Ai6
W symulacji zaprezentowano doświadczenie sprawdzające rozpuszczalność wybranych substancji poprzez umieszczenie ich próbek w zlewce z wodą. Pierwsza z nich, diament, nie uległa rozpuszczeniu, druga będąca próbką tytanu również nie rozpuściła się, ostatnia czyli chlorek sodu rozpuścił się. Następnie zbadano przewodność elektryczną wyżej wymienionych substancji poprzez włączenie ich do obwodu elektrycznego zawierającego żarówkę. W przypadku diamentu żarówka nie zapaliła się. Włączenie do obwodu tytanu spowodowało zapalenie żarówki, podobną obserwację poczyniono dla roztworu chlorku sodu. Ostatnia z badanych właściwości, temperatura topnienia została określona za pośrednictwem umieszczenia wybranych substancji w specjalnym naczyniu oraz doprowadzenia do ich stopienia przy jednoczesnej kontroli temperatury. Dla diamentu uzyskano wynik 3500 stopni Celsjusza, dla tytanu 1668 stopni Celsjusza, zaś dla chlorku sodu 801 stopni Celsjusza.
Symulacja interaktywna pt. „Czy na podstawie właściwości substancji można określić typ wiązania w cząsteczce?”
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Podpowiedźgreenwhite
R8RfNoiaEtv68
Ćwiczenie 1
Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.
R1GNvsILjqI5y
Ćwiczenie 2
Dopasuj poniższe wyrazy w odpowiednie luki, tak aby powstały zdania prawdziwe. To jest 1. trzeci_niepoprawny, 2. pierwszy_poprawny, 3. drugi_porawny a to 1. trzeci_niepoprawny, 2. pierwszy_poprawny, 3. drugi_porawny element
R10dQPHNVMrfj
Ćwiczenie 3
Łączenie par. Oceń prawdziwość zdań. Zaznacz ,,Prawda'', jeśli zdanie jest prawdziwe, lub ,,Fałsz'', jeśli jest fałszywe.. Wskutek wprowadzenia srebra do probówki z siarczanem(VI) miedzi, roztwór odbarwia się.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Substancje zawierające wiązanie jonowe rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Mangan wypiera z roztworu azotanu(V) srebra srebro, co widoczne jest przez zmianę zabarwienia roztworu na kolor jasnoróżowy.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.