Номер 4, страница 114 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

4. Какие аллотропные модификации образует сера? Чем они отличаются друг от друга? Каким образом можно превратить кристаллическую серу в пластическую?

Какие аллотропные модификации образует сера?
Сера известна своей способностью образовывать множество аллотропных модификаций, различающихся по строению и свойствам. Наиболее важными и часто встречающимися являются:
1. Ромбическая сера (α-сера): это наиболее устойчивая модификация при нормальных условиях (комнатная температура и атмосферное давление). Она представляет собой хрупкие кристаллы лимонно-желтого цвета. Структурной единицей является коронообразная циклическая молекула $S_8$.
2. Моноклинная сера (β-сера): эта модификация устойчива в диапазоне температур от 95,6 °C до температуры плавления (около 119 °C). Она состоит из тех же молекул $S_8$, но они упакованы в кристаллической решетке по-другому, образуя светло-желтые игольчатые кристаллы. При охлаждении ниже 95,6 °C она медленно превращается в ромбическую.
3. Пластическая сера (γ-сера): это аморфная (некристаллическая) модификация. Она состоит из длинных полимерных цепей атомов серы ($S_n$), где $\text{n}$ может достигать нескольких тысяч. Пластическая сера имеет темно-коричневый цвет и обладает эластичностью, напоминая каучук. Эта форма нестабильна и со временем (в течение нескольких часов или дней) теряет эластичность и кристаллизуется, превращаясь в ромбическую серу.
Ответ: Сера образует несколько аллотропных модификаций, главные из которых — кристаллическая ромбическая, кристаллическая моноклинная и аморфная пластическая сера.

Чем они отличаются друг от друга?
Аллотропные модификации серы отличаются друг от друга как на микроскопическом уровне (строением), так и на макроскопическом (физическими свойствами).
Отличия в строении:
- Ромбическая и моноклинная сера являются кристаллическими веществами. Они обе построены из циклических молекул $S_8$. Разница между ними заключается в симметрии их кристаллических решеток: ромбическая сера имеет ромбическую кристаллическую решетку, а моноклинная — моноклинную.
- Пластическая сера, в отличие от них, является аморфным веществом. Ее структура представляет собой хаотично перепутанные длинные полимерные цепи атомов серы ($S_n$), а не упорядоченную решетку из отдельных молекул.
Отличия в физических свойствах:
- Внешний вид: Ромбическая сера — лимонно-желтые прозрачные кристаллы. Моноклинная — светло-желтые игольчатые кристаллы. Пластическая — темно-коричневая резиноподобная масса.
- Устойчивость: Ромбическая сера устойчива при температуре ниже 95,6 °C, моноклинная — в интервале 95,6–119 °C. Пластическая сера является метастабильной и самопроизвольно переходит в более устойчивую ромбическую форму.
- Плотность: Плотность ромбической серы (2,07 г/см³) выше, чем у моноклинной (1,96 г/см³).
- Растворимость: Кристаллические модификации хорошо растворяются в сероуглероде ($CS_2$), а пластическая сера практически нерастворима.
Ответ: Аллотропные модификации серы отличаются строением (разная кристаллическая решетка у ромбической и моноклинной, полимерные цепи у пластической) и вытекающими из него физическими свойствами (цвет, форма кристаллов, плотность, температурные интервалы устойчивости, растворимость).

Каким образом можно превратить кристаллическую серу в пластическую?
Превращение кристаллической серы в пластическую — это классический химический эксперимент, который демонстрирует аллотропию и влияние скорости охлаждения на структуру вещества. Процесс выполняется следующим образом:
1. Нагревание и плавление. Кристаллическую серу (обычно в виде порошка) помещают в термостойкую пробирку и осторожно нагревают над пламенем горелки. При температуре около 115 °C сера плавится, превращаясь в подвижную, светло-желтую жидкость.
2. Полимеризация. Продолжают нагревание расплава. При температуре около 160-180 °C жидкость резко густеет и темнеет до красно-коричневого цвета. Этот процесс связан с тем, что циклические молекулы $S_8$ разрываются и соединяются в длинные полимерные цепи, что и вызывает резкое увеличение вязкости.
3. Закалка. Полученный вязкий расплав серы быстро выливают тонкой струйкой в стакан с холодной водой. При таком резком охлаждении (закалке) длинные полимерные цепи не успевают перестроиться и образовать упорядоченную кристаллическую структуру. Они застывают в хаотичном, аморфном состоянии, образуя эластичную, похожую на резину массу — пластическую серу.
Ответ: Чтобы превратить кристаллическую серу в пластическую, необходимо расплавить ее, нагреть расплав до состояния высокой вязкости (выше 160 °C) для образования полимерных цепей, а затем быстро охладить (закалить), вылив его в холодную воду.