Простые вещества. Простые и сложные вещества — Гипермаркет знаний

Органические и неорганические вещества;
> распознавать металлы и неметаллы;
> определять металлические и неметаллические элементы по их расположению в периодической системе Д. И. Менделеева; понять, почему все металлы похожи по свойствам.

Атомы в обычных условиях не могут долго существовать поодиночке. Они способны соединяться с такими же или другими атомами, что обуславливает большое разнообразие в мире веществ.

Вещество, образованное одним химическим элементом, называется простым, а вещество, образованное несколькими элементами, - сложным, или химическим соединением.

Простые вещества

Простые вещества делят на металлы и неметаллы. Такую классификацию простых веществ предложил выдающийся французский ученый A.Л. Лавуазье в конце XVIII в. Химические элементы, от которых происходят металлы, называют металлическими, а те, которые образуют неметаллы, -
неметаллическими. В длинном варианте системы Д. И. Менделеева (форзац II) они разграничены ломаной линией. Металлические элементы находятся слева от нее; их значительно больше, чем неметаллических.

Это интересно

Простые вещества 13 элементов - Au, Ag, Cu, Hg, Pb, Fe, Sn, Pt, S, С, Zn, Sb и As были известны еще в древности.

Каждый из вас может, не задумываясь, назвать несколько металлов (рис. 36). Они отличаются от остальных веществ особым «металлическим» блеском. Эти вещества имеют много общих свойств.

Рис. 36. Металлы

Металлы в обычных условиях являются твердыми веществами (только ртуть - жидкость), хорошо проводят электрическии ток и теплоту, имеют в основном высокие температуры плавления (свыше 500 °С).

Рис. 37. Упрощенная модель внутреннего строения металла

Они пластичны; их можно ковать, вытягивать из них проволоку.

Благодаря своим свойствам металлы уверенно вошли в жизнь людей. Об их огромном значении свидетельствуют названия исторических эпох: медный век, бронзовый1 век, железный век.

Сходство металлов обусловлено их внутренним строением.

Строение металлов. Металлы - кристаллические вещества. Кристаллы в металлах намного мельче, чем кристаллы сахара или поваренной соли, и увидеть их невооруженным глазом невозможно.

Молекула - электронейтральная частица, состоящая из двух или большего числа соединенных атомов.

В каждой молекуле атомы соединены между собой достаточно прочно, а молекулы друг с другом в веществе - очень слабо. Поэтому вещества молекулярного строения имеют невысокие температуры плавления и кипения.

Кислород и озон являются молекулярными веществами. Это простые вещества Оксигена. Молекула кислорода содержит два атома Оксигена, а молекула озона - три (рис. 39).

Рис. 39. Модели молекул

He только Оксиген, но и многие другие элементы образуют по два и более простых веществ. Поэтому простых веществ в несколько раз больше, чем химических элементов .

Названия простых веществ.

Большинство простых веществ называют так, как и соответствующие элементы. Если названия разные, то они приведены в периодической системе, причем название простого вещества расположено ниже названия
элемента (рис. 40).

Назовите простые вещества элементов Гидргена, Лития, Магния, Нитрогена.

1 Термин «молекула» происходит от латинского слова moles (масса), уменьшительного суффикса cula и в переводе означает «маленькая масса».

Названия простых веществ записывают внутри предложения с маленькой буквы.

Рис. 40. Клетка периодической системы

Сложные вещества (химические соединения)

Соединение атомов разных химических элементов порождает множество сложных веществ (их в десятки тысяч раз больше, чем простых).

Существуют сложные вещества с молекулярным, атомным и ионным строением. Поэтому их свойства очень разные.

Молекулярные соединения в основном летучи, нередко имеют запах. Температуры их плавления и кипения значительно ниже, чем соединений с атомным или ионным строением.

Молекулярным веществом является вода. Молекула воды состоит из двух атомов Гидрогена и одного атома Оксигена (рис. 41).

Рис. 41. Модель молекулы воды

Молекулярное строение имеют угарный и углекислый газы , сахар, крахмал, спирт, уксусная кислота и др. Количество атомов в молекулах сложных веществ может быть разным - от двух атомов до сотен и даже тысяч.

Некоторые соединения имеют атомное строение.

Одним из них является минерал кварц, главная составляющая песка. В нем содержатся атомы Силиция и Оксигена (рис. 42).

Рис. 42. Модель соединения атомного строения (кварца)

Существуют также ионные соединения. Это - поваренная соль, мел, сода, известь, гипс и многие другие. Кристаллы поваренной соли состоят из положительно заряженных ионов Натрия и отрицательно заряженных ионов Хлора (рис. 43). Каждый такой ион образуется из соответствующего атома (§ 6).

Рис. 43. Модель ионного соединения (поваренной соли)

Это интересно

В молекулах органических соединений, кроме атомов Карбона, содержатся, как правило, атомы Гидрогена, нередко - атомы Оксигена, иногда - некоторых других элементов.

Взаимное притяжение многих противоположно заряженных ионов обуславливает существование ионных соединений.

Ион, образовавшийся из одного атома, называют простым, а ион, который образовался из нескольких атомов, - сложным.

Положительно заряженные простые ионы существуют для металлических элементов, а отрицательно заряженные - для неметаллических элементов.

Названия сложных веществ.

В учебнике до сих пор приводились технические или бытовые названия сложных веществ. Кроме того, вещества имеют и химические названия. Например, химическое название поваренной соли - натрий хлорид, а мела - кальций карбонат. Каждое такое название состоит из двух слов. Первым словом является название одного из элементов, которыми образовано вещество (оно пишется с маленькой буквы), а второе происходит от названия другого элемента.

Органические и неорганические вещества.

Раньше органическими веществами называли те вещества, которые содержатся в живых организмах. Это белки, жиры, сахар, крахмал, витамины , соединения, придающие цвет, запах, вкус овощам и фруктам, и др. Co временем ученые начали получать в лабораториях подобные по составу и свойствам вещества, которых нет в природе. Сейчас органическими веществами называют соединения Карбона (за исключением угарного и углекислого газов, мела, соды, некоторых других).

Большинство органических соединений способны гореть, а при нагревании в отсутствие воздуха обугливаются (уголь почти полностью состоит из атомов Карбона).

К неорганическим веществам принадлежат остальные сложные вещества, а также все простые. Они составляют основу минерального мира, т. е. содержатся в почве, минералах, горных породах, воздухе, природной воде. Кроме того, неорганические вещества есть и в живых организмах.

Материал параграфа обобщен в схеме 6.

Лабораторный опыт № 2

Ознакомление с веществами различных типов

Вам выданы такие вещества (вариант укажет учитель):

вариант I - сахар, кальций карбонат (мел), графит, медь;
вариант II - парафин, алюминий, сера, натрий хлорид (поваренная соль).

Вещества находятся в банках с этикетками.

Внимательно рассмотрите вещества, обратите внимание на их названия. Определите среди них простые (металлы, неметаллы) и сложные вещества, а также органические и неорганические.

Внесите в таблицу название каждого вещества и укажите его тип, записав в соответствующих столбцах знак «+».

Выводы

Вещества бывают простыми и сложными, органическими и неорганическими.

Простые вещества делят на металлы и неметаллы, а химические элементы - на металлические и неметаллические.

Металлы имеют немало общих свойств благодаря сходству их внутреннего строения.

Неметаллы состоят из атомов или молекул и по своим свойствам отличаются от металлов.

Сложные вещества (химические соединения) имеют атомное, молекулярное или ионное строение.

Почти все соединения Карбона принадлежат к органическим веществам, а остальные соединения и простые вещества - к неорганическим веществам.

?
56. Какое вещество называют простым, а какое - сложным? Какие ти­пы простых веществ существуют и как называют соответствующие элементы?

57. По каким физическим свойствам металл можно отличить от неметалла?

58. Дайте определение молекулы. Чем отличается молекула простого вещества от молекулы сложного вещества?
59. Заполните пропуски, вставив в соответствующих падежах слова «Нитроген» или «азот», и объясните свой выбор:
а) ... - газ, которого в воздухе содержится наибольшее количество;
б) молекула... состоит из двух атомов...;
в) соединения... попадают в растения из почвы;
г)... плохо растворяется в воде.

60. Заполните пропуски, вставив слова «элемент», «атом» или «молекула» в соответствующем падеже и числе:
а)... белого фосфора содержит четыре... Фосфора;
б) в воздухе есть... углекислого газа;
в) золото - простое вещество... Аурума.

Все, что окружает нас, имеет свою физическую и химическую природу. Что называют веществом и какие виды его существуют? Оно представляет собой физическую субстанцию, обладающую специфическим химическим составом. На латыни слово «вещество» обозначается термином Substantia, которое также часто используют ученые. Что же оно собой представляет?

На сегодняшний день известно более 20 млн различных веществ. В воздухе присутствуют всевозможные газы, в океане, морях и реках - вода с минералами и солями. Твердый поверхностный слой нашей планеты состоит из многочисленных горных пород. Огромное количество различных веществ присутствует в любом живом организме.

Общие понятия

В современной химии вещество, определение которого понимают как обладает массой покоя. Оно состоит из элементарных частиц либо квазичастиц. Неотъемлемым признаком любого вещества является его масса. Как правило, при сравнительно низких плотностях и температурах в его составе чаще всего встречаются такие элементарные частицы, как электроны, нейтроны и протоны. Из последних двух состоят атомные ядра. Все эти элементарные частицы образуют такие субстанции, как молекулы и кристаллы. По сути своей, их атомное вещество (атомы) состоит из электронов, протонов и нейтронов.

С точки зрения биологии «вещество» - понятие материи, которая образует ткани любых организмов. Оно входит в состав органелл, которые имеются в клетках. В общем смысле «вещество» - это форма материи, из которой образуются все физические тела.

Свойства вещества

Свойствами вещества называют набор объективных характеристик, определяющих индивидуальность. Они позволяют различать одну субстанцию от другой. Наиболее характерные физико-химические свойства вещества:

Плотность;

Температуры кипения и плавления;

Термодинамические характеристики;

Химические свойства;

Значения кристаллической структуры.

Все перечисленные параметры представляют собой неизменяющиеся константы. Поскольку все вещества отличаются друг от друга, они обладают определенными Что подразумевают под этим понятием? Свойствами вещества называют его особенности, определяемые измерением или наблюдением, без трансформации его в другую субстанцию. Важнейшими из них являются:

Агрегатное состояние;

Цвет и блеск;

Наличие запаха;

Нерастворимость или растворимость в воде;

Температура плавления и кипения;

Плотность;

Электропроводность;

Теплопроводность;

Твердость;

Хрупкость;

Пластичность.

Для характерно еще такое физическое свойство, как форма. Цвет, вкус, запах определяют визуально и при помощи органов чувств. Такие физические параметры, как плотность, температура плавления и кипения, электропроводность вычисляют с помощью различных измерений. Сведения о физических свойствах большинства веществ представлены в специальных справочниках. Они зависят от агрегатного состояния субстанции. Так, плотность воды, льда и пара совершенно различна. Кислород в газообразном состоянии бесцветный, а в жидком - имеет голубой оттенок. Благодаря отличиям физических свойств можно различить множество веществ. Так, медь - единственный металл, имеющий красноватый оттенок. Только имеет соленый вкус. В большинстве случаев, чтобы определить вещество, необходимо учитывать несколько известных его свойств.

Отношение понятий

Многие люди смешивают понятия «химический элемент», «атом», «простое вещество». На самом деле они различаются между собой. Так, атом - это конкретное понятие, поскольку он существует реально. Химический элемент - абстрактное (собирательное) определение. В природе он существует только в виде связанных или свободных атомов. Другими словами, он представляет собой простое или сложное вещество. У каждого химического элемента есть свое условное обозначение - знак (символ). В некоторых случаях он выражает и состав простого вещества (В, С, Zn). Но нередко этот символ обозначает только химический элемент. Это наглядно демонстрирует формула кислорода. Так О - это всего лишь химический элемент, а простое вещество кислород обозначается формулой О 2 .

Существуют и другие отличия между этими понятиями. Следует различать характеристики (свойства) простых веществ, представляющих собой совокупность частиц, и химического элемента, являющегося атомом определенного вида. Есть определенные отличия и в названиях. Чаще всего обозначение химического элемента и простого вещества совпадает. Однако есть и исключения из этого правила.

Классификация веществ

Что называют веществом с точки зрения науки? Количество различных субстанций очень велико. Природное вещество, определение которого связано с его натуральным происхождением, может быть органическим или неорганическим. Многие соединения человек научился синтезировать искусственно. Определение «вещество» подразумевает разделение на простые (индивидуальные) субстанции и смеси. Отношение к классификации зависит от того, какое их количество в него входит.

Определение простого вещества понимает абстрактное понятие, которое означает набор атомов, соединенных между собой по определенным физико-химическим законам. Несмотря на это граница между ним и смесью весьма расплывчата, поскольку некоторые субстанции имеют непостоянный состав. Для них даже еще не предложена точная формула. В силу того, что для простого вещества достижима только конечная его чистота, это понятие остается абстракцией. Иными словами, в любом из них имеется смесь химических элементов, в которой преобладает одно. Зачастую чистота субстанции непосредственным образом влияет на ее свойства. В общем смысле простое вещество построено из атомов одного химического элемента. Например, в молекуле газа кислорода содержится по 2 одинаковых атома (О 2).

Что называют веществом сложным? Такое химическое соединение включает в себя различные атомы, составляющие молекулы. Иногда его называют смешанной химической субстанцией. Сложными веществами называют смеси, молекулы которых образуются из атомов двух и более элементов. Так, например, в молекуле воды есть один атом кислорода и 2 водорода (Н 2 О). Понятию сложного вещества отвечает молекула, содержащая различные химические элементы. Таких субстанций намного больше, чем простых. Они могут быть натуральными и искусственными.

Простые и понятие которых в некоторой степени условны, отличаются своими свойствами. Так, например, титан становится прочным только тогда, когда он будет избавлен от атомов кислорода до меньше сотой доли процента. Сложное и простое вещество, химическое определение которого немного сложно для восприятия, может быть двух видов: неорганическое и органическое.

Неорганические вещества

К неорганическим относятся все химические соединения, не содержащие углерода. В эту группу входят и некоторые вещества, в составе которых есть этот элемент (цианиды, карбонаты, карбиды, оксиды углерода и несколько других веществ). Они не имеют характерного для органических субстанций скелета. Назвать вещество по формуле может каждый благодаря периодической системе Менделеева и школьному курсу химии. Все они обозначаются латинскими буквами. Что называют веществом в этом случае? Все неорганические субстанции делятся на такие группы:

Простые вещества: металлы (Mg, Na, Ca); неметаллы (P, S); благородные газы (He, Ar, Xe); амфотерные вещества (Al, Zn, Fe);

Сложные: соли, оксиды, кислоты, гидроксиды.

Органические вещества

Определение органических веществ довольно простое. К этим субстанциям относят химические соединения, в составе которых имеется углерод. Этот класс веществ является самым обширным. Правда, в этом правиле существуют и исключения. Так, к органическим веществам не относятся: оксиды углерода, карбиды, карбонаты, угольная кислота, цианиды и тиоцианаты.

Ответ на вопрос "назовите включает целый ряд сложных соединений. К ним относятся: амины, амиды, кетоны, ангидриды, альдегиды, нитрилы, карбоновые кислоты, сераорганические соединения, углеводороды, спирты, простые и сложные эфиры, аминокислоты.

К основным классам биологических органических веществ относят липиды, белки, нуклеиновые кислоты, углеводы. Они, помимо углерода, имеют в своем составе водород, кислород, фосфор, серу, азот. Какие характерные черты у органических веществ? Их многообразие и разнообразие строения объясняется особенностями атомов углерода, которые способны образовывать прочные связи при соединении в цепочки. Благодаря этому получаются очень устойчивые молекулы. Атомы углерода образуют зигзагообразную цепь, которая является характерной особенностью органических веществ. При этом строение молекул прямо влияет на химические свойства. Углерод в органических веществах может объединяться в открытые и циклические (замкнутые) цепи.

Агрегатные состояния

Определение «вещество» в химии не дает развернутого понятия о его агрегатных состояниях. Они различаются той ролью, которую играет в их существовании взаимодействие молекул. Различают 3 агрегатных состояния вещества:

Твердое, в котором молекулы плотно соединены. Между ними устанавливается сильное притяжение. В твердом состоянии молекулы вещества не способны двигаться свободно. Они могут совершать только колебательные движения. Благодаря этому твердые вещества прекрасно сохраняют свою форму и объем.

Жидкое, при котором молекулы более свободны и могут передвигаться с одного места на другое. Благодаря таким свойствам любые жидкости могут принимать форму сосуда и перетекать.

Газообразное, в котором элементарные частицы вещества двигаются свободно и хаотично. Молекулярные связи в этом состоянии настолько слабы, что они могут далеко находиться друг от друга. В газообразном состоянии вещество способно заполнять собой большие объемы.

На примере воды очень просто понять разницу между льдом, жидкостью и паром. Все эти агрегатные состояния не относятся к индивидуальным характеристикам химического вещества. Они соответствуют только состояниям существования субстанции, зависящим от внешних физических условий. Именно поэтому воде нельзя однозначно приписать признак жидкости. При изменении внешних условий многие химические вещества переходят из одного агрегатного состояния в другое. В ходе этого процесса обнаруживаются промежуточные (пограничные) типы. Самым известным из них является аморфное состояние, называемое стеклообразным. Такое определение «вещество» в химии связано с его строением (в переводе с греческого amorphos - бесформенный).

В физике рассматривается еще одно агрегатное состояние, называемое плазмой. Оно полностью или частично ионизировано и характеризуется одинаковой плотностью отрицательных и положительных зарядов. Иными словами: плазма электронейтральна. Это состояние вещества возникает только при предельно высоких температурах. Иногда они достигают тысячи кельвинов. По некоторым своим свойствам плазма является противоположностью газу. Последний обладает низкой электрической проводимостью. Газ состоит из частиц, которые подобны друг другу. При этом они редко сталкиваются. Плазма обладает высокой электрической проводимостью. Она состоит из элементарных частиц, различающихся электрическим зарядом. Они постоянно взаимодействуют друг с другом.

Существуют также такие промежуточные состояния вещества, как и полимер (высокоэластичный). В связи с наличием этих переходных форм специалисты часто используют более широко понятие «фаза». При определенных условиях, достаточно отличающихся от обычных, некоторые вещества переходят в особые состояния, например, сверхпроводящее и сверхтекучее.

Кристаллы

Кристаллы относятся к твердым веществам, имеющим естественную форму правильных многогранников. Она основана на их внутренней структуре и зависит от расположения составляющих его атомов, молекул и ионов. В химии она называется кристаллической решеткой. Такая структура индивидуальна для каждого вещества, поэтому она является одним из основных физико-химических параметров.

Расстояния между частицами, составляющими кристаллы, называют параметрами решетки. Они определяются с помощью физических методов структурного анализа. Нередко твердые вещества имеют более одной формы кристаллической решетки. Такие структуры называются полиморфными модификациями. Среди простых веществ распространены ромбическая и моноклинная форма. К таким веществам относят графит, алмаз, серу, представляющие гексагональную и кубическую модификации углерода. Данная форма отмечается и у сложных веществ, таких как кварц, кристобалит, тридимит, которые являют собой модификации диоксида кремния.

Вещество как форма материи

Несмотря на то что по своему значению понятия «вещество» и «материя» очень близки, они не являются полностью равнозначными. Это утверждают многие ученные. Так, при упоминании термина «материя» чаще всего подразумевают грубую, инертную и мертвую действительность, подверженную господству механических законов. Под определением «вещество» больше понимают материал, который, благодаря своей форме, вызывает мысль о жизненной пригодности и оформленности.

Сегодня ученные считают материю объективной реальностью, которая существует в пространстве и изменяется во времени. Она может быть представлена в двух формах:

Первая обладает волновой природой. К ней относятся невесомость, проницаемость, непрерывность. Она может распространяться со скоростью света.

Вторая - корпускулярная, обладающая массой покоя. Она состоит из элементарных частиц, отличающихся своей локализацией. Она малопроницаема или непроницаема и не может распространяться со скоростью света.

Первую форму существования материи называют полем, а вторую - веществом. У них много общего, ведь даже электроны обладают свойствами частицы и волны. Они проявляются на уровне микромира. Именно поэтому разделение на поле и вещество очень удобно.

Единство вещества и поля

Ученные давно установили, что чем массивнее и крупнее элементарная частица вещества, тем резче выражается ее индивидуальность и отграниченность. При этом ярче видна противоположность между веществом и полем, которое характеризуется непрерывностью. Чем меньше элементарные частицы вещества, тем меньше его масса. В этом случае противопоставление его с полем становится более сложным. В различных микроволнениях оно вообще теряет смысл, поскольку разные элементарные частицы - это кванты, возбужденные состояниями различных полей (электромагнитного - фотоны, ядерного - мезоны).

Единство вещества и поля и отсутствие четкой границы между ними выражается в том, что в определенных условиях частицы возникают за счет поля, а других случаях - наоборот. Наглядным примером тому может служить такое явление, как аннигиляция (явление превращения элементарных частиц). Любое вещественное тело - это устойчивое целое, возможное благодаря связи его элементов через поля.

Простые и сложные вещества. Химический элемент

Об атомах и химических элементах

В химии кроме терминов "атом ” и "молекула ” часто употребляется понятие "элемент ”. Что общего и чем эти понятия различаются?

Химический элемент – это атомы одного и того же вида. Так, например, все атомы водорода – это элемент водород; все атомы кислорода и ртути – соответственно элементы кислород и ртуть.

В настоящее время известно более 107 видов атомов, то есть более 107 химических элементов. Нужно различать понятия "химический элемент”, "атом” и "простое вещество”

Простые и сложные вещества

По элементному составу различают простые вещества, состоящие из атомов одного элемента (H2, O2,Cl2, P4, Na, Cu, Au), и сложные вещества, состоящие из атомов разных элементов (H2O,NH3, OF2, H2SO4, MgCl2,K2SO4).

В настоящее время известно 115 химических элементов, которые образуют около 500 простых веществ.

Самородное золото - простое вещество.

Способность одного элемента существовать в виде различных простых веществ, отличающихся по свойствам, называется аллотропией . Например, элемент кислород O имеет две аллотропные формы - дикислород O2 и озон O3с различным числом атомов в молекулах.

Аллотропные формы элемента углерод C - алмаз и графит - отличаются строение их кристаллов.Существуют и другие причины аллотропии.

Аллотропные формы углерода:

графит:

алмаз:

Сложные вещества часто называют химическими соединениями, например оксид ртути(II) HgO (получается путем соединения атомов простых веществ - ртути Hg и кислорода O2), бромид натрия(получается путем соединения атомов простых веществ - натрия Na и брома Br2).

Итак, подытожим вышесказанное. Молекулы вещества бывают двух видов:

1. Простые – молекулы таких веществ состоят из атомов одного вида. В химических реакциях не могут разлагаться с образованием нескольких более простых веществ.

2. Сложные – молекулы таких веществ состоят из атомов разного вида. В химических реакциях могут разлагаться с образованием более простых веществ.

Различие понятий "химический элемент” и "простое вещество”

Отличить понятия "химический элемент” и "простое вещество” можно при сравнении свойств простых и сложных веществ. Например, простое вещество – кислород – бесцветный газ, необходимый для дыхания, поддерживающий горение. Мельчайшая частица простого вещества кислорода – молекула, которая состоит из двух атомов. Кислород входит также всостав оксида углерода (угарный газ) и воды. Однако, в состав воды и оксида углерода входит химически связанный кислород, который не обладает свойствами простого вещества, в частности он не может быть использован для дыхания. Рыбы, например, дышат не химически связанным кислородом, входящим в состав молекулы воды, а свободным, растворенным в ней. Поэтому, когда речь идет о составе каких – либо химических соединений, следует понимать, что в эти соединения входят не простые вещества, а атомы определенного вида, то есть соответствующие элементы.

При разложении сложных веществ, атомы могут выделяться в свободном состоянии и соединяясь, образовывать простые вещества. Простые вещества состоят из атомов одного элемента. Различие понятий «химический элемент» и «простое вещество» подтверждается и тем, что один и тот же элемент может образовывать несколько простых веществ. Например, атомы элемента кислорода могут образовать двухатомные молекулы кислорода и трехатомные – озона. Кислород и озон – совершенно различные простые вещества. Этим объясняется тот факт, что простых веществ известно гораздо больше, чем химических элементов.

Пользуясь понятием «химический элемент», можно дать такое определение простым и сложным веществам:

Простыми называют такие вещества, которые состоят из атомов одного химического элемента.

Сложными называют такие вещества, которые состоят из атомов разных химических элементов.

Отличие понятий «смесь» и «химическое соединение»

Сложные вещества часто называют химическими соединениями.

Осуществите переход по ссылке и просмотрите опыт взаимодействия простых веществ железа и серы.

Попробуйте ответить на вопросы:

1.Чем отличаются по составу смеси от химических соединений?

2. Сопоставьте свойства смесей и химических соединений?

3. Какими способами можно разделить на составляющие компоненты смеси и химического соединения?

4. Можно ли судить по внешним признакам об образовании смеси и химического соединения?

Сравнительная характеристика смесей и химических соединений

Задания для закрепления

I. Поработайте с тренажёрами

Тренажёр №1

Тренажёр №2

Тренажёр №3

II. Решите задание

Из предложенного списка веществ выпишите отдельно простые и сложные вещества:

NaCl, H2SO4, K, S8, CO2, O3, H3PO4, N2, Fe.

Объясните ваш выбор, в каждом из случаев.

III. Ответьте на вопросы

№1

Сколько простых веществ записано в ряду формул:

H2O, N2, O3, HNO3, P2O5, S, Fe, CO2, KOH.

№2

К сложным относятся оба вещества:

А) С (уголь) и S (сера);

Б) CO2 (углекислый газ)и H2O (вода);

В) Fe (железо) и CH4 (метан);

Г) H2SO4 (серная кислота) и H2 (водород).

№3

Выберите правильное утверждение:

Простые вещества состоят из атомов одного вида.

А) Верно

Б) Неверно

№4

Для смесей характерно то, что

А) Они имеют постоянный состав;

Б) Вещества в составе "смеси" не сохраняют свои индивидуальные свойства;

В) Вещества в "смесях" можно разделить физическими свойствами;

Г) Вещества в "смесях" можно разделить при помощи химической реакции.

№5

Для "химических соединений" характерно следующее:

А) Переменный состав;

Б) Вещества, в составе "химического соединения"можно разделить физическими способами;

В) Об образовании химического соединения можно судить по признакам химических реакций;

Г) Постоянный состав.

№6

В каком случае идёт речь о железе как о химическом элементе?

А) Железо - это металл, который притягивается магнитом;

Б) Железо входит с состав ржавчины;

В) Для железа характерен металлический блеск;

Г) В состав сульфида железа входит один атом железа.

№7

В каком случае идёт речь о кислороде как о простом веществе?

А) Кислород - это газ, поддерживает дыхание и горение;

Б) Рыбы дышат кислородом, растворённым в воде;

В) Атом кислород входит в состав молекулы воды;

Г) Кислород входит в состав воздуха.

Все вокруг нас состоит из каких-либо веществ. В зависимости от своего состава, они могут быть простыми и сложными. Но что это означает? Что такое простые вещества? Какими свойствами они обладают? Давайте это выясним.

Что такое простое вещество?

Разъяснения о веществах лучше всего начинать с понятия «атом». Это микроскопическая частица, обладающая конкретным размером, массой и другими свойствами. Каждый вид атома представляет определенный химический элемент. Но сами по себе они не могут существовать в природе и обязательно объединяются с другими атомами, формируя вещества.

Что такое простые вещества? Это структуры, образованные атомами одного вида элемента. При нормальных условиях они чаще всего являются твердыми, однако 11 из них пребывают в газообразном состоянии, а два - в жидком. В зависимости от того, какой тип связи образовался между атомами, их разделяют на две большие группы: металлы и неметаллы.

Понять, что такое простые вещества, иногда бывает затруднительно, ведь их названия могут совпадать с названиями химических элементов. Одинаково именуются: кислород, железо, медь, сера, фосфор и другие.

Свойства простых веществ

Основные качества, по которым характеризуют вещества:

• цвет;
• запах;
• твердость/мягкость;
• вязкость;
• растворимость;
• тепло- и электропроводность;
• магнитные свойства;
• температуры плавления и кипения и т. д.

Многие свойства веществ зависят от того, как и в каком количестве соединены их атомы. При этом может возникать аллотропия. Это явление, при котором одно простое химическое вещество существует в нескольких формах или модификациях. Так, атомы кислорода (О), объединяясь в пару, образуют О 2 или вещество кислород - прозрачного цвета, без запаха и вкуса. Если же объединятся три атома, то получится озон или О 3 - голубой газ с резким специфическим запахом.

Аллотропные модификации есть у селена, фосфора, водорода, кремния, сурьмы, олова, железа и других веществ. Формы могут переходить друг в друга при изменении температуры или давления. При этом существуют переходы обратимые, в которых вещество может вернуться к прежнему состоянию, и необратимые, в которых возврат уже невозможен.

Металлы

Простые вещества металлы характеризуются целым рядом общих свойств. Они в той или иной степени пластичны, а значит, поддаются ковке, растягиванию и сгибанию, не разрываясь и ломаясь. Самыми пластичными считаются золото, медь, серебро. А вот марганец, цинк или висмут сразу же ломаются при механическом воздействии.

Металлы хорошо проводят тепло и электричество. Наилучшим в этой области является серебро, хуже всего себя проявляет ртуть и висмут. Кстати, ртуть - единственный металл, который при нормальных условиях не твердый. Застывает она только при температуре -39 °C.

Другие представители этой группы простых веществ изначально твердые. Они переходят в жидкое состояние (плавятся) при определенных температурах, как правило, высоких. Так, франций плавится при 27 °C, свинец - при 1170 °C, алюминий - при 1554 °C, индий - при 156,6 °C , а вольфраму нужно целых 3410 °C.

Практически все металлы обладают блеском и серой окраской. Отличаются лишь их оттенки: у одних он темный и практически матовый, у других серебристо-белый и очень блестящий. Есть, конечно, и исключения. Например, золото и цезий окрашены в желтый, медь - в красноватый.

Неметаллы

Простых веществ неметаллов гораздо меньше. Их 118 известных элементов их образует только 22. Сходных черт между этими веществами тоже немного. Объединяет их в основном то, что они не принадлежат к металлам и не обладают характерным для них блеском (кроме йода и графита).

Все они имеют либо молекулярное, либо атомное строение. В первом случае неметаллы могут быть газами (хлор, азот, водород, кислород), твердыми телами (сера, фосфор, йод) или жидкостями (бром). Их атомы связаны тесно, а вот молекулы - нет. Поэтому такие вещества летучи, в твердом состоянии легко плавятся и крошатся.

Во втором случае они образованы длинными цепочками атомов. Их частицы связаны между собой очень тесно, поэтому вещества обладает твердостью, слабой пластичностью и летучестью, высокими температурами плавления и кипения. Графит, например, плавится только при 3800 °C, что выше, чем у самого тугоплавкого металла.

Фтор

Фтор - химический элемент под номером 9. В качестве простого вещества он является двухатомным газом (F 2) желтоватого оттенка. Он имеет ярко выраженный запах, который немного напоминает хлор.

Фтор является самым активным неметаллом. Он вступает в реакцию со всеми элементами, кроме неона и гелия. Он также реагирует с большинством существующих веществ, которые при этом загораются или взрываются. Даже вода в атмосфере наполненной фтором начинает гореть. Водород, соединяясь с фтором, взрывается и при минусовых температурах.

Элемент фтор содержится в зубной эмали и костях нашего организма. Он необходим нам ежедневно в количестве 2,5—3,5 мг. Вместе с тем газ фтор очень токсичен и агрессивен. Он способен вызывать раздражение слизистых и ожоги II степени.

Сера

Химический элемент сера как простое вещество тоже проявляет неметаллические свойства. Он образует огромное количество аллотропных модификаций, основные из которых это: моноклинная, ромбическая, пластическая.

В природе встречается в свободном виде, поэтому человек знаком с ней давно. В таком состоянии она часто образуется в местах вулканических извержений и геотермальных источников. Кроме того, входит в состав многих минералов, например, пиритов.

Многим сера известна как вещество светло-желтого цвета с жирным блеском и высокой хрупкостью. Это моноклинная сера, которую часто производят в виде порошка. При нагревании такого порошка до 160 °C он расплавляется и приобретает темно-коричневый цвет. Остывая, он вновь становится желтого цвета.

Если расплавленную коричневую массу опустить в воду, то образуется пластическая сера. Она похожа на резину или пластилин. В таком виде она отлично растягивается и формируется. Однако через несколько дней опять превращается в моноклинную серу, обладающую хрупкостью.

При высоких вулканических температурах вещество образует красивые полупрозрачные кристаллы. На их образования уходят несколько тысяч лет, поэтому в природе они встречаются нечасто.

При сильной влажности измельченная сера может самовозгораться. С хлоратами, нитратами, маслами и жирами она реагирует очень бурно, возгораясь или взрываясь. Сера хорошо горит на воздухе, образуя бесцветный сернистый газ, обладающий резким запахом.

В предыдущей главе было сказано, что образовывать связи друг с другом могут не только атомы одного химического элемента, но также атомы разных элементов. Вещества, образованные атомами одного химического элемента, называют простыми веществами, а вещества, образованные атомами разных химических элементов, — сложными. Некоторые простые вещества имеют молекулярное строение, т.е. состоят из молекул. Например, молекулярное строение имеют такие вещества, как кислород, азот, водород, фтор, хлор, бром, йод. Каждое из этих веществ образовано двухатомными молекулами, поэтому их формулы можно записать как O 2 , N 2 , H 2 , F 2 , Cl 2 , Br 2 и I 2 соответственно. Как можно заметить, простые вещества могут иметь одинаковое название с элементами, их образующими. Поэтому следует четко различать ситуации, когда речь идет о химическом элементе, а когда о простом веществе.

Нередко простые вещества имеют не молекулярное, а атомное строение. В таких веществах атомы могут образовывать друг с другом связи различных типов, которые подробно будут рассмотрены чуть позже. Веществами подобного строения являются все металлы, например, железо, медь, никель, а также некоторые неметаллы — алмаз, кремний, графит и т.д. Для данных веществ обычно характерно не только совпадение названия химического элемента с названием им образованного вещества, но также идентичны запись формулы вещества и обозначения химического элемента. Например, химические элементы железо, медь и кремний, имеющие обозначения Fe, Cu и Si, образуют простые вещества, формулы которых Fe, Cu и Si соответственно. Существует также небольшая группа простых веществ, состоящих из разрозненных атомов, никак не связанных между собой. Такие вещества являются газами, которые называют, ввиду их крайне низкой химической активности, благородными. К ним относятся гелий (Не), неон (Ne), аргон (Аr), криптон (Кr), ксенон (Хе), радон (Rn).

Поскольку только известных простых веществ насчитывается около 500, то логично вытекает вывод о том, что для многих химических элементов характерно явление, называемое аллотропией.

Аллотропия – явление, когда один химический элемент может образовывать несколько простых веществ. Разные химические вещества, образованные одним химическим элементом, называют аллотропными модификациями или аллотропами.

Так, например, химический элемент кислород может образовывать два простых вещества, одно и которых имеет название химического элемента – кислород. Кислород как вещество состоит из двухатомных молекул, т.е. формула его O 2 . Именно данное соединение входит в состав жизненно необходимого нам воздуха. Другой аллотропной модификацией кислорода является трехатомный газ озон, формула которого O 3 . Несмотря на то что и озон, и кислород образованы одним химическим элементом, их химическое поведение весьма различно: озон отличается намного большей активностью по сравнению с кислородом в реакциях с теми же веществами. Кроме того, данные вещества отличаются друг от друга по физическим свойствам уже как минимум из-за того, что молекулярная масса озона больше, чем у кислорода в 1,5 раза. Это приводит к тому, что его плотность в газообразном состоянии также больше в 1,5 раза.

Многие химические элементы склонны образовывать аллотропные модификации, отличающиеся друг от друга особенностями строения кристаллической решетки. Так, например, на рисунке 5, вы можете видеть схематичные изображения фрагментов кристаллических решеток алмаза и графита, которые являются аллотропными модификациями углерода.

Рисунок 5. Фрагменты кристаллических решеток алмаза (а) и графита (б)

Кроме того, углерод может иметь и молекулярное строение: такая структура наблюдается у такого типа веществ, как фуллерены. Вещества данного типа образованы молекулами углерода сферической формы. На рисунке 6 представлены 3D модели молекулы фуллерена с60 и футбольного мяча для сравнения. Обратите внимание на их интересное сходство.

Рисунок 6. Молекула фуллерена С60 (а) и футбольный мяч (б)

Сложные вещества - это вещества, которые состоят из атомов разных элементов. Они так же, как и простые вещества, могут иметь молекулярное и немолекулярное строение. Немолекулярный тип строения сложных веществ может быть более разнообразен, нежели у простых. Любые сложные химические вещества могут быть получены либо прямым взаимодействием простых веществ, либо последовательностью их взаимодействий друг с другом. Важно осознавать один факт, который заключается в том, что свойства сложных вещества как физические, так и химические сильно отличаются от свойств простых веществ, из которых они получены. Например, поваренная соль, имеющая форуму NaCl и представляющая собой бесцветные прозрачные кристаллы, может быть получена взаимодействием натрия, являющегося металлом с характерными для металлов свойствами (блеск и электропроводность), с хлором Cl 2 — газом желто-зеленого цвета.

Серная кислота H 2 SO 4 может быть образована серией последовательных превращений из простых веществ — водорода H 2 , серы S и кислорода O 2 . Водород — газ легче воздуха, образующий с воздухом взрывчатые смеси, сера — твердое вещество желтого цвета, способное гореть, и кислород — газ чуть тяжелее воздуха, в котором могут гореть многие вещества. Серная кислота, которая может быть получена из данных простых веществ, представляет собой тяжелую маслянистую жидкость, обладающая сильными водоотнимающими свойствами, из-за которых обугливает многие вещества органического происхождения.

Очевидно, что помимо индивидуальных химических веществ, бывают также и их смеси. Преимущественно именно смесями различных веществ образован мир вокруг нас: сплавы металлов, продукты питания, напитки, различные материалы, из которых состоят окружающие нас предметы.

Например, воздух, которым мы дышим, состоит в основном из азота N 2 (78%), жизненно необходимого нам кислорода (21%), оставшийся же 1% приходится на примеси других газов (углекислый газ, благородные газы и др.).

Смеси веществ разделяют на гомогенные и гетерогенные. Гомогенными смесями называют такие смеси, у которых нет границ раздела фаз. Гомогенными смесями являются смесь спирта и воды, сплавы металлов, раствор соли и сахара в воде, смеси газов и т.д. Гетерогенными смесями называют такие смеси, у которых имеется граница раздела фаз. К смесям такого типа можно отнести смесь песка и воды, сахара и соли, смесь масла и воды и др.

Вещества, из которых состоят смеси, называют компонентами.

Смеси простых веществ в отличие от химических соединений, которые могут быть получены из этих простых веществ, сохраняют свойства каждого компонента.

← Вернуться