В предишната глава беше казано, че не само атомите на един и същи химичен елемент могат да образуват връзки помежду си, но и атомите на различни елементи. Наричат ​​се вещества, образувани от атоми на един химичен елемент прости вещества, а веществата, образувани от атоми на различни химични елементи, са сложни. Някои прости вещества имат молекулярна структура, т.е. се състои от молекули. Например вещества като кислород, азот, водород, флуор, хлор, бром, йод имат молекулна структура. Всяко от тези вещества е образувано от двуатомни молекули, така че техните формули могат да бъдат записани съответно като O 2, N 2, H 2, F 2, Cl 2, Br 2 и I 2. Както можете да видите, простите вещества могат да имат същото име като елементите, които ги образуват. Следователно трябва ясно да се прави разлика между ситуациите, когато говорим за химичен елемент и кога за просто вещество.

Често простите вещества имат не молекулярна, а атомна структура. В такива вещества атомите могат да образуват различни видове връзки помежду си, които ще бъдат разгледани подробно малко по-късно. Вещества с подобна структура са всички метали, например желязо, мед, никел, както и някои неметали - диамант, силиций, графит и др. Тези вещества обикновено се характеризират не само със съвпадението на името на химичния елемент с неговото име образувано вещество, но записването на формулата на веществото и обозначението на химичен елемент също са идентични. Например химичните елементи желязо, мед и силиций, обозначени като Fe, Cu и Si, образуват прости вещества, чиито формули са съответно Fe, Cu и Si. Съществува и малка група прости вещества, състоящи се от изолирани атоми, които не са свързани по никакъв начин. Такива вещества са газове, които се наричат ​​благородни газове поради тяхната изключително ниска химическа активност. Те включват хелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe), радон (Rn).

Тъй като има само около 500 известни прости вещества, логичното заключение следва, че много химични елементи се характеризират с явление, наречено алотропия.

Алотропията е явление, при което един химичен елемент може да образува няколко прости вещества. Различни химични вещества, образувани от един химичен елемент, се наричат ​​алотропни модификации или алотропи.

Така например химичният елемент кислород може да образува две прости вещества, едното от които има името на химичния елемент - кислород. Кислородът като вещество се състои от двуатомни молекули, т.е. формулата му е O2. Именно това съединение е част от въздуха, от който се нуждаем за живота. Друга алотропна модификация на кислорода е триатомният газ озон, чиято формула е O 3 . Въпреки факта, че и озонът, и кислородът се образуват от един и същ химичен елемент, тяхното химично поведение е много различно: озонът е много по-активен от кислорода в реакции със същите вещества. Освен това тези вещества се различават едно от друго по физични свойствапоне поради факта, че молекулното тегло на озона е 1,5 пъти по-голямо от това на кислорода. Това води до факта, че неговата плътност в газообразно състояние също е 1,5 пъти по-голяма.

Много химични елементи са склонни да образуват алотропни модификации, които се различават една от друга в структурните характеристики на кристалната решетка. Така например на фигура 5 можете да видите схематични изображения на фрагменти от кристалните решетки на диамант и графит, които са алотропни модификации на въглерода.

Фигура 5. Фрагменти от кристални решетки на диамант (а) и графит (б)

В допълнение, въглеродът може да има и молекулна структура: такава структура се наблюдава в вид вещество като фулерени. Веществата от този тип се образуват от сферични въглеродни молекули. Фигура 6 показва 3D модели на c60 фулеренова молекула и футболна топка за сравнение. Забележете техните интересни прилики.

Фигура 6. С60 фулеренова молекула (а) и футболна топка (б)

Сложните вещества са вещества, които се състоят от атоми на различни елементи. Те, както простите вещества, могат да имат молекулярна и немолекулна структура. Немолекулният тип структура на сложните вещества може да бъде по-разнообразен от този на простите. Всички сложни химични вещества могат да бъдат получени или чрез директно взаимодействие на прости вещества, или чрез последователност от техните взаимодействия помежду си. Важно е да осъзнаем един факт, който е, че свойствата на сложните вещества, както физични, така и химични, са много различни от свойствата на простите вещества, от които са получени. например, трапезна сол, който има форум NaCl и представлява безцветни прозрачни кристали, може да се получи чрез взаимодействие на натрий, който е метал със свойства, характерни за металите (блясък и електропроводимост), с хлор Cl 2, жълто-зелен газ.

Сярната киселина H 2 SO 4 може да се образува чрез поредица от последователни трансформации от прости вещества - водород H 2, сяра S и кислород O 2. Водородът е газ, по-лек от въздуха, който образува експлозивни смеси с въздуха, сярата е жълто твърдо вещество, което може да гори, а кислородът е газ, малко по-тежък от въздуха, в който могат да горят много вещества. Сярната киселина, която може да се получи от тези прости вещества, е тежка маслена течност със силни водоотстраняващи свойства, поради което овъглява много вещества от органичен произход.

Очевидно е, че освен индивид химикали, има и смеси от тях. Светът около нас се формира предимно от смеси от различни вещества: метални сплави, храни, напитки, различни материали, които изграждат предметите около нас.

Например, въздухът, който дишаме, се състои главно от азот N2 (78%), кислород (21%), който е жизненоважен за нас, а останалите 1% се състоят от примеси на други газове (въглероден диоксид, благородни газове и др.) .

Смесите от вещества се делят на хомогенни и хетерогенни. Хомогенни смеси са тези смеси, които нямат фазови граници. Хомогенни смеси са смес от алкохол и вода, метални сплави, разтвор на сол и захар във вода, смеси от газове и др. Хетерогенни смеси са тези смеси, които имат фазова граница. Смесите от този тип включват смес от пясък и вода, захар и сол, смес от масло и вода и др.

Веществата, които изграждат смесите, се наричат ​​компоненти.

Смесите от прости вещества, за разлика от химичните съединения, които могат да бъдат получени от тези прости вещества, запазват свойствата на всеки компонент.

Всички вещества, за които говорим в училищния курс по химия, обикновено се разделят на прости и сложни. Простите вещества са тези вещества, чиито молекули съдържат атоми на един и същи елемент.Атомен кислород (O), молекулярен кислород (O2) или просто кислород, озон (O3), графит, диамант са примери за прости вещества, които образуват химичните елементи кислород и въглерод. Сложните вещества се делят на органични и неорганични. Сред неорганичните вещества се разграничават предимно следните четири класа: оксиди (или оксиди), киселини (кислородни и безкислородни), основи (водоразтворимите основи се наричат ​​алкали) и соли. Съединенията на неметалите (с изключение на кислорода и водорода) не са включени в тези четири класа; ние ще ги наричаме условно „и други сложни вещества“.

Простите вещества обикновено се разделят на метали, неметали и инертни газове. Металите включват всички химични елементи, в които d- и f-поднивата се запълват, това са елементите в 4-ти период: Sc - Zn, в 5-ти период: Y - Cd, в 6-ти период: La - Hg, Ce - Lu, в 7-ми период Ac - Th - Lr. Ако сега начертаем линия от Be до At сред останалите елементи, тогава отляво и отдолу ще има метали, а отдясно и отгоре - неметали. Инертните газове се намират в група 8 на периодичната система. Елементите, разположени по диагонала: Al, Ge, Sb, Po (и някои други. Например Zn) в свободно състояние имат свойствата на металите, а хидроксидите имат свойствата както на основи, така и на киселини, т.е. са амфотерни хидроксиди. Следователно тези елементи могат да се считат за метални неметали, заемащи междинна позиция между металите и неметалите. По този начин класификацията на химичните елементи зависи от това какви свойства ще имат техните хидроксиди: основен - което означава, че е метал, киселинен - ​​неметал и двете (в зависимост от условията) - метал-неметал. Същият химичен елемент в съединения с най-ниска положителна степен на окисление (Mn+2, Cr+2) проявява изразени „метални” свойства, а в съединения с максимална положителна степен на окисление (Mn+7, Cr+6) проявява свойствата на типичен неметал. За да видите връзката между прости вещества, оксиди, хидроксиди и соли, представяме обобщена таблица.

Светът около нас е материален. Материята бива два вида: вещество и поле. Обектът на химията е вещество (включително влиянието на различни полета върху веществото - звуково, магнитно, електромагнитно и др.)

Материята е всичко, което има маса в покой (т.е. характеризира се с наличието на маса, когато не се движи). Така че, въпреки че масата на покой на един електрон (масата на неподвижен електрон) е много малка - около 10 -27 g, но дори един електрон е материя.

Веществото се предлага в три варианта агрегатни състояния– газообразни, течни и твърди. Има и друго състояние на материята - плазма (например има плазма в гръмотевични бури и кълбовидна мълния), но в училищните курсове химията на плазмата почти не се разглежда.

Веществата могат да бъдат чисти, много чисти (необходими например за създаване на оптични влакна), могат да съдържат забележими количества примеси или могат да бъдат смеси.

Всички вещества са изградени от малки частици, наречени атоми. Вещества, състоящи се от атоми от един и същи вид(от атоми на един елемент), се наричат ​​прости(например въглен, кислород, азот, сребро и др.). Веществата, които съдържат взаимосвързани атоми на различни елементи, се наричат ​​сложни.

Ако едно вещество (например въздух) съдържа две или повече прости вещества и техните атоми не са свързани помежду си, тогава то не се нарича сложно вещество, а смес от прости вещества. Броят на простите вещества е сравнително малък (около петстотин), но броят на сложните вещества е огромен. Към днешна дата са известни десетки милиони различни сложни вещества.

Химични трансформации

Веществата могат да взаимодействат едно с друго и възникват нови вещества. Такива трансформации се наричат химически. Например, едно просто вещество, въглища, взаимодейства (химиците казват, че реагира) с друго просто вещество, кислород, което води до образуването на сложно вещество, въглероден диоксид, в което въглеродните и кислородните атоми са свързани помежду си. Такива превръщания на едно вещество в друго се наричат ​​химични. Химичните трансформации са химични реакции.Така че, когато захарта се нагрява на въздух, сложното сладко вещество - захарозата (от която е направена захарта) - се превръща в просто вещество - въглища и сложно вещество - вода.

Химията изучава превръщането на едно вещество в друго. Задачата на химията е да открие с кои вещества дадено вещество може да взаимодейства (реагира) при дадени условия и какво се образува. Освен това е важно да се разбере при какви условия може да се случи определена трансформация и да се получи желаното вещество.

Физични свойства на веществата

Всяко вещество се характеризира с набор от физични и химични свойства. Физическите свойства са свойства, които могат да бъдат характеризирани с помощта на физически инструменти. Например с помощта на термометър можете да определите точките на топене и кипене на водата. Чрез физически методиможе да характеризира способността на дадено вещество да провежда електрически ток, определят плътността на дадено вещество, неговата твърдост и др. При физически процесивеществата остават непроменени по състав.

Физическите свойства на веществата се делят на изброими (тези, които могат да бъдат характеризирани с помощта на определени физически инструменти чрез число, например чрез посочване на плътност, точки на топене и кипене, разтворимост във вода и др.) и неизброими (тези, които не могат да бъдат характеризирани с номер или е много трудно - като цвят, мирис, вкус и др.).

Химични свойства на веществата

Химичните свойства на дадено вещество са набор от информация за това какви други вещества и при какви условия дадено вещество влиза в химични взаимодействия. Най-важната задачахимия - идентифициране на химичните свойства на веществата.

Химичните трансформации включват най-малките частици вещества - атомите. По време на химичните трансформации от някои вещества се образуват други вещества, а първоначалните вещества изчезват и на тяхно място се образуват нови вещества (продукти на реакцията). А атоми привсички химичните трансформации се запазват. Тяхното пренареждане се случва; по време на химичните трансформации старите връзки между атомите се разрушават и възникват нови връзки.

Химичен елемент

Броят на различните вещества е огромен (и всяко от тях има свой собствен набор от физични и химични свойства). В заобикалящия ни материален свят има относително малко атоми, които се различават един от друг по най-важните си характеристики – около стотина. Всеки вид атом има свой собствен химичен елемент. Химическият елемент е съвкупност от атоми с еднакви или подобни характеристики. В природата се срещат около 90 различни химични елемента. Досега физиците са се научили да създават нови видове атоми, които не се срещат на Земята. Такива атоми (и съответно такива химични елементи) се наричат ​​изкуствени (на английски - man-made elements). Към днешна дата са синтезирани повече от две дузини изкуствено получени елементи.

Всеки елемент има латинско име и едно- или двубуквен символ. В рускоезичната химическа литература няма ясни правила за произношение на символите на химичните елементи. Някои го произнасят така: наричат ​​елемента на руски (символи за натрий, магнезий и др.), други - според латински букви(символи на въглерод, фосфор, сяра), третият - как звучи името на елемента на латински (желязо, сребро, злато, живак). Обикновено произнасяме символа на елемента водород Н по начина, по който тази буква се произнася на френски.

Сравнение най-важните характеристикихимичните елементи и простите вещества са дадени в таблицата по-долу. Един елемент може да съответства на няколко прости вещества (явлението алотропия: въглерод, кислород и т.н.) или може би само на едно (аргон и други инертни газове).


Когато изучавате материала в предишните параграфи, вече сте се запознали с някои вещества. Например, една молекула водороден газ се състои от два атома на химичния елемент водород - Н + Н = Н2.

Простите вещества са вещества, които съдържат атоми от един и същи вид

Познатите ви прости вещества включват: кислород, графит, сяра, азот, всички метали: желязо, мед, алуминий, злато и др. Сярата се състои само от атоми на химичния елемент сяра, докато графитът се състои от атоми на химичния елемент въглерод.

Необходимо е ясно да се разграничат понятията "химичен елемент"и "проста работа". Например диамантът и въглеродът не са едно и също нещо. Въглеродът е химичен елемент, а диамантът е просто вещество, образувано от химичния елемент въглерод. В този случай химичният елемент (въглерод) и простото вещество (диамант) се наричат ​​по различен начин. Често химическият елемент и съответното му просто вещество се наричат ​​еднакви. Например, елементът кислород съответства на просто вещество - кислород.

Разграничете къде ние говорим заза елемента, а къде за веществото, трябва да научите! Например, когато казват, че кислородът е част от водата, говорим за елемента кислород. Когато казват, че кислородът е газ, необходим за дишането, говорим за простото вещество кислород.

Простите вещества на химичните елементи се делят на две групи - метали и неметали.

Метали и неметаликоренно различни по своите физически свойства. Всички метали са твърди вещества при нормални условия, с изключение на живака - единственият течен метал. Металите са непрозрачни и имат характерен метален блясък. Металите са пластични и провеждат добре топлина и електричество.

Неметалите не са подобни един на друг по физични свойства. И така, водородът, кислородът, азотът са газове, силицийът, сярата, фосфорът са твърди вещества. Единственият течен неметал е бромът, кафяво-червена течност.

Ако начертаем конвенционална линия от химичния елемент бор до химичния елемент астат, тогава в дългата версия Периодична системанад линията са неметални елементи, а под нея са метал. В кратката версия на периодичната таблица има неметални елементи под тази линия, както и метални и неметални елементи над нея. Това означава, че е по-удобно да се определи дали даден елемент е метален или неметален, като се използва дългата версия на периодичната таблица. Това разделение е условно, тъй като всички елементи по един или друг начин проявяват както метални, така и неметални свойства. метални свойства, но в повечето случаи това разпределение отговаря на действителността.

Сложни вещества и тяхната класификация

Ако съставът на простите вещества включва атоми само от един вид, лесно е да се досетите, че съставът на сложните вещества ще включва няколко вида различни атоми, поне два. Пример за сложно вещество е водата, знаете нейната химична формула - H2O. Молекулите на водата са съставени от два вида атоми: водород и кислород.

Сложни вещества- вещества, съдържащи различни видове атоми

Нека проведем следния експеримент.Смесете сяра и цинк на прах. Поставете сместа върху метален лист и я подпалете с дървена горелка. Сместа се запалва и бързо изгаря с ярък пламък. След завършване химическа реакцияобразува се ново вещество, което включва атоми сяра и цинк. Свойствата на това вещество са напълно различни от тези изходни материали– сяра и цинк.

Сложните вещества обикновено се разделят на две групи: не органична материяи техните производни и органични вещества и техните производни.например, каменна сол- Това неорганично вещество, а съдържащото се в картофите нишесте е органично вещество.

Видове структура на веществата

Въз основа на вида на частиците, които изграждат веществата, веществата се разделят на вещества молекулярна и немолекулна структура.

Веществото може да съдържа различни структурни частици, като атоми, молекули, йони.Следователно има три вида вещества: вещества с атомна, йонна и молекулярна структура. вещества различни видовесградите ще имат различни свойства.

Вещества с атомна структура

Пример за вещества атомна структураМоже да има вещества, образувани от елемента въглерод: графит и диамант. Тези вещества съдържат само въглеродни атоми, но свойствата на тези вещества са много различни. Графит– крехко, лесно ексфолиращо вещество със сиво-черен цвят. Диамант– прозрачен, един от най-твърдите минерали на планетата. Защо веществата, състоящи се от един и същ тип атоми, имат различни свойства? Всичко е свързано със структурата на тези вещества. Въглеродните атоми в графита и диаманта се комбинират по различни начини. Веществата с атомна структура имат високи температурикипене и топене, като правило, неразтворими във вода, нелетливи.

Кристална решетка - спомагателен геометричен образ, въведен за анализ на структурата на кристала

Вещества с молекулярна структура

Вещества с молекулярна структура- това са почти всички течности и повечето газообразни вещества. Има също кристални вещества, чиято кристална решетка включва молекули. Водата е вещество с молекулярна структура. Ледът също има молекулярна структура, но за разлика от течна вода, има кристална решетка, където всички молекули са строго подредени. Веществата с молекулярна структура имат ниски точки на кипене и топене, обикновено са крехки и не провеждат електричество.

Вещества с йонна структура

Веществата с йонна структура са твърди кристални вещества. Пример за йонно съставно вещество е трапезната сол. Химичната му формула е NaCl. Както виждаме, NaCl се състои от йони Na+ и Cl⎺,редуващи се в определени места(възли) на кристалната решетка. Веществата с йонна структура имат високи точки на топене и кипене, крехки са, обикновено са силно разтворими във вода и не провеждат електрически ток.

Не трябва да се бъркат понятията „атом“, „химичен елемент“ и „просто вещество“.

  • "Атом"– специфично понятие, тъй като атомите наистина съществуват.
  • "Химичен елемент"– това е събирателно, абстрактно понятие; В природата химическият елемент съществува под формата на свободни или химически свързани атоми, тоест прости и сложни вещества.

Имената на химичните елементи и съответните прости вещества в повечето случаи са еднакви.

Когато говорим за материал или компонент на смес - например колба се пълни с газ хлор, воден разтвор на бром, да вземем парче фосфор - говорим за просто вещество. Ако кажем, че атомът на хлора съдържа 17 електрона, веществото съдържа фосфор, молекулата се състои от два атома бром, тогава имаме предвид химичен елемент.

Необходимо е да се прави разлика между свойствата (характеристиките) на просто вещество (колекция от частици) и свойствата (характеристиките) на химичен елемент (изолиран атом от определен тип), вижте таблицата по-долу:

Сложните вещества трябва да се разграничават от смеси, които също се състоят от различни елементи.

Количественото съотношение на компонентите на сместа може да бъде променливо, но химичните съединения имат постоянен състав.

Например, в чаша чай можете да добавите една лъжица захар или няколко, и молекули захароза С12Н22О11съдържа точно 12 въглеродни атома, 22 водородни атома и 11 кислородни атома.

По този начин съставът на съединенията може да бъде описан с едно химическа формула, и състава никаква смес.

Компонентите на сместа запазват своите физически и химични свойства. Например, ако смесите железен прах със сяра, се образува смес от две вещества. И сярата, и желязото в тази смес запазват свойствата си: желязото се привлича от магнит, а сярата не се намокря от вода и плува по повърхността му.

Ако сярата и желязото реагират помежду си, се образува ново съединение с формулата FeS, който няма свойства нито на желязо, нито на сяра, но има набор от свои свойства. Във връзка FeSжелязото и сярата са свързани едно с друго и е невъзможно да се разделят с помощта на методите, използвани за разделяне на смеси.

По този начин веществата могат да бъдат класифицирани според няколко параметъра:

Изводи от статия по темата Обикновено и сложни вещества

  • Прости вещества- вещества, които съдържат атоми от един и същи вид
  • Простите вещества се делят на метали и неметали
  • Сложни вещества- вещества, съдържащи различни видове атоми
  • Сложните вещества се делят на органични и неорганични
  • Има вещества с атомна, молекулна и йонна структура, техните свойства са различни
  • Кристална решетка– въведено спомагателно геометрично изображение за анализ на кристалната структура

Под химичен елементразбирайте колекция от атоми с еднакъв положителен ядрен заряд и с определен набор от свойства. Атомите на един и същи химичен елемент се комбинират, за да се образуват просто вещество. Когато атомите на различни химични елементи се комбинират, сложни вещества (химични съединения)или смеси. Разликата между химичните съединения и смесите е, че:

Те имат нови свойства, които простите вещества, от които са получени, не са имали;

Те не могат да бъдат механично разделени на съставните си части;

Химичните елементи в техния състав могат да бъдат само в строго определени количествени съотношения.

Някои химични елементи (въглерод, кислород, фосфор, сяра) могат да съществуват под формата на няколко прости вещества. Това явление се нарича алотропия, а разновидностите на прости вещества от един и същи химичен елемент се наричат ​​негови алотропни модификации(модификации).

Задачи

1.1. Какво повече съществува в природата: химични елементи или прости вещества? защо

1.2. Вярно ли е, че сярата и желязото влизат като вещества в състава на железния сулфид? Ако не, кой е верният отговор?

1.3. Назовете алотропните модификации на кислорода. Различават ли се по свойствата си? Ако е така, как?

1.4. Коя от алотропните модификации на кислорода е химически по-активна и защо?

1.5. Простите вещества или химични елементи са цинк, сяра и кислород в следните реакции:

1) CuSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cu;

2) S + O 2 = SO 2;

3) Zn + 2HC1 = ZnCl 2 + H 2 ;

4) Zn + S = ZnS;

5) 2H 2 0 = 2H 2  + O 2 .

1.6. Възможно ли е да се получи друго просто вещество от едно просто вещество? Дайте аргументиран отговор.

1.7. Когато дадено вещество се изгаря в кислород, се произвеждат серен (IV) оксид, азот и вода. Какви химични елементи образуват изходното вещество?

1.8. Посочете дали простите или сложните вещества включват: H 2 O, C1 2, NaOH, O 2, HNO 3, Fe, S, ZnSO 4, N 2, AgCl, I 2, A1 2 O 3, O 3?

1.9. За кои химични елементи са известни алотропни модификации? Назовете тези модификации.

1.10. Възможно ли е химичен елемент да премине от една алотропна модификация в друга? Дайте примери.

1.11. Какви химични елементи имат предвид, когато говорят за диамант и озон?

1.12. Кои от веществата са химични съединения и кои смеси:

2) въздух;

4) сярна киселина;

1.13. Как да докажем, че натриевият хлорид е сложно вещество?

1.14. Посочете три алотропни модификации на въглерода.

1.15. Как се наричат ​​алотропните модификации на фосфора и как се различават една от друга?

1.16. Как се наричат ​​алотропните модификации на сярата и как се различават една от друга?

1.17. Посочете кое от твърденията е вярно и защо - в състава на бариевия сулфат влизат:

1) прости вещества барий, сяра, кислород;

2) химически елементи барий, сяра, кислород.

1.18. Колко литра амоняк могат да бъдат произведени от смес от 10 литра азот и 30 литра водород?

1.19. Колко литра водна пара се получават от смес от 10 литра водород и 4 литра кислород? Какъв газ и в какъв обем ще остане в излишък?

1.20. Колко грама цинков сулфид (ZnS) могат да се образуват от смес от 130 g цинк и 48 g сяра?

1.22. Какво е разтвор на алкохол във вода - смес или химическо съединение?

1.23. Може ли едно сложно вещество да се състои от атоми от един и същи вид?

1.24. Кои от следните вещества са смеси и кои химични съединения:

1) бронз;

2) нихром;

3) керосин;

4) калиев нитрат:

5) колофон;

6) суперфосфат.

1.25. Дадена е смес от Cl 2 + HCl + CaCl 2 + H 2 O.

1) Колко различни вещества има в сместа;

2) Колко хлорни молекули има в сместа;

3) Колко хлорни атома има в сместа;

4) Колко молекули от различни вещества се съдържат в сместа.