• Ремонт
• Ремонт 
• Вътрешен дизайн
• За всичко
• Относно ВиК

Атомът на желязото е просто или сложно вещество. Прости и сложни вещества. Алотропия. Химични съединения и смеси

Основната разлика между тях е техният състав. По този начин простите вещества включват атоми на един елемент. Техните (прости вещества) кристали могат да бъдат синтезирани в лаборатория, а понякога и у дома. Често обаче, за да се съхраняват получените кристали, е необходимо да се създаде определени условия.

Има пет класа, на които се разделят простите вещества: метали, полуметали, неметали, интерметални съединения и халогени (не се срещат в природата). Те могат да бъдат представени от атомни (Ar, He) или молекулярни (O2, H2, O3) газове.

Като пример можем да вземем простото вещество кислород. Той включва молекули, състоящи се от два атома на елемента кислород. Или, например, веществото желязо се състои от кристали, съдържащи само атоми на елемента желязо. Исторически е обичайно да се назовава просто вещество с името на елемента, чиито атоми са включени в неговия състав. Структурата на тези съединения може да бъде молекулярна или немолекулна.

Сложните вещества включват атоми различни видовеи при разлагане може да образува две (или повече) съединения. Например, когато водата се разделя, тя образува кислород и водород. Не всяко съединение обаче може да се раздели на прости вещества. Например железният сулфид, образуван от атоми сяра и желязо, не може да бъде разграден. В този случай, за да се докаже, че съединението е сложно и включва различни атоми, се използва принципът на обратната реакция. С други думи, железен сулфид се получава с помощта на изходните компоненти.

Елементите са форми на химични елементи, които съществуват в свободна форма. Днес науката познава повече от четиристотин вида от тези елементи.

За разлика от сложните вещества, простите вещества не могат да бъдат получени от други прости вещества. Те също не могат да бъдат разложени на други съединения.

Всички алотропни модификации имат свойството да се превръщат една в друга. Различни видовепростите вещества, образувани от един химичен елемент, могат да имат различни и различни нива на химична активност. Например, кислородът проявява по-малка активност от озона, а точката на топене на фулерена например е по-ниска от тази на диаманта.

При нормални условия за единадесет елемента простите вещества ще бъдат газове (Ar, Xe, Rn, N, H, Ne, O, F, Kr, Cl, He,), за два течности (Br, Hg), а за други елементи - твърди вещества.

При температури, близки до стайната, петте метала ще преминат в течно или полутечно състояние. Това се дължи на факта, че тяхната точка на топене е почти еднаква. Така живакът и рубидият се топят при 39 градуса, францият при 27, цезият при 28, а галият при 30 градуса.

Трябва да се отбележи, че понятията " химически елемент", "атом", "просто вещество" не трябва да се смесват. Например атомът има определено, конкретно значение и реално съществува. Дефиницията на "химичен елемент" като цяло е абстрактна, събирателна. В природата елементите присъстват в формата на свободни или химически В същото време характеристиките на простите вещества (колекции от частици) и химичните елементи (изолирани атоми от определен тип) имат свои собствени характеристики.

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. вещества образувани от атомина един химичен елемент се наричат ​​прости вещества, а веществата, образувани от атоми на различни химични елементи, се наричат ​​сложни вещества. Някои прости вещества имат молекулярна структура, т.е. се състоят 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. Ето защо е необходимо ясно да се разграничат ситуациите, когато ние говорим заза химичен елемент, а когато за просто вещество.

Често простите вещества имат не молекулярна, а атомна структура. В такива вещества атомите могат да образуват връзки помежду си различни видове, 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 името на образуваното от него вещество, но и с идентичното записване на формулата на веществото и обозначението на химичния елемент. 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. В допълнение, тези вещества се различават едно от друго по физични свойства, поне 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. вещества от този типобразувани 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 топкаб)

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, 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.

Сярна 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; жълт цвят, способен 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 химически вещества, има и смеси от тях. Светът около нас се формира предимно от смеси от различни вещества: метални сплави, хранителни продукти, напитки, различни материали, от които са направени 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.

Светът около нас е материален. Има два вида материя: 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 съществува в три агрегатни състояния - газообразно, течно и твърдо. Има и друго състояние на материята - плазма (например гръмотевицата и кълбовидната мълния съдържат плазма), 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, дървени въглища, 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 свойствавещества

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. Физическите методи могат да се използват за характеризиране на способността на дадено вещество да провежда електричество, определят плътността на дадено вещество, неговата твърдост и др. По време на физически процеси веществата 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 задача на химията е да идентифицира 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 привсеки химичните трансформации се запазват. Тяхното пренареждане се извършва; 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. Към днешна дата 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 наименование 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 H 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).

Всички вещества са разделени на прости и сложни.

Прости вещества- Това са вещества, които се състоят от атоми на един елемент.

В някои прости вещества атомите на един и същи елемент се комбинират един с друг, за да образуват молекули. Такива прости вещества имат молекулярна структура. Те включват: , . Всички тези вещества се състоят от двуатомни молекули. (Имайте предвид, че имената на простите вещества са същите като имената на елементите!)

Други прости вещества имат атомна структура, т.е те се състоят от атоми, между които има определени връзки. Примери за такива прости вещества са всички (и т.н.) и някои (и т.н.). Не само имената, но и формулите на тези прости вещества съвпадат със символите на елементите.

Съществува и група прости вещества, т.нар. Те включват: хелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn. Тези прости вещества са изградени от атоми, които не са свързани един с друг.

Всеки елемент образува поне едно просто вещество. Някои елементи могат да образуват не едно, а две или повече прости вещества. Това явление се нарича алотропия.

Алотропияе явлението на образуване на няколко прости вещества от един елемент.

Различни прости вещества, които са образувани от един и същ химичен елемент, се наричат ​​алотропни модификации.

Алотропните модификации могат да се различават една от друга по молекулен състав. Например, елементът кислород образува две прости вещества. Един от тях се състои от двуатомни молекули O 2 и има същото име като елемента-. Друго просто вещество се състои от триатомни молекули O 3 и има собствено име - озон.

Кислород O 2 и озон O 3 имат различни физически и Химични свойства.

Алотропните модификации могат да бъдат твърди вещества, които имат различни кристални структури. Пример са алотропните модификации на въглерод С - диамант и графит.

Броят на известните прости вещества (приблизително 400) е значително по-голям от броя на химичните елементи, тъй като много елементи могат да образуват две или повече алотропни модификации.

Сложни вещества- Това са вещества, които се състоят от атоми на различни елементи.

Примери за сложни вещества: HCl, H 2 O, NaCl, CO 2, H 2 SO 4 и др.

Сложните вещества често се наричат ​​химични съединения. В химичните съединения не се запазват свойствата на простите вещества, от които се образуват тези съединения. Свойствата на сложното вещество се различават от свойствата на простите вещества, от които е образувано.

Например, натриевият хлорид NaCl може да се образува от прости вещества - метален натрий и газообразен хлор Cl, които се различават от свойствата на Na и Cl 2.

В природата по правило не съществуват чисти вещества, а смеси от вещества. IN практически дейностиобикновено използваме и смеси от вещества. Всяка смес се състои от две или Повече ▼вещества, наречени компоненти на сместа.

Например въздухът е смес от няколко газообразни вещества: кислород O 2 (21% от обема), (78%) и др. Смесите са разтвори на много вещества, сплави на някои метали и др.

Смесите от вещества биват хомогенни (хомогенни) и разнородни (хетерогенни).

Хомогенни смеси- това са смеси, в които няма интерфейс между компонентите.

Смесите от газове (по-специално въздух) са хомогенни. течни разтвори(например разтвор на захар във вода).

Разнородни смеси- Това са смеси, в които компонентите са разделени чрез интерфейс.

Хетерогенните включват смеси от твърди вещества (пясък + креда на прах), смеси от течности, неразтворими една в друга (вода + масло), смеси от течности и твърди вещества, неразтворими в тях (вода + креда).

Най-важните разлики между смесите и химичните съединения:

1. В смесите свойствата на отделните вещества (компоненти) се запазват.
2. Съставът на смесите не е постоянен.

Прости и сложни вещества. Химичен елемент

За атомите и химичните елементи

В химията, в допълнение към термините "атом" и "молекула", често се използва понятието "елемент" Какво е общото между тези понятия и как се различават?

Химичен елемент са атоми от един и същи тип. Така, например, всички водородни атоми са елементът водород; всички кислородни и живачни атоми са съответно елементите кислород и живак.

Понастоящем са известни повече от 107 вида атоми, тоест повече от 107 химични елемента. Необходимо е да се прави разлика между понятията „химичен елемент“, „атом“ и „просто вещество“.

Прости и сложни вещества

Според техния елементен състав те разграничават прости вещества, състоящи се от атоми на един елемент (H2, O2, Cl2, P4, Na, Cu, Au), и сложни вещества, състоящи се от атоми на различни елементи (H2O, NH3, OF2, H2SO4 , MgCl2, K2SO4).

В момента са известни 115 химични елемента, които образуват около 500 прости вещества.

Самородното злато е просто вещество.

Способността на един елемент да съществува под формата на различни прости вещества, които се различават по свойства, се нарича алотропия. Например елементът кислород O има две алотропни форми - дикислород O2 и озон O3c различен номератоми в молекули.

Алотропните форми на елемента въглерод С - диамант и графит - се различават по структурата на своите кристали. Има и други причини за алотропията.

Алотропни форми на въглерода:

графит:

диамант:

Сложните вещества често се наричат ​​химични съединения, например живачен (II) оксид HgO (получен чрез комбиниране на атоми на прости вещества - живак Hg и кислород O2), натриев бромид (получен чрез комбиниране на атоми на прости вещества - натриев Na и бром Br2) .

И така, нека обобщим горното. Има два вида молекули на материята:

1. просто– молекулите на такива вещества се състоят от еднотипни атоми. IN химична реакцияне може да се разложи, за да образува няколко по-прости вещества.

2.Комплекс- молекулите на такива вещества се състоят от атоми различни видове. При химични реакции те могат да се разложат, за да образуват по-прости вещества.

Разликата между понятията "химичен елемент" и "просто вещество"

Понятията „химичен елемент“ и „просто вещество“ могат да бъдат разграничени чрез сравняване на свойствата на прости и сложни вещества. Например, едно просто вещество - кислород - е безцветен газ, необходим за дишане и поддържане на горенето. Най-малката частица от простото вещество кислород е молекула, която се състои от два атома. Кислородът също е включен във въглеродния окис ( въглероден окис) и вода. Водата и въглеродният окис обаче съдържат химически свързан кислород, който няма свойствата на просто вещество; по-специално, не може да се използва за дишане. Рибите например не дишат химически свързан кислород, който е част от водната молекула, а свободен кислород, разтворен в нея. Следователно, когато говорим за състава на всякакви химични съединения, трябва да се разбира, че тези съединения не съдържат прости вещества, а атоми от определен тип, тоест съответните елементи.

Когато сложните вещества се разлагат, атомите могат да бъдат освободени в свободно състояние и да се комбинират, за да образуват прости вещества. Простите вещества се състоят от атоми на един елемент. Разликата между понятията „химичен елемент“ и „просто вещество“ се потвърждава и от факта, че един и същи елемент може да образува няколко прости вещества. Например, атомите на елемента кислород могат да образуват двуатомни молекули кислород и триатомни молекули озон. Кислородът и озонът са напълно различни прости вещества. Това обяснява факта, че са известни много по-прости вещества от химичните елементи.

Използвайки понятието „химичен елемент“, можем да дадем следната дефиниция на прости и сложни вещества:

простосе наричат ​​вещества, които се състоят от атоми на един химичен елемент.

Комплекссе наричат ​​вещества, които се състоят от атоми на различни химични елементи.

Разликата между понятията „смес“ и „химическо съединение“

Сложните вещества често се наричат ​​химични съединения.

Следвайте връзката и вижте опита от взаимодействието на прости вещества желязо и сяра.

Опитайте се да отговорите на въпросите:

1. Как смесите се различават по състав от химичните съединения?

2. Сравнете свойствата на смесите и химичните съединения?

3. По какви начини можете да разделите компонентите на смес и химично съединение?

4. Може ли да се съди по външни признациза образуването на смес и химично съединение?

Сравнителна характеристика на смеси и химикали връзки

Задачи за затвърдяване

I. Работа със симулатори

Симулатор №1

Симулатор №2

Симулатор №3

II. Реши задачата

От предложения списък с вещества напишете отделно прости и сложни вещества:

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

Обяснете избора си във всеки случай.

III. Отговори на въпросите

№1

Колко прости вещества са записани в поредица от формули:

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

№2

И двете вещества са комплексни:

A) C (въглища) и S (сяра);

B) CO2 (въглероден диоксид) и H2O (вода);

B) Fe (желязо) и CH4 (метан);

D) H2SO4 (сярна киселина) и H2 (водород).

№3

Изберете правилното твърдение:

Простите вещества се състоят от атоми от един и същи вид.

А) Правилно

Б) Неправилно

№4

Характерното за смесите е, че

А) Имат постоянен състав;

Б) Веществата в „сместа” не запазват индивидуалните си свойства;

В) Веществата в „смеси“ могат да бъдат разделени по физични свойства;

Г) Веществата в „смеси“ могат да бъдат разделени чрез химическа реакция.

№5

За „химичните съединения“ са характерни:

А) Променлив състав;

B) Веществата, съдържащи се в „химическо съединение“, могат да бъдат разделени с физически средства;

В) За образуването на химично съединение може да се съди по признаците на химичните реакции;

Г) Постоянен състав.

№6

В какъв случай говорим за желязото като химичен елемент?

А) Желязото е метал, който се привлича от магнит;

Б) Желязото е част от ръждата;

В) Желязото се характеризира с метален блясък;

Г) Железният сулфид съдържа един железен атом.

№7

В какъв случай говорим за кислород като просто вещество?

А) Кислородът е газ, който поддържа дишането и горенето;

Б) Рибите дишат кислород, разтворен във вода;

В) Кислородният атом е част от водната молекула;

Г) Кислородът е част от въздуха.