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 О има две алотропни форми - дикислород О2 и озон О3 с различен брой атоми в молекулите.
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. При химични реакции те не могат да се разложат, за да образуват няколко по-прости вещества.
2.Комплекс– молекулите на такива вещества се състоят от атоми от различен тип. 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 въглероден оксид (въглероден оксид) 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. Възможно ли е да се съди по външни признаци за образуването на смес или химично съединение?
Сравнителна характеристика на смеси и химикали
връзки
|
Въпроси за свързване на смеси с химични съединения | Сравнение |
|
Смеси | Химични съединения |
|
Как смесите се различават по състав от химичните съединения? | Веществата могат да се смесват във всяко съотношение, т.е. променлив състав на смесите | Съставът на химичните съединения е постоянен. |
Сравнете свойствата на смеси и химични съединения? | Веществата в смесите запазват свойствата си | Веществата, които образуват съединения, не запазват свойствата си, тъй като се образуват химични съединения с други свойства |
По какви начини смес и химично съединение могат да бъдат разделени на съставните си компоненти? | Веществата могат да бъдат разделени по физически начин | Химичните съединения могат да бъдат разградени само чрез химични реакции |
Възможно ли е да се съди по външни признаци за образуването на смес и химическо съединение? | Механичното смесване не е придружено от отделяне на топлина или други признаци на химични реакции | За образуването на химично съединение може да се съди по признаците на химичните реакции |
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.
§ 9. Прости и сложни вещества
След като усвоите тази тема, вие ще можете:
Прави разлика между понятията „просто вещество“ и „сложно вещество“, формули на прости и сложни вещества;
Разберете понятието „химическо съединение“;
Дайте примери за прости и сложни вещества;
Опишете прости и сложни вещества, познати ви от ежедневната употреба;
Правете преценки за различни вещества.
Повечето атоми на химични елементи имат способността да се комбинират помежду си или с атоми на други химични елементи. В резултат на това се образуват химични съединения. Независимо от състава на техните структурни частици, както простите, така и сложните вещества са химични съединения, тъй като между тях възникват химични връзки.
Вече се запознахте със структурата на атомите на химичните елементи. Веществата, чиито компоненти са атоми, се наричат атомни.
Въпреки това, сред цялото разнообразие от химични съединения има и молекулярни вещества. Техните съставни части са молекули.
Молекулите са най-малките частици от дадено вещество, които запазват своите химични свойства.
Молекулата се счита за граница на делимост на веществото. Ако тя е унищожена, значи субстанцията е унищожена. Характерна особеност на молекулите е непрекъснатото движение.
Спомнете си от курса си по естествена история кое явление се нарича дифузия.
Всяка молекула се състои от определен брой атоми на един или различни химични елементи.
Спомнете си от курса си по естествена история как се разделят веществата според състава и произхода.
Какви вещества се наричат: а) прости; б) трудно? Дайте няколко примера за прости и сложни вещества, които най-често използвате в ежедневието.
Простите вещества са вещества, образувани от един химичен елемент.
Например, прости вещества водород, кислород, азот, образувани в съответствие с химичните елементи Водород, Кислород, Азот. Техните молекули съдържат два атома от тези елементи, свързани помежду си (фиг. 41 а, 6, в).
Елементът Кислород при определени условия образува друго просто вещество - озон, чиято молекула съдържа три атома (фиг. 41 г).
Ориз. 41. Модели на молекули на прости вещества: а - водород; b - кислород; в - озон; g - азот
Сложните вещества са вещества, образувани от два или повече химични елемента.
Сложните вещества включват; вода, захар, сапун, готварска сол, креда, метан (компонент на природния газ), въглероден диоксид. Веществата, които изграждат клетките на живите организми (белтъчини, мазнини и въглехидрати), са сложни и съдържат главно атоми на въглерод, кислород, водород, азот, сяра, фосфор и имат молекулярна структура.
Спомнете си как да докажете, че водата е сложно вещество. Какви изследователски методи са използвали учените, за да определят състава на водата?
Фигура 42 показва модели на метан, въглероден диоксид и водни молекули. Молекулата на метана се състои от един въглероден атом и четири водородни атома, молекулата на въглеродния диоксид - от един въглероден атом и два кислородни атома, водната молекула - от един кислороден атом и два водородни атома.
Ориз. 42. Модели на молекули на сложни вещества: а - метан; b - въглероден диоксид; c - вода
И така, в зависимост от техния състав, веществата се класифицират на прости и сложни. Схемата за класификация на веществата е показана на фигура 43.
Ориз. 43. Класификация на веществата
Прости вещества: метали и неметали. Простите вещества се делят на две групи. Металните елементи образуват метали, неметалните елементи образуват неметали. Те се отличават с физически свойства.
Спомнете си с какви физични свойства на веществата вече сте се запознали. Назовете ги.
Нека се обърнем към демонстрациите и да разгледаме проби от прости вещества от метали и неметали. От металите най-разпространени в техниката, различните индустрии и бита са желязото, цинкът, алуминият, медта, среброто, златото; Неметалите в лабораторията включват сяра, въглерод, червен фосфор, бром и йод.
Обърнете внимание на агрегатното състояние на металите и неметалите. Защо мислите, че бромът се съхранява в запечатани ампули?
Разделянето на простите вещества на метали и неметали се основава на техните физични свойства (таблица 2).
таблица 2
Физични свойства на простите вещества
Неметалите са вещества, които са съставени предимно от молекули. Молекулите на много от тях са двуатомни. Съществуват обаче и многоатомни молекули: вече споменатият озон, кристална сяра - съдържа осем атома сяра, бял фосфор - четири атома от този елемент. В простите вещества, образувани от елемента въглерод, атомите се комбинират в определен ред, без да образуват молекули.
Металите са съставени от атоми на съответните елементи. Имената на металите често съвпадат с имената на металните елементи, които ги образуват. Например вещества алуминий, цинк, никел, хром, магнезий, образувани от съответните химични елементи. Веществото мед обаче се състои от атоми на елемента Cuprum, среброто - Argentum, златото - Aurum, живакът - Mercury, желязото - Iron. Имената на неметали, елементи и прости вещества съвпадат за малък брой вещества (таблица 3).
Таблица C
Имена на химични елементи и прости вещества
|
Метал |
Неметален |
||
|
Химичен елемент |
Просто вещество |
Химичен елемент |
Просто вещество |
|
Алуминий |
алуминий |
||
|
Аргентум |
|||
|
живак |
кислород |
||
Лабораторен опит 2
Запознаване с проби от прости и сложни вещества
Задача 1. Разгледайте внимателно веществата, които ви дават в банките. Прочетете етикетите: H 2 O (вода), S (сяра), P (фосфор), Mg (магнезий), NaOH (натриев хидроксид), C (въглерод), Fe 3 O 4 (ферум (II, III) оксид) , Fe (желязо), ZnO (цинков оксид), CaCO 3 (калциев карбонат), Al (алуминий), Zn (цинк), CaO (калциев оксид), Na 2 CO 3 (натриев карбонат).
Разпределете тези вещества в две групи: прости и сложни. Лесно класифицирайте веществата на метали и неметали.
Задача 2. Опишете: а) как простите и сложните вещества се различават по състав; 6) какви критерии използвахте, за да направите класификацията?
Задача 3. Опишете физичните свойства на веществата въз основа на вашите наблюдения.
След като изпълните задачата, запишете данните в работната си тетрадка под формата на таблица. В края на работата формулирайте заключения.
|
вещества |
вещества |
Описание на свойствата въз основа на наблюдения |
|
|
Неметали |
|||
Разнообразие от вещества. Разнообразието от вещества се обяснява със способността на атомите на елементите да се комбинират помежду си. В зависимост от това кои атоми, в какво количество и как се съединяват, се образуват много прости и сложни вещества (фиг. 44).
Ориз. 44. Простото вещество сяра (а) и сложното вещество аметист (б)
Има малко повече прости вещества от химичните елементи - 400, защото, както вече знаете, един и същи елемент (кислород, въглерод, фосфор, сяра) може да образува две или повече вещества.
Известни са много по-сложни вещества (почти 20 милиона). Това е вода, чиято молекула включва водород и кислород, въглероден диоксид - въглерод и кислород, готварска сол - натрий и хлор. Съставът на тези вещества включва само два елемента - това са бинарни съединения. Значителен брой вещества обаче се състоят от три или повече елемента. Така глюкозата съдържа три елемента: въглерод, водород и кислород, а содата за хляб съдържа четири елемента: натрий, водород, въглерод и кислород.
Всички органични вещества се класифицират като комплексни. Освен това има цяла индустрия за извличане на синтетични и изкуствени съединения, които имат огромни промишлени и битови цели.
Спомнете си от курса по естествена история какви вещества се наричат неорганични и органични. Дайте примери за неорганични и органични съединения.
При нормални условия (температура 0 °C, налягане 101,3 kPa) веществата са в три агрегатни състояния: течност (вода, масло, алкохол), твърда (цинк, желязо, сяра, фосфор, въглерод, мед) и газообразна (водород, кислород, озон, азот, въглероден диоксид, инертни газове).
НЕКА ОБОБЩИМ КАКВО НАУЧИХМЕ
Веществата се делят на прости и сложни.
Сложните вещества се образуват от два или повече химични елемента. има много повече от тях, отколкото прости.
Всяко просто и сложно вещество се характеризира с определени свойства, тоест признаци, по които могат да се идентифицират техните прилики и разлики.
Сложните вещества са от органичен и неорганичен произход.
Разнообразието от вещества се обяснява със способността на атомите на елементите да се комбинират помежду си.
ЗАДАЧИ ЗА КОНТРОЛ НА ЗНАНИЯТА
1. Обяснете какво означават понятията „молекула“, „просто вещество“, „сложно вещество“, „химично съединение“.
2. Дайте примери за: а) прости и сложни вещества; б) органични и неорганични вещества.
3. Обосновете дали понятията „химично съединение“ и „смес от вещества“ са идентични.
4. Опишете физичните свойства на: а) захарта; б) вода; в) масла.
5. Обосновете защо има по-сложни вещества от простите.
6. Изразете собствено мнение за значението на веществата за живота и здравето на човека.
ИНТЕРЕСНО ДА ЗНАЕТЕ
Английският химик Г. Дейви е първият, който изолира металите натрий, калий, калций, стронций, барий и магнезий в свободно състояние чрез електролиза. Тези работи поставят основата за производството на мощни лампи за прожектори, фарове и др. Впоследствие ученият създава безопасна миньорска лампа, която се използва по целия свят, докато не бъде заменена от лампа, захранвана от батерии.
Мария Склодовска-Кюри (1867-1934) - френски физик и химик, учител, общественик. Науката му дължи откриването и изследването на два радиоактивни елемента – полоний и радий. Откриването на елемента радий постави началото на метод за лечение на рак на кожата. За работата си е удостоена с две Нобелови награди, които дарява за изграждането на санаториум в Закопане и Радиологичния институт във Варшава (Полша).
Химия принадлежи към природните науки. Тя изучава състава, структурата, свойствата и превръщанията на веществата, както и явленията, съпътстващи тези превръщания.
вещество е една от основните форми на съществуване на материята. Субстанцията като форма на материята се състои от отделни частици с различна степен на сложност и има собствена маса, т.нар.
маса на покой.
Прости и сложни вещества. Алотропия.
Всички вещества могат да бъдат разделени на просто И комплекс .
Прости вещества се състои от атоми на един химичен елемент, комплекс - от атоми на няколко химични елемента.
Химичен елемент - това е определен вид атом със същия ядрен заряд. следователно атом е най-малката частица от химически елемент.
Концепция просто вещество не може да се идентифицира с понятието
химичен елемент . Химическият елемент се характеризира с определен положителен заряд на атомното ядро, изотопен състав и химични свойства. Свойствата на даден елемент се отнасят до отделните му атоми. Едно просто вещество се характеризира с определена плътност, разтворимост, точки на топене и кипене и др. Тези свойства се отнасят до набор от атоми и са различни за различните прости вещества.
Просто вещество - това е формата на съществуване на химичен елемент в свободно състояние. Много химични елементи образуват няколко прости вещества, които се различават по структура и свойства. Това явление се нарича алотропия , а образуващите вещества са алотропни модификации . Така кислородният елемент образува две алотропни модификации - кислород и озон, въглеродният елемент - диамант, графит, карбин, фулерен.
Феноменът алотропия се причинява от две причини: различен брой атоми в молекулата (например кислород ОТНОСНО 2 и азон ОТНОСНО 3 ) или образуването на различни кристални форми (например въглеродът образува следните алотропни модификации: диамант, графит, карбин, фулерен), карбинът е открит през 1968 г. (А. Сладков, Русия), а фулеренът е открит теоретично през 1973 г. (D Бочвар, Русия), а през 1985 г. - експериментално (Г. Крото и Р. Смолли, САЩ).
Сложни вещества Те се състоят не от прости вещества, а от химични елементи. По този начин водородът и кислородът, които са част от водата, се съдържат във водата не под формата на газообразен водород и кислород с техните характерни свойства, а във формата елементи - водород и кислород.
Най-малката частица от вещества с молекулярна структура е молекула, която запазва химичните свойства на дадено вещество. Според съвременните концепции молекулите се състоят главно от вещества в течно и газообразно състояние. Повечето твърди вещества (предимно неорганични) не се състоят от молекули, а от други частици (йони, атоми). Соли, метални оксиди, диамант, метали и др. нямат молекулярна структура.
Относителна атомна маса
Съвременните методи на изследване позволяват да се определят изключително малки атомни маси с по-голяма точност. Например масата на водороден атом е 1,674 10 -27 кг, въглерод – 1,993 10 -26 килограма.
В химията традиционно не се използват абсолютни стойности на атомните маси, а относителни. През 1961 г. е приета единицата за атомна маса единица атомна маса (съкратено а.у.м.), което е 1/12 част от масата на въглероден изотопен атом 12 СЪС.
Повечето химични елементи имат атоми с различна маса (изотопи). Ето защо относителна атомна маса (или само атомна маса) А rна химичен елемент е стойност, равна на отношението на средната маса на атом на елемента към 1/12 маса на въглероден атом 12 СЪС.
Атомните маси на елементите се означават с А r, където индекс r– началната буква на английска дума роднина – роднина. Публикации А r (H), A r (О) А r (° С)означава: относителна атомна маса на водород, относителна атомна маса на кислород, относителна атомна маса на въглерод.
Относителната атомна маса е една от основните характеристики на химичния елемент.
Прости вещества и тяхната класификация Когато изучавате материала в предходните параграфи, вече сте се запознали с някои вещества. Например, 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. Необходимо е да се научим да различаваме къде говорим за елемент и къде за вещество! 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 начертаете конвенционална линия от химичния елемент бор до химичния елемент астат, тогава в дългата версия на периодичната система има неметални елементи над линията, а под нея - 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 произволно, тъй като всички елементи по един или друг начин проявяват както метални, така и неметални свойства, но в повечето случаи това разпределение отговаря на реалността.
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 на химическата реакция се образува ново вещество, което включва атоми сяра и цинк. Свойствата на това вещество са напълно различни от свойствата на изходните вещества - сяра и цинк. Сложните вещества обикновено се разделят на две групи: неорганични вещества и техните производни и органични вещества и техните производни.Например каменната сол е неорганично вещество, а нишестето, съдържащо се в картофите, 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. Веществата с различни видове структура ще имат различни свойства.Вещества с атомна структура
Пример за вещества с атомна структура са 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 свързват по различни начини. Веществата с атомна структура имат високи точки на кипене и топене, обикновено са неразтворими във вода и нелетливи. Кристална решетка - спомагателен геометричен образ, въведен за анализ на структурата на кристалаВещества с молекулярна структура
Вещества с молекулярна структура– Това са почти всички течности и повечето газообразни вещества. Съществуват и кристални вещества, чиято кристална решетка включва молекули. Водата е вещество с молекулярна структура. Ледът също има молекулярна структура, но за разлика от течната вода, той 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.
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 една химична формула и състава никаква смес.Компонентите на сместа запазват своите физични 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 Прости 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 клетка– въведено спомагателно геометрично изображение за анализ на кристалната структура
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. Веществата, образувани от атоми на 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 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 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. 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 трапезната сол, която 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 електрическа проводимост), с хлор Cl2, жълто-зелен газ.
Сярната киселина H 2 SO 4 може да се образува чрез серия 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 освен отделни химикали има и смеси от тях. Светът около нас се формира предимно от смеси от различни вещества: метални сплави, храна, 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.