Основни понятия по химия. Индивидуални вещества и смеси

по своето значение е близко до понятието материя, но не и напълно равностойно на него. Докато думата "материя" се свързва предимно с идеи за груба, инертна, мъртва реалност, в която доминират изключително механични закони, субстанцията е "материал", който благодарение на получаването на форма предизвиква мисли за дизайн, жизненост и облагородяване . Вижте Гещалт тъкане.

Отлично определение

Непълна дефиниция ↓

вещество

по вид материя. Набор от дискретни образувания, които имат маса на покой.

Описанието „вид” е морфологично и коректно, но не може да ни удовлетвори, тъй като това е чисто класификационно деление, на което в действителност, в първо приближение, нищо не отговаря.

Има хипотеза, че материята в нейната „чиста форма“ е вакуум (първият обект). Тогава: субстанцията е един от обектите (пети обект) на материалния свят; материята под формата на стояща вълна образува елементарна частица (електрон, позитрон, протон, неутрон и др.) - четвъртият обект, под формата на бягаща вълна - фотон (трети обект), и тяхната комбинация - атом - материя. Вторият обект е полето (вакуумно напрежение, подобно на механичното напрежение на пружина).

Тук можете да фантазирате: има вакуум (първият обект) и нещо друго (нулевият обект), например апейрон, Вселенският разум, Бог и т.н., тоест нещо, което е извън границите на възприятие от нашето Свят и чието взаимодействие с вакуума дава поле и материя, чието по-нататъшно развитие (движение и трансформация) създава цялото многообразие на Света, включително Живота. Тази фантазия донякъде противоречи на системата от възгледи за света, която се основава на концепцията за материята като нещо, „достъпно за нашето наблюдение“.

Друг вариант: материята, полето и вакуумът са различни състояния на материята (подобно на това как водата може да съществува в различни състояния: газ, течност, твърдо вещество).

Вакуумът е ненарушено състояние, полето е напрегнато състояние, материята е осцилиращо състояние. Развивайки мисълта по-нататък, получаваме: неподвижна материя - вакуум, движеща се в нея вълна на напрежение - поле, фотон, движещ се пакет от стоящи вълни - материя.

Непълна дефиниция ↓

Химичен елемент, просто и сложно вещество, алотропия. Относителни атомни и молекулни маси, мол, моларна маса. Валентност, степен на окисление, химична връзка, структурна формула.


Уъркшоп: Изчисления с помощта на химични формули, химични уравнения. Решаване на задачи за намиране на химична формула на вещество. Решаване на задачи с помощта на понятието „моларна маса“. Изчисления с помощта на химични уравнения, ако едно от веществата е взето в излишък, ако едно от веществата съдържа примеси. Решаване на задачи за определяне на добива на продукт от реакцията.


Химията е наука за веществата, техните свойства и трансформации, възникващи в резултат на химични реакции, както и основните закони, на които се подчиняват тези трансформации. Тъй като всички вещества са съставени от атоми, които благодарение на химичните връзки могат да образуват молекули, химията се занимава главно с изучаването на взаимодействията между атомите и молекулите, получени в резултат на такива взаимодействия.


Химичен елемент - определен вид атом, който има име, сериен номер и позиция в периодичната таблица, се нарича химичен елемент. В момента са известни 118 химични елемента, завършващи с Uuo (Ununoctium). Всеки елемент е обозначен със символ, който представлява една или две букви от латинското му име (водородът е символизиран с H, първата буква от латинското му име Hydrogenium).


Веществото е вид материя с определени химични и физични свойства. Съвкупност от атоми, атомни частици или молекули, намиращи се в определено състояние на агрегиране. Физическите тела са изградени от вещества (медта е вещество, а медната монета е физическо тяло).


Просто вещество е вещество, състоящо се от атоми на един химичен елемент: водород, кислород и др.


Сложно вещество е вещество, състоящо се от атоми на различни химични елементи: киселини, вода и др.


Алотропията е способността на някои химични елементи да съществуват под формата на две или повече прости вещества, различни по структура и свойства. Например: диамантът и въглищата са направени от един и същ елемент - въглерод.

Относителна атомна маса. Относителната атомна маса на елемент е отношението на абсолютната маса на атома към 1/12 от абсолютната маса на атома на въглеродния изотоп 12C. Относителната атомна маса на даден елемент се обозначава със символа Ar, където r е началната буква на английската дума relative.


Относително молекулно тегло. Относителната молекулна маса Mr е отношението на абсолютната маса на молекула към 1/12 от масата на атом на въглеродния изотоп 12C.


Имайте предвид, че относителните маси по дефиниция са безразмерни величини.


Така мярката за относителната атомна и молекулна маса е 1/12 от масата на атом на въглеродния изотоп 12C, който се нарича единица за атомна маса (amu):


Mol. В химията от изключителна важност е една специална величина – количеството на дадено вещество.


Количеството на веществото се определя от броя на структурните единици (атоми, молекули, йони или други частици) на това вещество, обикновено се обозначава с n и се изразява в молове (mol).


Един мол е единица за количество на вещество, съдържаща същия брой структурни единици на дадено вещество, колкото има атоми, съдържащи се в 12 g въглерод, състоящ се само от изотопа 12C.


Числото на Авогадро. Дефиницията на мол се основава на броя на структурните единици, съдържащи се в 12 g въглерод. Установено е, че тази маса въглерод съдържа 6,02 × 1023 въглеродни атома. Следователно всяко вещество с количество от 1 мол съдържа 6,02 × 1023 структурни единици (атоми, молекули, йони).


Броят на частиците 6,02 × 1023 се нарича число на Авогадро или константа на Авогадро и се обозначава с NA:


N A = 6,02 × 10 23 mol -1


Моларна маса. За удобство на изчисленията, извършвани на базата на химични реакции и като се вземат предвид количествата на първоначалните реагенти и реакционните продукти в молове, се въвежда понятието моларна маса на веществото.


Моларната маса M на веществото е съотношението на неговата маса към количеството вещество:
където g е масата в грамове, n е количеството вещество в молове, M е моларната маса в g/mol - постоянна стойност за всяко дадено вещество.
Стойността на моларната маса е числено същата като относителната молекулна маса на вещество или относителната атомна маса на елемент.


Валентността е способността на атомите на химичните елементи да образуват определен брой химични връзки с атоми на други елементи или броят на връзките, които дадено вещество може да образува.


Степен на окисление (число на окисление, формален заряд) - спомагателна конвенционална стойност за записване на процесите на окисление, редукция и редокс реакции, числената стойност на електрическия заряд, приписан на атом в молекула при допускането, че електронните двойки, които извършват връзката са напълно изместени към по-електроотрицателните атоми.
Идеите за степента на окисление формират основата за класификацията и номенклатурата на неорганичните съединения.


Степента на окисление съответства на заряда на йон или формалния заряд на атом в молекула или формулна единица, например:


Na + Cl - , Mg 2+ Cl 2 - , N -3 H 3 - , C +2 O -2 , C +4 O 2 -2 , Cl + F - , H + N +5 O -2 3 , C -4 H 4+ , ​​K +1 Mn +7 O -2 4 .


Окислителното число е посочено над символа на елемента. За разлика от посочването на заряда на йона, при посочване на степента на окисление първо се дава знакът, а след това числовата стойност, а не обратното.


H + N +3 O -2 2 - степен на окисление, H + N 3+ O 2- 2 - заряди.


Степента на окисление на атом в просто вещество е нула, например:


O 0 3, Br 0 2, C 0.


Алгебричната сума на степените на окисление на атомите в една молекула винаги е нула:


H + 2 S +6 O -2 4 , (+1 2) + (+6 1) + (-2 4) = +2 +6 -8 = 0


Химическа връзка, взаимно привличане на атоми, което води до образуването на молекули и кристали. Обикновено се казва, че в една молекула или в кристал има химични връзки между съседни атоми. Химическата връзка се определя от взаимодействието между заредени частици (ядра и електрони). Основните характеристики на химичната връзка са сила, дължина, полярност.

Свойствата са набор от характеристики, по които някои вещества се различават от други; те могат да бъдат химични и физични.


Физичните свойства са характеристики на вещество, чиито характеристики не променят химичния състав на веществото (плътност, агрегатно състояние, точки на топене и кипене и др.)


Химичните свойства са способността на веществата да взаимодействат с други вещества или да се променят под въздействието на определени условия. Резултатът е превръщането на едно вещество или вещества в други вещества.


Физични явления – не се образуват нови вещества.
Химични явления – образуват се нови вещества.

В живота сме заобиколени от различни тела и предмети. Например, на закрито това е прозорец, врата, маса, електрическа крушка, чаша, на открито - кола, светофар, асфалт. Всяко тяло или обект се състои от материя. Тази статия ще обсъди какво е вещество.

Какво е химия?

Водата е основен разтворител и стабилизатор. Има силен топлинен капацитет и топлопроводимост. Водната среда е благоприятна за протичане на основни химични реакции. Характеризира се с прозрачност и е практически устойчив на компресия.

Каква е разликата между неорганичните и органичните вещества?

Между тези две групи вещества няма особено силни външни разлики. Основната разлика е в структурата, където неорганичните вещества имат немолекулна структура, а органичните вещества имат молекулярна структура.

Неорганичните вещества имат немолекулна структура, така че се характеризират с високи точки на топене и кипене. Не съдържат въглерод. Те включват благородни газове (неон, аргон), метали (калций, калций, натрий), амфотерни вещества (желязо, алуминий) и неметали (силиций), хидроксиди, бинарни съединения, соли.

Органични вещества с молекулярна структура. Те имат доста ниски точки на топене и се разлагат бързо при нагряване. Състои се главно от въглерод. Изключения: карбиди, карбонати, въглеродни оксиди и цианиди. Въглеродът позволява образуването на огромен брой сложни съединения (повече от 10 милиона от тях са известни в природата).

Повечето от техните класове принадлежат към биологичен произход (въглехидрати, протеини, липиди, нуклеинови киселини). Тези съединения включват азот, водород, кислород, фосфор и сяра.

За да разберем какво е веществото, е необходимо да си представим каква роля играе в живота ни. Взаимодействайки с други вещества, той образува нови. Без тях животът на околния свят е неделим и немислим. Всички предмети се състоят от определени вещества, така че те играят важна роля в живота ни.

Какво е вещество е един от онези въпроси, на които отговорът изглежда ясен, но от друга страна, опитайте се да му отговорите! На пръв поглед всичко е просто: материята е това, от което са изградени телата... някак неясно се оказа. Нека се опитаме да го разберем.

За простота нека започнем с едно още по-сложно и абстрактно понятие – материята. Днес се смята, че материята е обективна реалност, която съществува в пространството и се променя във времето.

Тази реалност съществува в две форми. Една от тези форми има вълнова природа: безтегловност, непрекъснатост, пропускливост, способността да се разпространява със скоростта на светлината. Естеството на другата форма е корпускулярно: има маса в покой, състои се от локализирани частици (атомни ядра и електрони), слабо е пропусклива (и в някои случаи напълно непроницаема) и е далеч от скоростта на светлината. Първата форма на съществуване на материята се нарича поле, втората - субстанция.

Тук е необходимо да се направи уговорка: такова ясно разделение е извършено през 19 век по-късно, с откриването на корпускулярно-вълновия дуализъм, това трябва да бъде поставено под въпрос. Оказа се, че полето и материята имат много повече общо, отколкото може да се очаква, защото дори електронът демонстрира свойствата и на частици, и на вълни! Това обаче се проявява в микрокосмоса, на ниво елементарни частици, в макрокосмоса - на ниво тела - това не е очевидно, така че разделението на материя и поле е съвсем подходящо.

Но да се върнем към нашата същност. Както всички помним от училище, тя може да съществува в три състояния. Един от тях е твърд: молекулите са практически неподвижни, силно привлечени една към друга, така че тялото запазва формата си. Другото е течност: молекулите могат да се движат от място на място, тялото приема формата на съда, в който се намира, без да има собствена форма. И накрая - газообразен: хаотично движение на молекули, слаба връзка между тях, като резултат - липса не само на форма, но и на обем: газът ще запълни контейнер с всякакъв обем, разпределяйки се в него. Всяко вещество може да бъде в такива състояния, въпросът е само какви условия са необходими за това - например металният водород, който е наличен на Юпитер, все още не може да бъде получен на Земята дори в лабораторията.

Но има и четвърто състояние на материята – плазма. Това е йонизиран газ – т.е. газ, в който наред с неутралните атоми има положително и отрицателно заредени частици - йони (атоми, които са загубили част от електроните) и електрони, докато броят на положително и отрицателно заредените частици се балансират взаимно - това се нарича квазинеутралност. Това състояние на материята е възможно при много високи температури - хиляди келвини. Това повдига въпроса: ако плазмата е йонизиран газ, защо трябва да се счита за четвъртото състояние на материята, защо да не се разглежда като вид газ?

Оказва се, че не можете! По някои свойства плазмата е противоположна на газа. Газовете имат изключително ниска електропроводимост, докато плазмата има висока електропроводимост. Газовете се състоят от частици, подобни една на друга, които рядко се сблъскват, а плазмата се състои от частици, които се различават по електрически заряд, постоянно взаимодействащи помежду си.

Ако ви е трудно да си представите какво е плазма, не се разстройвайте: виждате я всеки ден, а ако имате късмет, всяка вечер, защото от нея са направени звездите, включително нашето Слънце! Човекът също се е научил да го използва: това е неонова или аргонова плазма, която „работи“ в светещите знаци!

Така с увереност можем да говорим не за три, а за четири състояния на материята... не са ли това предполагали древните философи, когато са говорили за четирите елемента на битието: „земя” (твърдо), „вода” (течно) ), „въздух“ (газообразен) ), „огън“ (плазма)? А ние, неразумните потомци, все още търсим някаква мистика в това!

Когато изучавате различни области на науката като част от училищен или университетски курс, е лесно да забележите, че те много често оперират с понятието материя.


Но какво е материята във физиката и химията, каква е разликата между дефинициите на тези две науки? Нека се опитаме да разгледаме по-отблизо.

Какво е материята във физиката?

Класическата физика учи, че материалът, от който се състои Вселената, е в едно от двете основни състояния - под формата на материя и под формата на поле. Във физиката материята се нарича материя, състояща се от елементарни частици (предимно неутрони, протони и електрони), образуващи атоми и молекули, които имат маса на покой, различна от нула.

Материята е представена от различни физически тела, които имат редица параметри, които могат да бъдат обективно измерени. По всяко време можете да измерите специфичното тегло и плътност на изследваното вещество, неговата еластичност и твърдост, електропроводимост и магнитни свойства, прозрачност, топлинен капацитет и др.

В зависимост от вида на веществото и външните условия, тези параметри могат да варират в доста широки граници. В същото време всеки тип вещество се характеризира с определен набор от постоянни характеристики, които отразяват неговите показатели за качество.

Агрегатни състояния на веществата

Всички вещества, съществуващи във Вселената, могат да съществуват в едно от агрегатните състояния:

- под формата на газ;

- под формата на течност;

- в твърдо състояние;

- под формата на плазма.

В същото време много вещества се характеризират с преходни или гранични състояния. Най-често срещаните от тях са:

- аморфен или стъклен;

- течен кристал;

- силно еластична.


Освен това някои вещества при специални външни условия могат да преминат в състояния на свръхтечност и свръхпроводимост.

Какво е вещество в химията?

Химическата наука изучава веществата, състоящи се от атоми, както и законите, по които протичат трансформациите на веществата, наречени химични реакции. Веществата могат да бъдат под формата на атоми, молекули, йони, радикали, както и техни смеси.

Химията разделя веществата на прости, т.е. такива, които се състоят от атоми от един вид, и сложни, състоящи се от различни видове атоми. Простите вещества се наричат ​​химични елементи: всички вещества в света са направени от тях, като тухли.

По време на химическа реакция веществата взаимодействат помежду си, като обменят атоми и атомни групи, което води до образуването на нови вещества. В същото време химията не разглежда процесите, при които настъпват промени в атомната структура: броят и видовете атоми, участващи в реакцията, винаги остават непроменени.

Всички прости вещества са обобщени в така наречената периодична таблица на елементите, която е създадена от руския учен Д.И. Менделеев. В тази таблица простите вещества са подредени в нарастващ ред на техните атомни маси и групирани по свойства, което значително опростява по-нататъшното им изследване.

Органични и неорганични вещества

В съвременната химия е обичайно всички вещества да се разделят на две основни групи: неорганични и органични. Неорганичните вещества включват:

оксиди– съединения на химични елементи с кислород;

киселини– съединения, състоящи се от водородни атоми и така наречения киселинен остатък;

сол– вещества, състоящи се от метални атоми и киселинен остатък;

основи или алкали– съединения, състоящи се от метал и хидроксилна група или няколко групи;

амфотерни хидроксиди- вещества, които имат свойствата на основи и киселини.

Има и по-сложни съединения на неорганични елементи. Общо има до половин милион разновидности на неорганични вещества.


Органичните вещества са съединения на въглерод с водород и други химични елементи. В по-голямата си част те са сложни молекули, състоящи се от голям брой атоми. Съществуват много разновидности на органичните вещества в зависимост от техния състав и молекулна структура. Общо науката в момента познава повече от 20 милиона разновидности на органични вещества.