Enkle og komplekse stoffer. Kjemisk element
Om atomer og kjemiske grunnstoffer
I kjemi, i tillegg til begrepene "atom" og "molekyl", brukes ofte begrepet "element" Hva har disse konseptene til felles, og hvordan er de forskjellige?
Kjemisk element er atomer av samme type. Så for eksempel er alle hydrogenatomer grunnstoffet hydrogen; alle oksygen- og kvikksølvatomer er grunnstoffene henholdsvis oksygen og kvikksølv.
For tiden er mer enn 107 typer atomer kjent, det vil si mer enn 107 kjemiske elementer. Det er nødvendig å skille mellom begrepene "kjemisk element", "atom" og "enkel substans"
Enkle og komplekse stoffer
I henhold til deres grunnstoffsammensetning skiller de mellom enkle stoffer som består av atomer av ett element (H2, O2, Cl2, P4, Na, Cu, Au), og komplekse stoffer som består av atomer av forskjellige grunnstoffer (H2O, NH3, OF2, H2SO4 MgCl2, K2S04).
For tiden er 115 kjemiske grunnstoffer kjent, som danner rundt 500 enkle stoffer.
Innfødt gull er et enkelt stoff.
Evnen til ett element til å eksistere i form av forskjellige enkle stoffer som er forskjellige i egenskaper kalles allotropi. For eksempel har grunnstoffet oksygen O to allotropiske former - dioksygen O2 og ozon O3 med forskjellig antall atomer i molekylene.
Allotropiske former av elementet karbon C - diamant og grafitt - er forskjellige i strukturen til krystallene. Det er andre grunner til allotropi.
Allotropiske former for karbon:
grafitt:
diamant:
Komplekse stoffer kalles ofte kjemiske forbindelser, for eksempel kvikksølv(II)oksid HgO (oppnådd ved å kombinere atomer av enkle stoffer – kvikksølv Hg og oksygen O2), natriumbromid (oppnådd ved å kombinere atomer av enkle stoffer – natrium Na og brom Br2) .
Så, la oss oppsummere det ovenstående. Det er to typer materiemolekyler:
1. Enkel– molekylene til slike stoffer består av atomer av samme type. I kjemiske reaksjoner kan de ikke brytes ned og danne flere enklere stoffer.
2.Kompleks– molekylene til slike stoffer består av atomer av forskjellige typer. I kjemiske reaksjoner kan de brytes ned og danne enklere stoffer.
Forskjellen mellom begrepene "kjemisk element" og "enkel substans"
Begrepene "kjemisk element" og "enkelt stoff" kan skilles ved å sammenligne egenskapene til enkle og komplekse stoffer. For eksempel er et enkelt stoff - oksygen - en fargeløs gass som er nødvendig for å puste og støtte forbrenning. Den minste partikkelen av det enkle stoffet oksygen er et molekyl som består av to atomer. Oksygen inngår også i karbonmonoksid (karbonmonoksid) og vann. Vann og karbonmonoksid inneholder imidlertid kjemisk bundet oksygen, som ikke har egenskapene til et enkelt stoff spesielt, det kan ikke brukes til respirasjon. Fisk, for eksempel, puster ikke kjemisk bundet oksygen, som er en del av vannmolekylet, men fritt oksygen oppløst i det. Derfor, når vi snakker om sammensetningen av kjemiske forbindelser, bør det forstås at disse forbindelsene ikke inneholder enkle stoffer, men atomer av en viss type, det vil si de tilsvarende elementene.
Når komplekse stoffer brytes ned, kan atomer frigjøres i fri tilstand og kombineres for å danne enkle stoffer. Enkle stoffer består av atomer av ett grunnstoff. Forskjellen mellom begrepene "kjemisk grunnstoff" og "enkelt stoff" bekreftes også av det faktum at samme grunnstoff kan danne flere enkle stoffer. For eksempel kan atomer av grunnstoffet oksygen danne diatomiske oksygenmolekyler og triatomiske ozonmolekyler. Oksygen og ozon er helt forskjellige enkle stoffer. Dette forklarer det faktum at mye mer enkle stoffer er kjent enn kjemiske elementer.
Ved å bruke konseptet "kjemisk element", kan vi gi følgende definisjon til enkle og komplekse stoffer:
Enkel kalles stoffer som består av atomer av ett kjemisk grunnstoff.
Kompleks kalles stoffer som består av atomer av forskjellige kjemiske elementer.
Forskjellen mellom begrepene "blanding" og "kjemisk forbindelse"
Komplekse stoffer kalles ofte kjemiske forbindelser.
Følg lenken og se opplevelsen av samspillet mellom enkle stoffer jern og svovel.
Prøv å svare på spørsmålene:
1. Hvordan skiller blandinger seg i sammensetning fra kjemiske forbindelser?
2. Sammenligne egenskapene til blandinger og kjemiske forbindelser?
3. På hvilke måter kan du skille komponentene i en blanding og en kjemisk forbindelse?
4. Er det mulig å bedømme ut fra ytre tegn dannelsen av en blanding eller kjemisk forbindelse?
Sammenlignende egenskaper for blandinger og kjemikalier
forbindelser
|
Spørsmål for å matche blandinger til kjemiske forbindelser | Sammenligning |
|
Blandinger | Kjemiske forbindelser |
|
Hvordan skiller blandinger seg i sammensetning fra kjemiske forbindelser? | Stoffer kan blandes i alle forhold, dvs. variabel sammensetning av blandinger | Sammensetningen av kjemiske forbindelser er konstant. |
Sammenligne egenskapene til blandinger og kjemiske forbindelser? | Stoffer i blandinger beholder sine egenskaper | Stoffer som danner forbindelser beholder ikke egenskapene sine, siden det dannes kjemiske forbindelser med andre egenskaper |
På hvilke måter kan en blanding og en kjemisk forbindelse separeres i dens bestanddeler? | Stoffer kan separeres med fysiske midler | Kjemiske forbindelser kan bare brytes ned gjennom kjemiske reaksjoner |
Er det mulig å bedømme etter ytre tegn dannelsen av en blanding og en kjemisk forbindelse? | Mekanisk blanding er ikke ledsaget av frigjøring av varme eller andre tegn på kjemiske reaksjoner | Dannelsen av en kjemisk forbindelse kan bedømmes ved tegn på kjemiske reaksjoner |
Oppgaver for konsolidering
I. Arbeid med simulatorer
Simulator nr. 1
Simulator nr. 2
Simulator nr. 3
II. Løs problemet
Fra den foreslåtte listen over stoffer, skriv ut enkle og komplekse stoffer separat:
NaCl, H2SO4, K, S8, CO2, O3, H3PO4, N2, Fe.
Forklar valget ditt i hvert enkelt tilfelle.
III. Svar på spørsmålene
№1
Hvor mange enkle stoffer er skrevet i en serie formler:
H2O, N2, O3, HNO3, P2O5, S, Fe, CO2, KOH.
№2
Begge stoffene er komplekse:
A) C (kull) og S (svovel);
B) CO2 (karbondioksid) og H2O (vann);
B) Fe (jern) og CH4 (metan);
D) H2SO4 (svovelsyre) og H2 (hydrogen).
№3
Velg riktig utsagn:
Enkle stoffer består av atomer av samme type.
A) Riktig
B) Feil
№4
Det som er typisk for blandinger er det
A) De har en konstant sammensetning;
B) Stoffer i "blandingen" beholder ikke sine individuelle egenskaper;
C) Stoffer i "blandinger" kan skilles fra fysiske egenskaper;
D) Stoffer i "blandinger" kan separeres ved hjelp av en kjemisk reaksjon.
№5
Følgende er typiske for "kjemiske forbindelser":
A) Variabel sammensetning;
B) Stoffer som finnes i en "kjemisk forbindelse" kan separeres ved hjelp av fysiske midler;
C) Dannelsen av en kjemisk forbindelse kan bedømmes etter tegn på kjemiske reaksjoner;
D) Permanent sammensetning.
№6
I hvilket tilfelle snakker vi om jern som et kjemisk grunnstoff?
A) Jern er et metall som tiltrekkes av en magnet;
B) Jern er en del av rust;
C) Jern er preget av en metallisk glans;
D) Jernsulfid inneholder ett jernatom.
№7
I hvilket tilfelle snakker vi om oksygen som et enkelt stoff?
A) Oksygen er en gass som støtter respirasjon og forbrenning;
B) Fisk puster oksygen oppløst i vann;
C) Oksygenatomet er en del av vannmolekylet;
D) Oksygen er en del av luft.
§ 9. Enkle og sammensatte stoffer
Etter å ha mestret dette emnet, vil du kunne:
Skille mellom begrepene "enkel substans" og "kompleks substans", formler for enkle og komplekse stoffer;
Forstå begrepet "kjemisk forbindelse";
Gi eksempler på enkle og komplekse stoffer;
Beskriv enkle og komplekse stoffer du kjenner fra daglig bruk;
Foreta vurderinger om en rekke stoffer.
De fleste atomer av kjemiske elementer har evnen til å kombinere med hverandre eller med atomer av andre kjemiske elementer. Som et resultat dannes kjemiske forbindelser. Uavhengig av sammensetningen av deres strukturelle partikler, er både enkle og komplekse stoffer kjemiske forbindelser, siden kjemiske bindinger oppstår mellom dem.
Du har allerede blitt kjent med strukturen til atomer av kjemiske elementer. Stoffer hvis komponenter er atomer kalles atom.
Men blant alle de forskjellige kjemiske forbindelser er det også molekylære stoffer. Deres bestanddeler er molekyler.
Molekyler er de minste partiklene i et stoff som beholder sine kjemiske egenskaper.
Et molekyl anses å være grensen for delbarhet for et stoff. Hvis det blir ødelagt, så blir stoffet ødelagt. Et karakteristisk trekk ved molekyler er kontinuerlig bevegelse.
Husk fra ditt naturhistoriekurs hva fenomenet kalles diffusjon.
Hvert molekyl består av et visst antall atomer av ett eller forskjellige kjemiske elementer.
Husk fra ditt naturhistoriekurs hvordan stoffer er delt inn etter sammensetning og opprinnelse.
Hvilke stoffer kalles: a) enkle; b) vanskelig? Gi noen eksempler på enkle og komplekse stoffer som du oftest bruker i hverdagen.
Enkle stoffer er stoffer dannet av ett kjemisk grunnstoff.
For eksempel, enkle stoffer hydrogen, oksygen, nitrogen dannet i samsvar med de kjemiske elementene Hydrogen, Oksygen, Nitrogen. Molekylene deres inneholder to atomer av disse elementene forbundet med hverandre (fig. 41 a, 6, c).
Grunnstoffet oksygen danner under visse forhold et annet enkelt stoff - ozon, hvis molekyl inneholder tre atomer (fig. 41 d).
Ris. 41. Modeller av molekyler av enkle stoffer: a - hydrogen; b - oksygen; c - ozon; g - nitrogen
Komplekse stoffer er stoffer dannet av to eller flere kjemiske elementer.
Komplekse stoffer inkluderer; vann, sukker, såpe, bordsalt, kritt, metan (en komponent av naturgass), karbondioksid. Stoffene som utgjør cellene til levende organismer (proteiner, fett og karbohydrater) er komplekse og inneholder hovedsakelig atomer av Karbon, Oksygen, Hydrogen, Nitrogen, Svovel, Fosfor og har en molekylær struktur.
Husk hvordan du kan bevise at vann er et komplekst stoff. Hvilke forskningsmetoder brukte forskerne for å bestemme sammensetningen av vann?
Figur 42 viser modeller av metan, karbondioksid og vannmolekyler. Et metanmolekyl består av ett karbonatom og fire hydrogenatomer, et karbondioksydmolekyl - fra ett karbonatom og to oksygenatomer, et vannmolekyl - fra ett oksygenatom og to hydrogenatomer.
Ris. 42. Modeller av molekyler av komplekse stoffer: a - metan; b - karbondioksid; c - vann
Så, avhengig av sammensetningen, er stoffer klassifisert i enkle og komplekse. Klassifiseringsskjemaet for stoffer er vist i figur 43.
Ris. 43. Klassifisering av stoffer
Enkle stoffer: metaller og ikke-metaller. Enkle stoffer er delt inn i to grupper. Metalliske elementer danner metaller, ikke-metalliske elementer danner ikke-metaller. De er preget av fysiske egenskaper.
Husk hvilke fysiske egenskaper til stoffer du allerede har blitt kjent med. Gi dem et navn.
La oss gå til demonstrasjonene og se på prøver av enkle stoffer av metaller og ikke-metaller. Av metaller er de vanligste innen teknologi, ulike industrier og hverdagsliv jern, sink, aluminium, kobber, sølv, gull; Ikke-metaller i laboratoriet inkluderer svovel, karbon, rødt fosfor, brom og jod.
Vær oppmerksom på tilstanden til aggregering av metaller og ikke-metaller. Hvorfor tror du brom lagres i forseglede ampuller?
Inndelingen av enkle stoffer i metaller og ikke-metaller er basert på deres fysiske egenskaper (tabell 2).
tabell 2
Fysiske egenskaper til enkle stoffer
Ikke-metaller er stoffer som hovedsakelig består av molekyler. Molekylene til mange av dem er diatomiske. Imidlertid er det også polyatomiske molekyler: det allerede nevnte ozon, krystallinsk svovel - inneholder åtte atomer av svovel, hvitt fosfor - fire atomer av dette elementet. I enkle stoffer dannet av grunnstoffet Karbon, kombineres atomer i en viss rekkefølge uten å danne molekyler.
Metaller er sammensatt av atomer av de tilsvarende elementene. Navnene på metaller faller ofte sammen med navnene på de metalliske elementene som danner dem. For eksempel stoffer aluminium, sink, nikkel, krom, magnesium dannet av de tilsvarende kjemiske elementene. Stoffet kobber består imidlertid av atomer av grunnstoffet Cuprum, sølv - Argentum, gull - Aurum, kvikksølv - kvikksølv, jern - jern. Navnene på ikke-metaller, grunnstoffer og enkle stoffer er sammenfallende for et lite antall stoffer (tabell 3).
Tabell C
Navn på kjemiske grunnstoffer og enkle stoffer
|
Metall |
Ikke-metallisk |
||
|
Kjemisk element |
Enkel substans |
Kjemisk element |
Enkel substans |
|
Aluminium |
aluminium |
||
|
Argentum |
|||
|
Merkur |
oksygen |
||
Laboratorieerfaring 2
Bli kjent med prøver av enkle og komplekse stoffer
Oppgave 1. Se nøye på stoffene du får i banker. Les etikettene: H 2 O (vann), S (svovel), P (fosfor), Mg (magnesium), NaOH (natriumhydroksid), C (karbon), Fe 3 O 4 (ferum (II, III) oksid ) , Fe (jern), ZnO (sinkoksid), CaCO 3 (kalsiumkarbonat), Al (aluminium), Zn (sink), CaO (kalsiumoksid), Na 2 CO 3 (natriumkarbonat).
Fordel disse stoffene i to grupper: enkle og komplekse. Enkel klassifiser stoffer i metaller og ikke-metaller.
Oppgave 2. Beskriv: a) hvordan enkle og komplekse stoffer er forskjellige i sammensetning; 6) hvilke kriterier brukte du for å klassifisere?
Oppgave 3. Beskriv de fysiske egenskapene til stoffer basert på dine observasjoner.
Etter å ha fullført oppgaven, skriv ned dataene i arbeidsboken din i form av en tabell. Formuler konklusjoner på slutten av arbeidet.
|
stoffer |
stoffer |
Beskrivelse av egenskaper basert på observasjoner |
|
|
Ikke-metaller |
|||
En rekke stoffer. Mangfoldet av stoffer forklares av evnen til atomer av elementer til å kombinere med hverandre. Avhengig av hvilke atomer, i hvilken mengde og hvordan de kombineres, dannes det mange enkle og komplekse stoffer (fig. 44).
Ris. 44. Det enkle stoffet svovel (a) og det komplekse stoffet ametyst (b)
Det er litt mer enkle stoffer enn kjemiske elementer - 400, fordi, som du allerede vet, kan det samme elementet (oksygen, karbon, fosfor, svovel) danne to eller flere stoffer.
Mye mer komplekse stoffer er kjent (nesten 20 millioner). Dette er vann, hvis molekyl inkluderer hydrogen og oksygen, karbondioksid - karbon og oksygen, bordsalt - natrium og klor. Sammensetningen av disse stoffene inkluderer bare to elementer - disse er binære forbindelser. Imidlertid består et betydelig antall stoffer av tre eller flere elementer. Glukose inneholder således tre elementer: Karbon, Hydrogen og Oksygen, og natron inneholder fire elementer: Natrium, Hydrogen, Karbon og Oksygen.
Alle organiske stoffer er klassifisert som komplekse. I tillegg er det en hel industri for utvinning av syntetiske og kunstige forbindelser, som har enorme industrielle og husholdningsformål.
Husk fra ditt naturhistoriekurs hvilke stoffer som kalles uorganiske og organiske. Gi eksempler på uorganiske og organiske forbindelser.
Under normale forhold (temperatur 0 °C, trykk 101,3 kPa) er stoffer i tre aggregeringstilstander: flytende (vann, olje, alkohol), fast (sink, jern, svovel, fosfor, karbon, kobber) og gassformig (hydrogen, oksygen, ozon, nitrogen, karbondioksid, inerte gasser).
LA OSS OPPSUMMERE HVA VI HAR LÆRT
Stoffer er delt inn i enkle og komplekse.
Komplekse stoffer dannes av to eller flere kjemiske elementer. det er mye flere av dem enn enkle.
Hver enkel og kompleks substans er preget av visse egenskaper, det vil si tegn som deres likheter og forskjeller kan identifiseres med.
Komplekse stoffer er av organisk og uorganisk opprinnelse.
Mangfoldet av stoffer forklares av evnen til atomer av elementer til å kombinere med hverandre.
OPPGAVER FOR Å STYRE KUNNSKAP
1. Forklar hva begrepene "molekyl", "enkel substans", "kompleks substans", "kjemisk forbindelse" betyr.
2. Gi eksempler: a) enkle og komplekse stoffer; b) organiske og uorganiske stoffer.
3. Begrunn om begrepene «kjemisk forbindelse» og «stoffblanding» er identiske.
4. Beskriv de fysiske egenskapene til: a) sukker; b) vann; c) oljer.
5. Begrunn hvorfor det finnes mer komplekse stoffer enn enkle.
6. Gi uttrykk for din egen mening om stoffers betydning for menneskers liv og helse.
INTERESSANT Å VITE
Den engelske kjemikeren G. Davy var den første som isolerte metallene natrium, kalium, kalsium, strontium, barium og magnesium i fri tilstand ved elektrolyse. Disse arbeidene markerte begynnelsen på produksjonen av kraftige lamper for søkelys, fyr, osv. Deretter skapte forskeren en sikker gruvearbeiderlampe, som ble brukt over hele verden til den ble erstattet av en batteridrevet lampe.
Maria Sklodowska-Curie (1867-1934) - fransk fysiker og kjemiker, lærer, offentlig person. Vitenskapen skylder ham oppdagelsen og studien av to radioaktive grunnstoffer - Polonium og Radium. Oppdagelsen av grunnstoffet Radium startet en metode for behandling av hudkreft. For sitt arbeid ble hun tildelt to Nobelpriser, som hun donerte for byggingen av et sanatorium i Zakopane og Radiologisk Institutt i Warszawa (Polen).
Kjemi tilhører naturvitenskapene. Hun studerer sammensetning, struktur, egenskaper og transformasjoner av stoffer, samt fenomenene som følger med disse transformasjonene.
Substans er en av hovedformene for eksistens av materie. Stoff som materieform består av individuelle partikler av ulik grad av kompleksitet og har sin egen masse, den s.k.
hvilemasse.
Enkle og komplekse stoffer. Allotropi.
Alle stoffer kan deles inn i enkel Og kompleks .
Enkle stoffer består av atomer av ett kjemisk element, kompleks - fra atomer av flere kjemiske elementer.
Kjemisk element - dette er en bestemt type atom med samme kjerneladning. Derfor, atom er den minste partikkelen i et kjemisk grunnstoff.
Konsept enkelt stoff kan ikke identifiseres med konseptet
kjemisk element . Et kjemisk element er preget av en viss positiv ladning av atomkjernen, isotopsammensetning og kjemiske egenskaper. Egenskapene til et element refererer til dets individuelle atomer. Et enkelt stoff er preget av en viss tetthet, løselighet, smelte- og kokepunkt, etc. Disse egenskapene relaterer seg til en samling atomer og er forskjellige for forskjellige enkle stoffer.
Enkel substans - dette er formen for eksistensen av et kjemisk element i en fri tilstand. Mange kjemiske grunnstoffer danner flere enkle stoffer som er forskjellige i struktur og egenskaper. Dette fenomenet kalles allotropi , og de dannende stoffene er allotropiske modifikasjoner . Dermed danner oksygenelementet to allotropiske modifikasjoner - oksygen og ozon, karbonelementet - diamant, grafitt, karbyn, fulleren.
Fenomenet allotropi er forårsaket av to årsaker: et annet antall atomer i molekylet (for eksempel oksygen OM 2 og azon OM 3 ) eller dannelsen av forskjellige krystallinske former (for eksempel danner karbon følgende allotropiske modifikasjoner: diamant, grafitt, karbin, fulleren), karbin ble oppdaget i 1968 (A. Sladkov, Russland), og fulleren ble oppdaget teoretisk i 1973 (D . Bochvar, Russland), og i 1985 - eksperimentelt (G. Kroto og R. Smalley, USA).
Komplekse stoffer De består ikke av enkle stoffer, men av kjemiske elementer. Således er hydrogen og oksygen, som er en del av vann, inneholdt i vann ikke i form av gassformig hydrogen og oksygen med sine karakteristiske egenskaper, men i form elementer - hydrogen og oksygen.
Den minste partikkelen av stoffer med molekylstruktur er et molekyl som beholder de kjemiske egenskapene til et gitt stoff. I følge moderne konsepter består molekyler hovedsakelig av stoffer i flytende og gassformig tilstand. De fleste faste stoffer (for det meste uorganiske) består ikke av molekyler, men av andre partikler (ioner, atomer). Salter, metalloksider, diamanter, metaller osv. har ikke en molekylær struktur.
Relativ atommasse
Moderne forskningsmetoder gjør det mulig å bestemme ekstremt små atommasser med større nøyaktighet. For eksempel er massen til et hydrogenatom 1,674 10 -27 kg, karbon – 1,993 10 -26 kg.
I kjemi brukes tradisjonelt ikke absolutte verdier av atommasser, men relative. I 1961 ble enheten for atommasse vedtatt atommasseenhet (forkortet a.u.m.), som er 1/12 en del av massen til et karbonisotopatom 12 MED.
De fleste kjemiske grunnstoffer har atomer med forskjellig masse (isotoper). Derfor relativ atommasse (eller bare atommasse) EN r av et kjemisk grunnstoff er en verdi lik forholdet mellom den gjennomsnittlige massen til et atom i elementet til 1/12 karbonatommasse 12 MED.
Atommassene til grunnstoffene er betegnet med EN r, hvor indeks r– startbokstaven i et engelsk ord slektning – pårørende. Innlegg EN r (H), A r (O) EN r (C) gjennomsnitt: relativ atommasse av hydrogen, relativ atommasse av oksygen, relativ atommasse av karbon.
Relativ atommasse er en av hovedkarakteristikkene til et kjemisk grunnstoff.
Enkle stoffer og deres klassifisering Når du studerer materialet i de foregående avsnittene, har du allerede blitt kjent med noen stoffer. For eksempel består et molekyl av hydrogengass av to atomer av det kjemiske elementet hydrogen - H + H = H2. Enkle stoffer er stoffer som inneholder atomer av samme type Enkle stoffer kjent for deg inkluderer: oksygen, grafitt, svovel, nitrogen, alle metaller: jern, kobber, aluminium, gull, etc. Svovel består kun av atomer av det kjemiske elementet svovel, mens grafitt består av atomer av det kjemiske elementet karbon. Det er nødvendig å skille klart mellom konsepter "kjemisk element" Og "enkel sak". For eksempel er ikke diamant og karbon det samme. Karbon er et kjemisk grunnstoff, og diamant er et enkelt stoff som dannes av det kjemiske elementet karbon. I dette tilfellet kalles det kjemiske elementet (karbon) og det enkle stoffet (diamant) annerledes. Ofte kalles et kjemisk grunnstoff og dets tilsvarende enkle stoff det samme. For eksempel tilsvarer grunnstoffet oksygen et enkelt stoff - oksygen. Det er nødvendig å lære å skille mellom hvor vi snakker om et grunnstoff og hvor om et stoff! Når de for eksempel sier at oksygen er en del av vann, snakker vi om grunnstoffet oksygen. Når de sier at oksygen er en gass som er nødvendig for å puste, snakker vi om det enkle stoffet oksygen. Enkle stoffer av kjemiske elementer er delt inn i to grupper - metaller og ikke-metaller. Metaller og ikke-metaller radikalt forskjellige i deres fysiske egenskaper. Alle metaller er faste stoffer under normale forhold, med unntak av kvikksølv - det eneste flytende metallet. Metaller er ugjennomsiktige og har en karakteristisk metallisk glans. Metaller er formbare og leder varme og elektrisitet godt. Ikke-metaller ligner ikke hverandre i fysiske egenskaper. Så hydrogen, oksygen, nitrogen er gasser, silisium, svovel, fosfor er faste stoffer. Det eneste flytende ikke-metallet er brom, en brunrød væske. Hvis du tegner en konvensjonell linje fra det kjemiske elementet bor til det kjemiske elementet astatin, er det i den lange versjonen av det periodiske systemet ikke-metalliske elementer over linjen, og under den - metall. I den korte versjonen av det periodiske systemet er det ikke-metalliske elementer under denne linjen, og både metalliske og ikke-metalliske elementer over den. Dette betyr at det er mer praktisk å bestemme om et grunnstoff er metallisk eller ikke-metallisk ved å bruke den lange versjonen av det periodiske systemet. Denne inndelingen er vilkårlig, siden alle elementer på en eller annen måte viser både metalliske og ikke-metalliske egenskaper, men i de fleste tilfeller samsvarer denne fordelingen med virkeligheten.
Komplekse stoffer og deres klassifisering
Hvis sammensetningen av enkle stoffer inkluderer atomer av bare én type, er det lett å gjette at sammensetningen av komplekse stoffer vil omfatte flere typer forskjellige atomer, minst to. Et eksempel på et komplekst stoff er vann du kjenner dens kjemiske formel -; H2O. Vannmolekyler er bygd opp av to typer atomer: hydrogen og oksygen. Komplekse stoffer- stoffer som inneholder atomer av ulike typer La oss utføre følgende eksperiment. Bland svovel- og sinkpulver. Plasser blandingen på en metallplate og sett den i brann ved hjelp av en trelykt. Blandingen antennes og brenner raskt med en lys flamme. Etter fullføringen av den kjemiske reaksjonen ble det dannet et nytt stoff, som inkluderte svovel- og sinkatomer. Egenskapene til dette stoffet er helt forskjellige fra egenskapene til utgangsstoffene - svovel og sink. Komplekse stoffer er vanligvis delt inn i to grupper: uorganiske stoffer og deres derivater og organiske stoffer og deres derivater. For eksempel er steinsalt et uorganisk stoff, og stivelsen i poteter er et organisk stoff.Typer struktur av stoffer
Basert på typen partikler som utgjør stoffene, deles stoffene inn i stoffer molekylær og ikke-molekylær struktur. Stoffet kan inneholde ulike strukturelle partikler, som atomer, molekyler, ioner. Følgelig er det tre typer stoffer: stoffer med atomær, ionisk og molekylær struktur. Stoffer med ulike typer struktur vil ha ulike egenskaper.Stoffer med atomstruktur
Et eksempel på stoffer med atomstruktur er stoffer dannet av grunnstoffet karbon: grafitt og diamant. Disse stoffene inneholder kun karbonatomer, men egenskapene til disse stoffene er svært forskjellige. Grafitt– en skjør, lett eksfolierende substans av grå-svart farge. Diamant– gjennomsiktig, et av de hardeste mineralene på planeten. Hvorfor har stoffer som består av samme type atom forskjellige egenskaper? Alt handler om strukturen til disse stoffene. Karbonatomene i grafitt og diamant går sammen på forskjellige måter. Stoffer med atomstruktur har høye koke- og smeltepunkter, er vanligvis uløselige i vann og ikke-flyktige. Krystallgitter - et geometrisk hjelpebilde introdusert for å analysere strukturen til en krystallStoffer med molekylær struktur
Stoffer med molekylær struktur– Dette er nesten alle væsker og de fleste gassformige stoffer. Det er også krystallinske stoffer hvis krystallgitter inkluderer molekyler. Vann er et stoff med molekylær struktur. Is har også en molekylær struktur, men i motsetning til flytende vann har den et krystallgitter hvor alle molekyler er strengt ordnet. Stoffer med molekylær struktur har lave koke- og smeltepunkter, er vanligvis skjøre og leder ikke elektrisitet.Stoffer med ionisk struktur
Stoffer med ionisk struktur er faste krystallinske stoffer. Et eksempel på et ionisk sammensatt stoff er bordsalt. Dens kjemiske formel er NaCl. Som vi kan se, består NaCl av ioner Na+ og Cl⎺, vekslende på visse steder (noder) i krystallgitteret. Stoffer med ionisk struktur har høye smelte- og kokepunkter, er skjøre, er vanligvis svært løselige i vann og leder ikke elektrisk strøm. Begrepene "atom", "kjemisk element" og "enkel substans" bør ikke forveksles.- "Atom"– et spesifikt konsept, siden atomer virkelig eksisterer.
- "Kjemisk element"– er et kollektivt, abstrakt konsept; I naturen eksisterer et kjemisk grunnstoff i form av frie eller kjemisk bundne atomer, det vil si enkle og komplekse stoffer.
Komplekse stoffer må skilles fra blandinger, som også består av forskjellige elementer. Det kvantitative forholdet mellom komponentene i blandingen kan variere, men de kjemiske forbindelsene har en konstant sammensetning. For eksempel, i et glass te kan du legge til en skje sukker, eller flere, og sukrosemolekyler С12Н22О11 inneholder nøyaktig 12 karbonatomer, 22 hydrogenatomer og 11 oksygenatomer. Således kan sammensetningen av forbindelser beskrives med én kjemisk formel, og sammensetningen ingen blanding. Komponentene i blandingen beholder sine fysiske og kjemiske egenskaper. Blander man for eksempel jernpulver med svovel, dannes det en blanding av to stoffer. Både svovel og jern i denne blandingen beholder sine egenskaper: jern tiltrekkes av en magnet, og svovel blir ikke fuktet av vann og flyter på overflaten. Hvis svovel og jern reagerer med hverandre, dannes en ny forbindelse med formelen FeS, som ikke har egenskapene til verken jern eller svovel, men har et sett med sine egne egenskaper. I forbindelse FeS jern og svovel er bundet til hverandre, og de kan ikke separeres med metodene som brukes for å skille blandinger. Dermed kan stoffer klassifiseres i henhold til flere parametere: Konklusjoner fra en artikkel om emnet Enkle og komplekse stoffer
- Enkle stoffer- stoffer som inneholder atomer av samme type
- Enkle stoffer deles inn i metaller og ikke-metaller
- Komplekse stoffer- stoffer som inneholder atomer av ulike typer
- Komplekse stoffer er delt inn i organisk og uorganisk
- Det er stoffer med atomær, molekylær og ionisk struktur, deres egenskaper er forskjellige
- Krystallcelle– et geometrisk hjelpebilde introdusert for å analysere krystallstrukturen
I forrige kapittel ble det sagt at ikke bare atomer av samme kjemiske grunnstoff kan danne bindinger med hverandre, men også atomer av forskjellige grunnstoffer. Stoffer dannet av atomer av ett kjemisk element kalles enkle stoffer, og stoffer dannet av atomer av forskjellige kjemiske elementer kalles komplekse stoffer. Noen enkle stoffer har en molekylær struktur, dvs. består av molekyler. For eksempel har stoffer som oksygen, nitrogen, hydrogen, fluor, klor, brom, jod en molekylær struktur. Hvert av disse stoffene er dannet av diatomiske molekyler, så deres formler kan skrives som henholdsvis O 2, N 2, H 2, F 2, Cl 2, Br 2 og I 2. Som du kan se, kan enkle stoffer ha samme navn som grunnstoffene som danner dem. Derfor bør man tydelig skille mellom situasjoner når vi snakker om et kjemisk grunnstoff og når det er snakk om et enkelt stoff.
Ofte har enkle stoffer ikke en molekylær, men en atomstruktur. I slike stoffer kan atomer danne bindinger av ulike typer med hverandre, som vil bli diskutert i detalj litt senere. Stoffer med lignende struktur er alle metaller, for eksempel jern, kobber, nikkel, samt noen ikke-metaller - diamant, silisium, grafitt, etc. Disse stoffene er vanligvis ikke bare preget av sammenfallet av navnet på det kjemiske elementet med navnet på stoffet som er dannet av det, men også av identisk registrering av formelen til stoffet og betegnelsen på det kjemiske elementet. For eksempel danner de kjemiske grunnstoffene jern, kobber og silisium, betegnet Fe, Cu og Si, enkle stoffer hvis formler er henholdsvis Fe, Cu og Si. Det er også en liten gruppe enkle stoffer som består av isolerte atomer som ikke er forbundet på noen måte. Slike stoffer er gasser, som kalles edelgasser på grunn av deres ekstremt lave kjemiske aktivitet. Disse inkluderer helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), radon (Rn).
Siden det bare er rundt 500 kjente enkle stoffer, følger den logiske konklusjonen at mange kjemiske grunnstoffer er preget av et fenomen som kalles allotropi.
Allotropi er et fenomen når ett kjemisk grunnstoff kan danne flere enkle stoffer. Ulike kjemiske stoffer dannet av ett kjemisk element kalles allotropiske modifikasjoner eller allotroper.
Så for eksempel kan det kjemiske elementet oksygen danne to enkle stoffer, hvorav den ene har navnet på det kjemiske elementet - oksygen. Oksygen som stoff består av diatomiske molekyler, dvs. formelen er O 2. Det er denne forbindelsen som er en del av luften vi trenger for livet. En annen allotrop modifikasjon av oksygen er den triatomiske gassen ozon, hvis formel er O 3 . Til tross for at både ozon og oksygen dannes av det samme kjemiske elementet, er deres kjemiske oppførsel svært forskjellig: ozon er mye mer aktivt enn oksygen i reaksjoner med de samme stoffene. I tillegg skiller disse stoffene seg fra hverandre i fysiske egenskaper, i det minste på grunn av at molekylvekten til ozon er 1,5 ganger større enn oksygen. Dette fører til det faktum at dens tetthet i gassform også er 1,5 ganger større.
Mange kjemiske elementer har en tendens til å danne allotropiske modifikasjoner som skiller seg fra hverandre i de strukturelle egenskapene til krystallgitteret. Så, for eksempel, i figur 5, kan du se skjematiske bilder av fragmenter av krystallgitteret av diamant og grafitt, som er allotropiske modifikasjoner av karbon.
Figur 5. Fragmenter av krystallgitter av diamant (a) og grafitt (b)
I tillegg kan karbon også ha en molekylær struktur: en slik struktur observeres i en type stoff som fullerener. Stoffer av denne typen er dannet av sfæriske karbonmolekyler. Figur 6 viser 3D-modeller av et c60 fulleren-molekyl og en fotball for sammenligning. Legg merke til deres interessante likheter.
Figur 6. C60 fullerenmolekyl (a) og fotball (b)
Komplekse stoffer er stoffer som består av atomer av forskjellige grunnstoffer. De kan, akkurat som enkle stoffer, ha en molekylær og ikke-molekylær struktur. Den ikke-molekylære typen struktur av komplekse stoffer kan være mer mangfoldig enn for enkle. Eventuelle komplekse kjemiske stoffer kan oppnås enten ved direkte interaksjon av enkle stoffer eller ved en sekvens av deres interaksjoner med hverandre. Det er viktig å innse ett faktum, som er at egenskapene til komplekse stoffer, både fysiske og kjemiske, er svært forskjellige fra egenskapene til de enkle stoffene de er hentet fra. For eksempel kan bordsalt, som har NaCl-forum og er fargeløse gjennomsiktige krystaller, oppnås ved å reagere natrium, som er et metall med egenskaper som er karakteristiske for metaller (glans og elektrisk ledningsevne), med klor Cl2, en gulgrønn gass.
Svovelsyre H 2 SO 4 kan dannes ved en rekke suksessive transformasjoner fra enkle stoffer - hydrogen H 2, svovel S og oksygen O 2. Hydrogen er en gass lettere enn luft som danner eksplosive blandinger med luft, svovel er et gult fast stoff som kan brenne, og oksygen er en gass som er litt tyngre enn luft som mange stoffer kan brenne i. Svovelsyre, som kan fås fra disse enkle stoffene, er en tung oljeaktig væske med sterke vannfjernende egenskaper, på grunn av hvilken den forkuller mange stoffer av organisk opprinnelse.
Tydeligvis, i tillegg til individuelle kjemikalier, er det også blandinger av dem. Det er først og fremst blandinger av ulike stoffer som danner verden rundt oss: metallegeringer, mat, drikke, ulike materialer som utgjør gjenstandene rundt oss.
For eksempel består luften vi puster hovedsakelig av nitrogen N2 (78 %), oksygen (21 %), som er livsviktig for oss, og de resterende 1 % består av urenheter fra andre gasser (karbondioksid, edelgasser osv.) .
Blandinger av stoffer deles inn i homogene og heterogene. Homogene blandinger er de blandingene som ikke har fasegrenser. Homogene blandinger er en blanding av alkohol og vann, metallegeringer, en løsning av salt og sukker i vann, blandinger av gasser, etc. Heterogene blandinger er de blandingene som har en fasegrense. Blandinger av denne typen inkluderer en blanding av sand og vann, sukker og salt, en blanding av olje og vann, etc.
Stoffene som utgjør blandinger kalles komponenter.
Blandinger av enkle stoffer, i motsetning til kjemiske forbindelser som kan oppnås fra disse enkle stoffene, beholder egenskapene til hver komponent.