Прості та складні речовини. Хімічний елемент
Про атоми та хімічні елементи
У хімії крім термінів "атом" та "молекула" часто вживається поняття "елемент". Що спільного і чим ці поняття різняться?
Хімічний елемент - Це атоми одного і того ж виду. Приміром, всі атоми водню – це елемент водень; всі атоми кисню та ртуті – відповідно елементи кисень та ртуть.
Нині відомо понад 107 видів атомів, тобто понад 107 хімічних елементів. Потрібно розрізняти поняття "хімічний елемент", "атом" та "проста речовина"
Прості та складні речовини
За елементним складом розрізняють прості речовини, що складаються з атомів одного елемента (H2, O2, Cl2, P4, Na, Cu, Au), і складні речовини, що складаються з атомів різних елементів (H2O, NH3, OF2, H2SO4, MgCl2, K2SO4) .
В даний час відомо 115 хімічних елементів, що утворюють близько 500 простих речовин.
Самородне золото – проста речовина.
Здатність одного елемента існувати у вигляді різних простих речовин, що відрізняються за властивостями, називається алотропією. Наприклад, елемент кисень O має дві алотропні форми - дикисень O2 та озон O3з різним числом атомів у молекулах.
Алотропні форми елемента вуглець C – алмаз та графіт – відрізняються будовою їх кристалів. Існують і інші причини алотропії.
Алотропні форми вуглецю:
графіт:
алмаз:
Складні речовини часто називають хімічними сполуками, наприклад, оксид ртуті(II) HgO (виходить шляхом з'єднання атомів простих речовин - ртуті Hg і кисню O2), бромід натрію (виходить шляхом з'єднання атомів простих речовин - натрію Na і брому Br2).
Отже, підсумуємо сказане вище. Молекули речовини бувають двох видів:
1. Прості– молекули таких речовин складаються із атомів одного виду. У хімічних реакціях що неспроможні розкладатися з утворенням кількох простіших речовин.
2.Складні– молекули таких речовин складаються із атомів різного виду. У хімічних реакціях можуть розкладатися з утворенням простіших речовин.
Різниця понять "хімічний елемент" та "проста речовина"
Відрізнити поняття "хімічний елемент" та "проста речовина" можна при порівнянні властивостей простих та складних речовин. Наприклад, проста речовина - кисень - безбарвний газ, необхідний для дихання, що підтримує горіння. Найдрібніша частка простої речовини кисню – молекула, що складається з двох атомів. Кисень входить також у склад оксиду вуглецю (чадний газ) та води. Однак, до складу води та оксиду вуглецю входить хімічно зв'язаний кисень, який не має властивостей простої речовини, зокрема він не може бути використаний для дихання. Риби, наприклад, дихають не хімічно зв'язаним киснем, що входить до складу молекули води, а вільним, розчиненим у ній. Тому, коли йдеться про склад якихось хімічних сполук, слід розуміти, що в ці сполуки входять не прості речовини, а атоми певного виду, тобто відповідні елементи.
При розкладанні складних речовин атоми можуть виділятися у вільному стані і з'єднуючись, утворювати прості речовини. Прості речовини складаються із атомів одного елемента. Відмінність понять «хімічний елемент» і «проста речовина» підтверджується і тим, що той самий елемент може утворювати кілька простих речовин. Наприклад, атоми елемента кисню можуть утворити двоатомні молекули кисню та триатомні – озону. Кисень та озон – зовсім різні прості речовини. Цим пояснюється те що, що простих речовин відомо набагато більше, ніж хімічних елементів.
Користуючись поняттям «хімічний елемент», можна дати таке визначення простим і складним речовинам:
Простиминазивають такі речовини, які з атомів одного хімічного елемента.
Складниминазивають такі речовини, які з атомів різних хімічних елементів.
Відмінність понять «суміш» та «хімічна сполука»
Складні речовини часто називають хімічними сполуками.
Здійсніть перехід за посиланням та перегляньте досвід взаємодії простих речовин заліза та сірки.
Спробуйте відповісти на запитання:
1.Чим відрізняються за складом суміші від хімічних сполук?
2. Зіставте властивості сумішей та хімічних сполук?
3. Якими способами можна поділити на складові компоненти суміші та хімічної сполуки?
4. Чи можна судити за зовнішніми ознаками про утворення суміші та хімічної сполуки?
Порівняльна характеристика сумішей та хімічних
з'єднань
|
Питання для зіставлення сумішей із хімічними сполуками | Зіставлення |
|
Суміші | Хімічні сполуки |
|
Чим відрізняються за складом суміші від хімічних сполук? | Речовини можна змішувати у будь-яких співвідношеннях, тобто. склад сумішей змінний | Склад хімічних сполук постійний. |
Зіставте властивості сумішей та хімічних сполук? | Речовини у складі сумішей зберігають свої властивості | Речовини, що утворюють сполуки, свої властивості не зберігають, оскільки утворюється хімічна сполука з іншими властивостями. |
Якими способами можна поділити на складові компоненти суміші та хімічної сполуки? | Речовини можна поділити фізичними способами | Хімічні сполуки можна розкласти лише за допомогою хімічних реакцій |
Чи можна судити за зовнішніми ознаками про утворення суміші та хімічної сполуки? | Механічне змішування не супроводжується виділенням теплоти чи іншими ознаками хімічних реакцій | Про утворення хімічної сполуки можна судити за ознаками хімічних реакцій |
Завдання для закріплення
I. Попрацюйте з тренажерами
Тренажер №1
Тренажер №2
Тренажер №3
ІІ. Розв'яжіть завдання
Із запропонованого списку речовин випишіть окремо прості та складні речовини:
NaCl, H2SO4, K, S8, CO2, O3, H3PO4, N2, Fe.
Поясніть ваш вибір у кожному з випадків.
ІІІ. Дайте відповідь на питання
№1
Скільки простих речовин записано у ряді формул:
H2O, N2, O3, HNO3, P2O5, S, Fe, CO2, KOH.
№2
До складних належать обидві речовини:
А) С (вугілля) та S (сірка);
Б) CO2 (вуглекислий газ) та H2O (вода);
В) Fe (залізо) та CH4 (метан);
Г) H2SO4 (сірчана кислота) та H2 (водень).
№3
Виберіть правильне твердження:
Прості речовини складаються із атомів одного виду.
А) Правильно
Б) Невірно
№4
Для сумішей характерно те, що
а) вони мають постійний склад;
Б) Речовини у складі "суміші" не зберігають свої індивідуальні властивості;
В) Речовини у "сумішах" можна розділити фізичними властивостями;
Г) Речовини у "сумішах" можна розділити за допомогою хімічної реакції.
№5
Для "хімічних сполук" характерне таке:
А) Змінний склад;
Б) Речовини, у складі "хімічної сполуки" можна розділити фізичними способами;
В) Про утворення хімічної сполуки можна будувати висновки за ознаками хімічних реакцій;
г) Постійний склад.
№6
У якому разі йдеться про залізо як про хімічний елемент?
А) Залізо – це метал, який притягується магнітом;
Б) Залізо входить до складу іржі;
В) Для заліза характерний металевий блиск;
Г) До складу сульфіду заліза входить один атом заліза.
№7
У якому випадку йдеться про кисень як про просту речовину?
А) Кисень - це газ, підтримує дихання та горіння;
Б) Риби дихають киснем, розчиненим у воді;
В) атом кисень входить до складу молекули води;
Г) Кисень входить до складу повітря.
§ 9. Прості та складні речовини
Освоївши цю тему, ви зможете:
Розрізняти поняття «проста речовина» та «складна речовина», формули простих та складних речовин;
Розуміти поняття «хімічна сполука»;
Наводити приклади простих та складних речовин;
Описувати прості та складні речовини, відомі вам із повсякденного побуту;
Висловлювати судження про різноманіття речовин.
Більшість атомів хімічних елементів мають здатність поєднуватися один з одним або з атомами інших хімічних елементів. Внаслідок цього утворюються хімічні сполуки. Незалежно від складу їх структурних частинок і прості, і складні речовини є хімічними сполуками, оскільки з-поміж них виникають хімічні зв'язку.
Ви вже ознайомилися із будовою атомів хімічних елементів. Речовини, складовими яких атоми, називають атомними.
Однак серед усієї різноманітності хімічних сполук існують і молекулярні речовини. Складовою їх є молекули.
Молекули - дрібні частинки речовини, що зберігають його хімічні властивості.
Молекулу вважають за межу ділимості речовини. Якщо вона руйнується, руйнується і речовина. Характерною рисою молекул є безперервний рух.
Згадайте з курсу природознавства, яке називається дифузією.
Кожна молекула складається із певної кількості атомів одного або різних хімічних елементів.
Згадайте з курсу природознавства, як діляться речовини за складом та походженням.
Які речовини називають: а) простими; б) складними? Наведіть кілька прикладів простих та складних речовин, якими ви найчастіше користуєтесь у побуті.
Прості речовини – це речовини, утворені одним хімічним елементом.
Наприклад, прості речовини водень, кисень, азот утворені відповідно до хімічних елементів Гідрогеном, Оксигеном, Азотом. До складу їх молекул входять по два з'єднані між собою атоми цих елементів (рис. 41, 6, в).
Елемент Кисень за певних умов утворює ще одну просту речовину - озон, молекула якого містить три атоми (рис. 41 г).
Мал. 41. Моделі молекул простих речовин: а – водню; б – кисень; в – озону; г - азоту
Складні речовини – це речовини, утворені двома чи більше хімічними елементами.
До складних речовин відносяться; вода, цукор, мило, кухонна сіль, крейда, метан (що становить природного газу), вуглекислий газ. Речовини, що входять до складу клітин живих організмів (білки, жири та вуглеводи), є складними та містять переважно атоми Вуглецю, Кисню, Водню, Азоту, Сірки, Фосфору та мають молекулярну будову.
Згадайте, як довести, що вода є складною речовиною. Які методи дослідження використовували вчені для визначення складу води?
На малюнку 42 зображено моделі молекул метану, вуглекислого газу та води. Молекула метану складається з одного атома Вуглецю та чотирьох атомів Гідрогену, молекула вуглекислого газу – з одного атома Карбону та двох атомів Кисню, молекула води – з одного атома Кисню та двох атомів Гідрогену.
Мал. 42. Моделі молекул складних речовин: а – метану; б – вуглекислого газу; в - води
Отже, залежно від складу речовини класифікують на прості і складні. Схему класифікації речовин зображено малюнку 43.
Мал. 43. Класифікація речовин
Прості речовини: метали та неметали. Прості речовини поділяють на дві групи. Металеві елементи утворюють метали, нерудні – неметали. Їх розрізняють за фізичними властивостями.
Згадайте, з якими фізичними властивостями речовин ви ознайомилися. Назвіть їх.
Звернемося до демонстрацій та розглянемо зразки простих речовин металів та неметалів. З металів найбільш поширеними у техніці, різних галузях виробництв, побуті із залізо, цинк, алюміній, мідь, срібло, золото; з неметалів у лабораторії є сірка, вуглець, червоний фосфор, бром, йод.
Зверніть увагу на агрегатний стан металів та неметалів. Чому, на вашу думку, бром зберігають у запаяних ампулах?
За основу поділу простих речовин па метали та неметали взято їх фізичні властивості (табл. 2).
Таблиця 2
Фізичні властивості простих речовин
Неметали - це речовини, які здебільшого складаються з молекул. Молекули багатьох із них двоатомні. Однак зустрічаються і багатоатомні молекули: вже згадуваний озон, кристалічна сірка містить вісім атомів Сірки, білий фосфор - чотири атоми цього елемента. У найпростіших речовинах, утворених елементом Карбоном, атоми з'єднуються у порядку, не утворюючи молекул.
Метали складаються із атомів відповідних елементів. Назви металів часто збігаються з назвами металевих елементів, що їх утворюють. Наприклад, речовини алюміній, цинк, нікель, хром, магній, утворені відповідними хімічними елементами. Проте речовина мідь складається з атомів елемента Купруму, срібло – Аргентуму, золото – Ауруму, ртуть – Меркурію, залізо – Заліза. У назви неметалів елементів та простих речовин збігаються для незначної кількості речовин (табл. 3).
Таблиця С
Назви хімічних елементів та простих речовин
|
Металеві |
Неметалічні |
||
|
Хімічний елемент |
Проста речовина |
Хімічний елемент |
Проста речовина |
|
Алюміній |
алюміній |
||
|
Аргентум |
|||
|
Меркурій |
кисень |
||
Лабораторний досвід 2
Ознайомлення із зразками простих та складних речовин
Завдання 1. Уважно розгляньте речовини, видані вам у банках. Прочитайте написи на етикетках: Н 2 О (вода), S (сірка), Р (фосфор), Mg (магній), NaOH (натрію гідроксид), С (вуглець), Fe 3 O 4 (ферум(II, III) оксид ), Fе (залізо), ZnO (цинк оксид), СаСО 3 (кальцій карбонат), Аl (алюміній), Zn (цинк), СаО (кальцій оксид), Nа 2 3 (натрій карбонат).
Розподіліть ці речовини на дві групи: прості та складні. Прості класифікуйте речовини на метали та неметали.
Завдання 2. Опишіть: а) чим відрізняються за складом прості та складні речовини; 6) за якими ознаками ви зробили класифікацію.
Завдання 3. Опишіть фізичні властивості речовин на основі спостережень.
Виконавши завдання, запишіть дані у робочий зошит як таблиці. Наприкінці роботи сформулюйте висновки.
|
речовини |
речовини |
Опис властивостей за спостереженнями |
|
|
Неметали |
|||
Різноманітність речовин. Різноманітність речовин пояснюється здатністю атомів елементів поєднуватися між собою. Залежно від того, які атоми, в якій кількості та як з'єднуються, утворюється багато простих та складних речовин (рис. 44).
Мал. 44. Проста речовина сірка (а) та складна речовина аметист (б)
Простих речовин існує трохи більше, ніж хімічних елементів - 400, бо, як ви вже знаєте, той самий елемент (Оксиген, Карбон, Фосфор, Сульфур) може утворювати дві або більше речовин.
Складних речовин відомо набагато більше (майже 20 мл). Це вода, до складу молекули якої входять Водень та Кисень, вуглекислий газ – Карбон та Кисень, кухонна сіль – Натрій та Хлор. До складу названих речовин входять лише два елементи – це бінарні сполуки. Однак значна кількість речовин складається із трьох і більше елементів. Так, до складу глюкози входять три елементи: Карбон, Гідроген та Оксиген, а питна сода містить чотири елементи: Натрій, Водень, Карбон та Кисень.
До складних належать усі органічні речовини. Крім того, існує ціла індустрія з видобутку синтетичних та штучних сполук, які мають величезне виробниче та побутове призначення.
Згадайте з курсу природознавства які речовини називають неорганічними, органічними. Наведіть приклади неорганічних та органічних сполук.
За нормальних умов (температура 0 °С, тиск 101,3 кПа) речовини знаходяться в трьох агрегатних станах: рідкому (вода, олія, спирт), твердому (цинк, залізо, сірка, фосфор, вуглець, мідь) і газуватий (водень, кисень, озон, азот, вуглекислий газ, інертні гази).
СУМУЄМО ВИВЧЕНЕ
Речовини поділяють на прості та складні.
Складні речовини утворюються із двох і більше хімічних елементів. їх значно більше, ніж простих.
Кожна проста і складна речовина характеризується певними властивостями, тобто ознаками, якими можна виявити їх схожість і відмінність.
Складні речовини бувають органічного та неорганічного походження.
Різноманітність речовин пояснюється здатністю атомів елементів поєднуватися між собою.
ЗАВДАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ
1. Поясніть, що означають поняття «молекула», «проста речовина», «складна речовина», «хімічна сполука».
2. Наведіть приклади: а) простих та складних речовин; б) органічних та неорганічних речовин.
3. Обґрунтуйте, чи є ідентичними поняття «хімічна сполука» та «суміш речовин».
4. Охарактеризуйте фізичні властивості: а) цукру; б) води; в) олії.
5. Обґрунтуйте, чому складних речовин більше, ніж простих.
6. Висловіть власну думку про важливість речовин для життя та здоров'я людини.
ЦІКАВО ЗНАТИ
Англійський хімік Г. Деві вперше виділив у вільному стані, методом електролізу, метали натрій, калій, кальцій, стронцій, барій, магній. Ці роботи започаткували виготовлення сильних ламп для прожекторів, маяків і т. ін. Згодом вчений створив безпечну шахтарську лампу, яка використовувалася в усьому світі, поки не була замінена лампочкою з акумулятором.
Склодовська-Кюрі Марія (1867-1934) – французький фізик та хімік, педагог, громадський діяч. Наука зобов'язана йому відкриттям та дослідженням двох радіоактивних елементів – Полонія та Радія. Відкриття елемента Радія розпочало метод лікування ним раку шкіри. За свою працю була нагороджена двома Нобелівськими преміями, які пожертвувала на будівництво санаторію у м. Закопані та Радіологічного інституту у м. Варшаві (Польща).
Хімія відноситься до природничих наук. Вона вивчає склад, будову, властивості та перетворення речовин, а також явища, що супроводжують ці перетворення.
Речовина є однією з основних форм існування матерії. Речовина як форма матерії складається з окремих частинок різного ступеня складності і має власну масу, так звану мою
масою спокою.
Прості та складні речовини. Алотропія.
Усі речовини можна розділити на прості і складні .
Прості речовини складаються з атомів одного хімічного елемента, складні - З атомів декількох хімічних елементів.
Хімічний елемент - це певний вид атомів із однаковим зарядом ядра. Отже, атом - це найдрібніша частка хімічного елемента.
Концепція проста речовина не можна ототожнювати з поняттям
хімічний елемент . Хімічний елемент характеризується певним позитивним зарядом атома, ізотопним складом, хімічними властивостями. Властивості елементів відносяться до окремих атомів. Проста речовина характеризується певною щільністю, розчинністю, температурами плавлення та кипіння тощо. Ці властивості ставляться до сукупності атомів й у різних простих речовин різні.
Проста речовина - це форма існування хімічного елемента у вільному стані. Багато хімічних елементів утворюють кілька простих речовин, різних за будовою та властивостями. Це явище називається алотропією , а утворюють речовини - алотропними видозмінами . Так, елемент кисень утворює дві алотропні модифікації – кисень та озон, елемент вуглець – алмаз, графіт, карбін, фулерен.
Явище алотропії викликається двома причинами: різним числом атомів у молекулі (наприклад, кисень Про 2 та азон Про 3 ) або утворенням різних кристалічних форм (наприклад, вуглець утворює наступні алотропні модифікації: алмаз, графіт, карбін, фулерен), карбін був відкритий в 1968 (А.Сладков, Росія), а фулерен в 1973 р теоретично (Д.Бочвар, Росія) , а 1985г - експериментально (Г.Крото і Р.Смоллі, США).
Складні речовини складаються не з простих речовин, та якщо з хімічних елементів. Так водень і кисень, що входять до складу води, містяться у воді не у вигляді газоподібних водню та кисню з їх характерними властивостями, а у вигляді елементів - водню та кисню.
Найдрібнішою частинкою речовин, що мають молекулярну структуру, є молекула, яка зберігає хімічні властивості цієї речовини. Згідно з сучасними уявленнями з молекул складаються в основному речовини, що знаходяться в рідкому та газоподібному стані. Більшість твердих речовин (в основному неорганічних) складається не з молекул, а з інших частинок (іонів, атомів). Не мають молекулярної структури солі, оксиди металів, алмаз, метали та ін.
Відносна атомна маса
Сучасні методи дослідження дозволяють визначити надзвичайно малі маси атомів із більшою точністю. Так, наприклад, маса атома водню становить 1,674 10 -27 кг, вуглецю – 1,993 10 -26 кг.
У хімії зазвичай застосовуються не абсолютні значення атомних мас, а відносні. У 1961 р за одиницю атомної маси прийнято атомна одиниця маси (скорочено а.е.м.), яка є 1/12 частина маси атома ізотопу вуглецю 12 З.
Більшість хімічних елементів мають атоми із різною масою (ізотопи). Тому відносною атомною масою (або просто атомною масою) А rхімічного елемента називається величина, що дорівнює відношенню середньої маси атома елемента до 1/12 маси атома вуглецю 12 З.
Атомні маси елементів позначають А r, де індекс r- Початкова буква англійського слова relative - Відносний. Записи A r (H), A r (O), A r (C)означають: відносна атомна маса водню, відносна атомна маса кисню, відносна атомна маса вуглецю.
Відносна атомна маса одна з основних характеристик хімічного елемента.
Прості речовини та їх класифікація Під час вивчення матеріалу попередніх параграфів ви вже познайомилися з деякими речовинами. Так, наприклад, молекула газу водню, що складається з двох атомів хімічного елемента водню – Н + Н = Н2. Прості речовини – речовини, до складу яких входять атоми одного виду До простих речовин, з відомих вам речовин, відносять: кисень, графіт, сірку, азот, всі метали: залізо, мідь, алюміній, золото і т.д. Сірка складається з атомів хімічного елемента сірки, а графіт складається з атомів хімічного елемента вуглецю. Потрібно чітко розрізняти поняття "хімічний елемент"і «проста речовина». Наприклад, алмаз та вуглець – не одне й теж. Вуглець – хімічний елемент, а алмаз – проста речовина, утворена хімічним елементом вуглецем. В даному випадку хімічний елемент (вуглець) та проста речовина (алмаз) називаються по-різному. Часто хімічний елемент і просту речовину, що відповідає йому, називаються однаково. Наприклад, елементу кисню відповідає проста речовина – кисень. Розрізняти, де йдеться про елемент, а де про речовину, треба навчитися! Наприклад, коли кажуть, що кисень входить до складу води – йдеться про елемент кисню. Коли кажуть, що кисень – це газ, необхідний для дихання – тут йдеться про просту речовину кисню. Прості речовини хімічних елементів поділяють на дві групи. метали та неметали. Метали та неметаликардинально відрізняються за своїми фізичними властивостями. Усі метали за нормальних умов тверді речовини, виняток становить ртуть – єдиний рідкий метал. Метали непрозорі, мають характерний металевий блиск. Метали пластичні, добре проводять тепло та електричний струм. Неметали не схожі один на одного за фізичними властивостями. Так, водень, кисень, азот – гази, кремній, сірка, фосфор – тверді речовини. Єдиний рідкий неметал – бром – рідина коричнево-червоного кольору. Якщо провести умовну лінію від хімічного елемента бору до хімічного елементу астату, то у довгому варіанті Періодичної Системи над лінією розташовані неметалеві елементи, а під нею – металеві. У короткому варіанті Періодичної Системи під цією лінією розташовані неметалеві елементи, а над нею як металеві, так і неметалеві елементи. Отже, визначати, чи є елемент металевим або неметалевим, зручніше за довгим варіантом Періодичної Системи. Цей розподіл умовний, оскільки всі елементи однак проявляють як металеві, і неметалеві властивості, але здебільшого такий розподіл відповідає дійсності.
Складні речовини та їх класифікація
Якщо до складу простих речовин входять атоми лише одного виду, нескладно здогадатися, що до складу складних речовин входитимуть кілька видів різних атомів, як мінімум двох. Прикладом складної речовини є вода, її хімічна формула вам відома. Н2О. Молекули води складаються з двох видів атомів: водню та кисню. Складні речовини– речовини, до складу яких входять атоми різних видів Проведемо наступний експеримент.Змішаємо порошки сірки та цинку. Помістимо суміш на металевий лист і підпалимо за допомогою дерев'яної скіпки. Суміш спалахує і швидко згоряє яскравим полум'ям. Після завершення хімічної реакції утворилася нова речовина, до складу якої входять атоми сірки та цинку. Властивості цієї речовини зовсім інші, ніж властивості вихідних речовин - сірки та цинку. Складні речовини прийнято ділити на дві групи: неорганічні речовини та їх похідні та органічні речовини та їх похідні.Наприклад, кам'яна сіль – це неорганічна речовина, а крохмаль, що міститься в картоплі – органічна речовина.Типи будови речовин
За типом частинок, що входять до складу речовин, речовини поділяють на речовини молекулярної та немолекулярної будови.До складу речовини можуть входити різні структурні частинки, такі як атоми, молекули, іони.Отже, існує три типи речовин: речовини атомної, іонної та молекулярної будови. Речовини різного типу будівлі матимуть різні властивості.Речовини атомної будови
Приклад речовин атомної будови можуть бути речовини, утворені елементом вуглецем: графіт та алмаз. До складу цих речовин входять лише атоми вуглецю, але властивості цих речовин дуже відрізняються. Графіт- Крихка речовина сіро-чорного кольору, що легко розшаровується. Алмаз– прозорий, один із найтвердіших на планеті, мінерал. Чому речовини, що складаються з одного типу атомів, мають різні властивості? Вся справа у будові цих речовин. Атоми вуглецю в графіті та алмазі з'єднуються у різний спосіб. Речовини атомної будови мають високі температури кипіння та плавлення, як правило, нерозчинні у воді, нелеткі. Кристалічні грати – допоміжний геометричний образ, що вводиться для аналізу будови кристалаРечовини молекулярної будови
Речовини молекулярної будови– це практично всі рідини та більшість газоподібних речовин. Існують і кристалічні речовини, до складу кристалічних ґрат яких входять молекули. Вода – речовина молекулярної будови. Лід також має молекулярну будову, але, на відміну від рідкої води, має кристалічну решітку, де всі молекули суворо впорядковані. Речовини молекулярної будови мають невисокі температури кипіння та плавлення, як правило, крихкі, не проводять електричний струм.Речовини іонної будови
Речовини іонної будови – це тверді кристалічні речовини. Прикладом речовини іонної сполуки може бути кухонна сіль. Її хімічна формула NaCl. Як бачимо, NaCl складається з іонів Na+ та Cl⎺,чергуються у певних місцях (вузлах) кристалічних ґрат. Речовини іонної будови мають високі температури плавлення та кипіння, крихкі, як правило, добре розчиняються у воді, не проводять електричний струм. Поняття «атом», «хімічний елемент» та «проста речовина» не слід змішувати.- "Атом"– конкретне поняття, оскільки атоми реально.
- "Хімічний елемент"- Це збірне, абстрактне поняття; у природі хімічний елемент існує у вигляді вільних чи хімічно зв'язаних атомів, тобто простих та складних речовин.
Складні речовини необхідно відрізняти від сумішейякі теж складаються з різних елементів. Кількісне співвідношення компонентів суміші може бути змінним, а хімічні сполуки мають незмінний склад. Наприклад, у склянку чаю ви можете внести одну ложку цукру або кілька, а молекули сахарози С12Н22О11містить точно 12 атомів вуглецю, 22 атоми водню та 11 атомів кисню.Таким чином, склад сполук можна описати однією хімічною формулою, а склад суміші – ні.Компоненти суміші зберігають свої фізичні та хімічні властивості. Наприклад, якщо змішати залізний порошок із сіркою, то утворюється суміш двох речовин. І сірка, і залізо у цій суміші зберігають свої властивості: залізо притягується магнітом, а сірка не змочується водою і плаває її поверхнею.Якщо ж сірка та залізо прореагують один з одним, утворюється нова сполука з формулою FeS, що не має властивостей ні заліза, ні сірки, але має набір власних властивостей. У поєднанні FeSзалізо та сірка пов'язані один з одним, і розділити їх методами, якими розділяють суміші, не можна. Таким чином, речовини можна класифікувати за кількома параметрами:Висновки із статті на тему Прості та складні речовини
- Прості речовини- Речовини, до складу яких входять атоми одного виду
- Прості речовини ділять на метали та неметали
- Складні речовини– речовини, до складу яких входять атоми різних видів
- Складні речовини поділяють на органічні та неорганічні
- Існують речовини атомної, молекулярної та іонної будови, їх властивості різні
- Кристалічна решітка- Допоміжний геометричний образ, що вводиться для аналізу будови кристала
У попередньому розділі було сказано, що утворювати зв'язки один з одним можуть не лише атоми одного хімічного елемента, але також атоми різних елементів. Речовини, утворені атомами одного хімічного елемента називають простими речовинами, а речовини, утворені атомами різних хімічних елементів, — складними. Деякі звичайні речовини мають молекулярну будову, тобто. складаються із молекул. Наприклад, молекулярну будову мають такі речовини, як кисень, азот, водень, фтор, хлор, бром, йод. Кожна з цих речовин утворена двоатомними молекулами, тому їх формули можна записати як O2, N2, H2, F2, Cl2, Br2 та I2 відповідно. Як можна помітити, прості речовини можуть мати однакову назву з елементами, що їх утворюють. Тому слід чітко розрізняти ситуації, коли йдеться про хімічний елемент, а коли про просту речовину.
Нерідко прості речовини мають не молекулярну, а атомну будову. У таких речовинах атоми можуть утворювати один з одним зв'язки різних типів, які будуть розглянуті трохи пізніше. Речовами подібної будови є всі метали, наприклад залізо, мідь, нікель, а також деякі неметали - алмаз, кремній, графіт і т.д. Для цих речовин зазвичай характерно не тільки збіг назви хімічного елемента з назвою ним утвореної речовини, але також ідентичні запис формули речовини та позначення хімічного елемента. Наприклад, хімічні елементи залізо, мідь та кремній, що мають позначення Fe, Cu та Si, утворюють прості речовини, формули яких Fe, Cu та Si відповідно. Існує також невелика група простих речовин, що складаються з розрізнених атомів, що ніяк не пов'язані між собою. Такі речовини є газами, які називають, зважаючи на їхню вкрай низьку хімічну активність, шляхетні. До них відносяться гелій (Не), неон (Ne), аргон (Аr), криптон (Кr), ксенон (Хе), радон (Rn).
Оскільки лише відомих простих речовин налічується близько 500, то логічно випливає висновок про те, що для багатьох хімічних елементів характерне явище, яке називається алотропією.
Алотропія – явище, коли хімічний елемент може утворювати кілька простих речовин. Різні хімічні речовини, утворені одним хімічним елементом називають алотропними модифікаціями або алотропами.
Так, наприклад, хімічний елемент кисень може утворювати дві прості речовини, одна і яких має назву хімічного елемента – кисень. Кисень як речовина і двохатомних молекул, тобто. формула його O2. Саме це з'єднання входить до складу життєво необхідного нам повітря. Іншою алотропною модифікацією кисню є триатомний газ озон, формула якого O 3 . Незважаючи на те, що і озон, і кисень утворені одним хімічним елементом, їхня хімічна поведінка дуже різна: озон відрізняється набагато більшою активністю в порівнянні з киснем в реакціях з тими ж речовинами. Крім того, дані речовини відрізняються одна від одної за фізичними властивостями вже як мінімум через те, що молекулярна маса озону більша, ніж у кисню в 1,5 рази. Це призводить до того, що його щільність у газоподібному стані також більша в 1,5 рази.
Багато хімічних елементів схильні утворювати алотропні модифікації, що відрізняються один від одного особливостями будови кристалічних ґрат. Так, наприклад, на малюнку 5, ви можете бачити схематичні зображення фрагментів кристалічних решіток алмазу та графіту, які є алотропними модифікаціями вуглецю.
Малюнок 5. Фрагменти кристалічних грат алмазу (а) та графіту (б)
Крім того, вуглець може мати молекулярну будову: така структура спостерігається у такого типу речовин, як фулерени. Речовини цього типу утворені молекулами вуглецю сферичної форми. На малюнку 6 представлені 3D моделі молекули фулерену с60 та футбольного м'яча для порівняння. Зверніть увагу на їх цікаву схожість.
Малюнок 6. Молекула фулерену С60 (а) та футбольний м'яч (б)
Складні речовини – це речовини, що складаються з атомів різних елементів. Вони так само, як і прості речовини, можуть мати молекулярну та немолекулярну будову. Немолекулярний тип будови складних речовин може бути різноманітнішим, ніж у простих. Будь-які складні хімічні речовини можуть бути отримані прямою взаємодією простих речовин, або послідовністю їх взаємодій один з одним. Важливо усвідомлювати один факт, який полягає в тому, що властивості складних речовин як фізичні, так і хімічні сильно відрізняються від властивостей простих речовин, з яких вони отримані. Наприклад, кухонна сіль, що має форум NaCl і являє собою безбарвні прозорі кристали, може бути отримана взаємодією натрію, що є металом з характерними для металів властивостями (блиск і електропровідність), з хлором Cl 2 - газом жовто-зеленого кольору.
Сірчана кислота H 2 SO 4 може бути утворена серією послідовних перетворень з простих речовин - водню H 2 сірки S і кисню O 2 . Водень — газ легший за повітря, що утворює з повітрям вибухові суміші, сірка — тверда речовина жовтого кольору, здатна горіти, і кисень — газ трохи важчий за повітря, в якому можуть горіти багато речовин. Сірчана кислота, яка може бути отримана з даних простих речовин, являє собою важку маслянисту рідину, що володіє сильними водовіднімними властивостями, через які багато речовини організує органічного походження.
Очевидно, що крім індивідуальних хімічних речовин, бувають також їх суміші. Переважно саме сумішами різних речовин утворений світ навколо нас: сплави металів, продукти харчування, напої, різні матеріали, з яких складаються навколишні предмети.
Наприклад, повітря, яким ми дихаємо, складається в основному з азоту N 2 (78%), життєво необхідного нам кисню (21%), 1%, що залишився, припадає на домішки інших газів (вуглекислий газ, благородні гази та ін).
Суміші речовин поділяють на гомогенні та гетерогенні. Гомогенними сумішами називають такі суміші, які не мають меж розділу фаз. Гомогенними сумішами є суміш спирту та води, сплави металів, розчин солі та цукру у воді, суміші газів і т.д. Гетерогенними сумішами називають такі суміші, які мають межу розділу фаз. До сумішей такого типу можна віднести суміш піску та води, цукру та солі, суміш олії та води та ін.
Речовини, у тому числі складаються суміші, називають компонентами.
Суміші простих речовин на відміну хімічних сполук, які можна одержати з цих простих речовин, зберігають властивості кожного компонента.