Chất đơn giản và chất phức tạp. nguyên tố hóa học
Về nguyên tử và các nguyên tố hóa học
Trong hóa học, ngoài các thuật ngữ “nguyên tử” và “phân tử”, khái niệm “nguyên tố” thường được sử dụng. Những khái niệm này có điểm gì chung và chúng khác nhau như thế nào?
nguyên tố hóa học là những nguyên tử cùng loại. Vì vậy, chẳng hạn, tất cả các nguyên tử hydro đều là nguyên tố hydro; tất cả các nguyên tử oxy và thủy ngân lần lượt là các nguyên tố oxy và thủy ngân.
Hiện nay, người ta đã biết hơn 107 loại nguyên tử, tức là hơn 107 nguyên tố hóa học. Cần phân biệt các khái niệm “nguyên tố hóa học”, “nguyên tử” và “chất đơn giản”
Chất đơn giản và chất phức tạp
Theo thành phần nguyên tố, người ta phân biệt giữa các chất đơn giản gồm các nguyên tử của một nguyên tố (H2, O2,Cl2, P4, Na, Cu, Au) và các chất phức tạp gồm các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau (H2O, NH3, OF2, H2SO4 , MgCl2, K2SO4) .
Hiện nay, người ta đã biết 115 nguyên tố hóa học, tạo thành khoảng 500 chất đơn giản.
Vàng bản địa là một chất đơn giản.
Khả năng một nguyên tố tồn tại dưới dạng nhiều chất đơn giản khác nhau về tính chất khác nhau được gọi là tính đẳng hướng. Ví dụ, nguyên tố oxy O có hai dạng đẳng hướng - dioxygen O2 và ozone O3 với số lượng nguyên tử khác nhau trong phân tử.
Các dạng đẳng hướng của nguyên tố cacbon C - kim cương và than chì - khác nhau về cấu trúc tinh thể của chúng. Có những lý do khác cho tính đẳng hướng.
Các dạng đẳng hướng của cacbon:
than chì:
kim cương:
Các chất phức tạp thường được gọi là hợp chất hóa học, ví dụ thủy ngân(II) oxit HgO (thu được bằng cách kết hợp các nguyên tử của các chất đơn giản - thủy ngân Hg và oxy O2), natri bromua (thu được bằng cách kết hợp các nguyên tử của các chất đơn giản - natri Na và brom Br2) .
Vì vậy, hãy tóm tắt những điều trên. Có hai loại phân tử vật chất:
1. Đơn giản- Phân tử của các chất đó gồm có các nguyên tử cùng loại. Trong các phản ứng hóa học, chúng không thể phân hủy để tạo thành một số chất đơn giản hơn.
2.Tổ hợp- Phân tử của các chất đó bao gồm các nguyên tử thuộc các loại khác nhau. Trong các phản ứng hóa học chúng có thể phân hủy tạo thành các chất đơn giản hơn.
Sự khác biệt giữa khái niệm “nguyên tố hóa học” và “chất đơn giản”
Khái niệm “nguyên tố hóa học” và “chất đơn giản” có thể được phân biệt bằng cách so sánh tính chất của chất đơn giản và chất phức tạp. Ví dụ, một chất đơn giản – oxy – là một loại khí không màu cần thiết cho quá trình hô hấp và hỗ trợ quá trình đốt cháy. Hạt nhỏ nhất của oxy đơn giản là một phân tử bao gồm hai nguyên tử. Oxy cũng có trong carbon monoxide (carbon monoxide) và nước. Tuy nhiên, nước và carbon monoxide có chứa oxy liên kết hóa học, không có đặc tính của một chất đơn giản; đặc biệt, nó không thể được sử dụng để hô hấp. Ví dụ, cá không hít thở oxy liên kết hóa học, là một phần của phân tử nước, mà là oxy tự do hòa tan trong đó. Vì vậy, khi nói về thành phần của bất kỳ hợp chất hóa học nào, cần hiểu rằng các hợp chất này không chứa các chất đơn giản mà là các nguyên tử thuộc một loại nhất định, tức là các nguyên tố tương ứng.
Khi các chất phức tạp bị phân hủy, các nguyên tử có thể được giải phóng ở trạng thái tự do và kết hợp với nhau tạo thành các chất đơn giản. Các chất đơn giản bao gồm các nguyên tử của một nguyên tố. Sự khác biệt giữa khái niệm “nguyên tố hóa học” và “chất đơn giản” còn được khẳng định bởi thực tế là cùng một nguyên tố có thể tạo thành nhiều chất đơn giản. Ví dụ, các nguyên tử của nguyên tố oxy có thể tạo thành các phân tử oxy hai nguyên tử và phân tử ozon ba nguyên tử. Oxy và ozone là những chất đơn giản hoàn toàn khác nhau. Điều này giải thích thực tế là người ta biết đến nhiều chất đơn giản hơn các nguyên tố hóa học.
Sử dụng khái niệm “nguyên tố hóa học”, chúng ta có thể đưa ra định nghĩa sau về các chất đơn giản và phức tạp:
Đơn giảnđược gọi là các chất bao gồm các nguyên tử của một nguyên tố hóa học.
Tổ hợpđược gọi là các chất bao gồm các nguyên tử của các nguyên tố hóa học khác nhau.
Sự khác biệt giữa khái niệm “hỗn hợp” và “hợp chất hóa học”
Các chất phức tạp thường được gọi là hợp chất hóa học.
Theo liên kết và xem trải nghiệm về sự tương tác giữa các chất đơn giản là sắt và lưu huỳnh.
Cố gắng trả lời các câu hỏi:
1. Thành phần hỗn hợp khác với hợp chất hóa học như thế nào?
2. So sánh tính chất của hỗn hợp và hợp chất hóa học?
3. Bạn có thể tách các thành phần của hỗn hợp và hợp chất hóa học bằng những cách nào?
4. Có thể nhận biết bằng dấu hiệu bên ngoài sự hình thành của hỗn hợp, hợp chất hóa học được không?
Đặc điểm so sánh của hỗn hợp và hóa chất
kết nối
|
Câu hỏi để nối hỗn hợp với các hợp chất hóa học | So sánh |
|
Hỗn hợp | Hợp chất hóa học |
|
Làm thế nào để hỗn hợp khác nhau về thành phần từ các hợp chất hóa học? | Các chất có thể được trộn theo bất kỳ tỷ lệ nào, tức là thành phần thay đổi của hỗn hợp | Thành phần của các hợp chất hóa học là không đổi. |
So sánh tính chất của hỗn hợp và hợp chất hóa học? | Các chất trong hỗn hợp vẫn giữ được tính chất | Các chất tạo thành hợp chất không giữ được tính chất của chúng, vì các hợp chất hóa học có tính chất khác được hình thành |
Bằng cách nào một hỗn hợp và một hợp chất hóa học có thể được tách thành các thành phần cấu thành của nó? | Các chất có thể được tách ra bằng phương pháp vật lý | Các hợp chất hóa học chỉ có thể bị phân hủy thông qua các phản ứng hóa học |
Có thể đánh giá bằng các dấu hiệu bên ngoài sự hình thành của hỗn hợp và hợp chất hóa học? | Trộn cơ học không đi kèm với sự giải phóng nhiệt hoặc các dấu hiệu phản ứng hóa học khác | Sự hình thành hợp chất hóa học có thể được đánh giá bằng dấu hiệu của phản ứng hóa học |
Nhiệm vụ tổng hợp
I. Làm việc với trình mô phỏng
Trình mô phỏng số 1
Trình mô phỏng số 2
Trình mô phỏng số 3
II. Giải quyết vấn đề
Từ danh sách các chất đề xuất, hãy viết riêng các chất đơn giản và phức tạp:
NaCl, H2SO4, K, S8, CO2, O3, H3PO4, N2, Fe.
Giải thích sự lựa chọn của bạn trong mỗi trường hợp.
III. Trả lời các câu hỏi
№1
Có bao nhiêu chất đơn giản được viết dưới dạng một dãy công thức:
H2O, N2, O3, HNO3, P2O5, S, Fe, CO2, KOH.
№2
Cả hai chất đều phức tạp:
A) C (than) và S (lưu huỳnh);
B) CO2 (cacbon dioxit) và H2O (nước);
B) Fe (sắt) và CH4 (metan);
D) H2SO4 (axit sunfuric) và H2 (hydro).
№3
Chọn phát biểu đúng:
Các chất đơn giản bao gồm các nguyên tử cùng loại.
A) Đúng
B) Không đúng
№4
Điều đặc trưng cho hỗn hợp là
A) Chúng có thành phần không đổi;
B) Các chất trong “hỗn hợp” không giữ được đặc tính riêng của chúng;
C) Các chất trong “hỗn hợp” có thể được phân tách bằng tính chất vật lý;
D) Các chất trong “hỗn hợp” có thể được tách ra bằng phản ứng hóa học.
№5
Sau đây là điển hình cho “hợp chất hóa học”:
A) Thành phần biến đổi;
B) Các chất chứa trong “hợp chất hóa học” có thể được tách ra bằng các phương pháp vật lý;
C) Có thể nhận biết sự hình thành hợp chất hóa học bằng dấu hiệu của các phản ứng hóa học;
D) Thành phần vĩnh viễn.
№6
Trong trường hợp nào chúng ta đang nói về sắt như một nguyên tố hóa học?
a) Sắt là kim loại bị nam châm hút;
B) Sắt là một phần của rỉ sét;
C) Sắt có đặc điểm là có ánh kim loại;
D) Sắt sunfua chứa một nguyên tử sắt.
№7
Trong trường hợp nào chúng ta đang nói về oxy như một chất đơn giản?
A) Ôxi là chất khí hỗ trợ quá trình hô hấp và đốt cháy;
B) Cá thở oxy hòa tan trong nước;
C) Nguyên tử oxy là một phần của phân tử nước;
D) Ôxi là một phần của không khí.
§ 9. Chất đơn giản và chất phức tạp
Nắm vững chủ đề này, bạn sẽ có thể:
Phân biệt khái niệm “chất đơn giản” và “chất phức tạp”, công thức của chất đơn giản và chất phức tạp;
Hiểu khái niệm “hợp chất hóa học”;
Cho ví dụ về các chất đơn giản và phức tạp;
Mô tả các chất đơn giản và phức tạp mà bạn biết qua sử dụng hàng ngày;
Đưa ra phán đoán về nhiều loại chất.
Hầu hết các nguyên tử của nguyên tố hóa học đều có khả năng kết hợp với nhau hoặc với nguyên tử của nguyên tố hóa học khác. Kết quả là các hợp chất hóa học được hình thành. Bất kể thành phần cấu trúc của chúng như thế nào, cả chất đơn giản và chất phức tạp đều là hợp chất hóa học, vì liên kết hóa học phát sinh giữa chúng.
Bạn đã làm quen với cấu trúc nguyên tử của các nguyên tố hóa học. Những chất có thành phần là nguyên tử được gọi là nguyên tử.
Tuy nhiên, trong số tất cả các loại hợp chất hóa học, cũng có những chất phân tử. Bộ phận cấu thành của chúng là các phân tử.
Phân tử là những hạt nhỏ nhất của một chất vẫn giữ được tính chất hóa học của nó.
Một phân tử được coi là giới hạn khả năng phân chia của một chất. Nếu nó bị phá hủy thì vật chất cũng bị phá hủy. Một tính năng đặc trưng của các phân tử là chuyển động liên tục.
Hãy nhớ từ khóa học lịch sử tự nhiên của bạn hiện tượng nào được gọi là khuếch tán.
Mỗi phân tử bao gồm một số lượng nguyên tử nhất định của một hoặc các nguyên tố hóa học khác nhau.
Hãy nhớ lại khóa học lịch sử tự nhiên của bạn về cách phân chia các chất theo thành phần và nguồn gốc.
Những chất nào được gọi là: a) đơn giản; b) khó khăn? Cho một số ví dụ về các chất đơn giản và phức tạp mà bạn thường sử dụng nhất trong cuộc sống hàng ngày.
Các chất đơn giản là những chất được tạo thành bởi một nguyên tố hóa học.
Ví dụ, các chất đơn giản là hydro, oxy, nitơ được hình thành theo các nguyên tố hóa học Hydro, Oxy, Nitơ. Các phân tử của chúng chứa hai nguyên tử của các nguyên tố này được kết nối với nhau (Hình 41 a, 6, c).
Nguyên tố Oxy, trong những điều kiện nhất định, tạo thành một chất đơn giản khác - ozone, phân tử của nó chứa ba nguyên tử (Hình 41 d).
Cơm. 41. Mô hình phân tử của các chất đơn giản: a - hydro; b - oxy; c - ozon; g - nitơ
Các chất phức tạp là các chất được hình thành bởi hai hoặc nhiều nguyên tố hóa học.
Các chất phức tạp bao gồm; nước, đường, xà phòng, muối ăn, phấn, metan (một thành phần của khí tự nhiên), carbon dioxide. Các chất tạo nên tế bào của sinh vật sống (protein, chất béo và carbohydrate) rất phức tạp và chứa chủ yếu các nguyên tử Carbon, Oxy, Hydro, Nitơ, Lưu huỳnh, Phốt pho và có cấu trúc phân tử.
Hãy nhớ cách chứng minh nước là một chất phức tạp. Các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp nghiên cứu nào để xác định thành phần của nước?
Hình 42 thể hiện các mô hình phân tử metan, carbon dioxide và nước. Một phân tử metan bao gồm một nguyên tử Carbon và bốn nguyên tử Hydro, một phân tử carbon dioxide - từ một nguyên tử Carbon và hai nguyên tử Oxy, một phân tử nước - từ một nguyên tử Oxy và hai nguyên tử Hydro.
Cơm. 42. Mô hình phân tử các chất phức tạp: a - metan; b - carbon dioxide; c - nước
Vì vậy, tùy thuộc vào thành phần của chúng, các chất được phân loại thành đơn giản và phức tạp. Sơ đồ phân loại các chất được thể hiện trong Hình 43.
Cơm. 43. Phân loại chất
Các chất đơn giản: kim loại và phi kim loại. Các chất đơn giản được chia thành hai nhóm. Các nguyên tố kim loại tạo thành kim loại, các nguyên tố phi kim tạo thành phi kim. Chúng được phân biệt bởi tính chất vật lý.
Hãy nhớ những đặc tính vật lý của các chất mà bạn đã quen thuộc. Đặt tên cho họ.
Chúng ta hãy chuyển sang phần trình diễn và xem xét các mẫu đơn giản của kim loại và phi kim loại. Trong số các kim loại, phổ biến nhất trong công nghệ, các ngành công nghiệp khác nhau và cuộc sống hàng ngày là sắt, kẽm, nhôm, đồng, bạc, vàng; Các phi kim loại trong phòng thí nghiệm bao gồm lưu huỳnh, cacbon, phốt pho đỏ, brom và iốt.
Chú ý đến trạng thái kết tụ của kim loại và phi kim loại. Tại sao bạn nghĩ rằng brom được lưu trữ trong ống kín?
Việc phân chia các chất đơn giản thành kim loại và phi kim loại dựa trên tính chất vật lý của chúng (Bảng 2).
Bảng 2
Tính chất vật lý của các chất đơn giản
Phi kim là những chất chủ yếu được tạo thành từ các phân tử. Các phân tử của nhiều trong số chúng là diatomic. Tuy nhiên, cũng có những phân tử đa nguyên tử: ozon, lưu huỳnh kết tinh đã được đề cập - chứa 8 nguyên tử Lưu huỳnh, phốt pho trắng - 4 nguyên tử của nguyên tố này. Trong các chất đơn giản được hình thành bởi nguyên tố Carbon, các nguyên tử kết hợp theo một trật tự nhất định mà không tạo thành phân tử.
Kim loại được cấu tạo từ các nguyên tử của các nguyên tố tương ứng. Tên của kim loại thường trùng với tên của các nguyên tố kim loại tạo nên chúng. Ví dụ: các chất nhôm, kẽm, niken, crom, magie được hình thành bởi các nguyên tố hóa học tương ứng. Tuy nhiên, chất đồng bao gồm các nguyên tử của nguyên tố Cuprum, bạc - Argentum, vàng - Aurum, thủy ngân - Thủy ngân, sắt - Sắt. Tên của các phi kim, các nguyên tố và các chất đơn giản trùng khớp với một số ít chất (Bảng 3).
Bảng C
Tên các nguyên tố hóa học và các chất đơn giản
|
Kim loại |
Phi kim loại |
||
|
nguyên tố hóa học |
Chất đơn giản |
nguyên tố hóa học |
Chất đơn giản |
|
Nhôm |
nhôm |
||
|
Argentina |
|||
|
Thủy ngân |
ôxy |
||
Trải nghiệm phòng thí nghiệm 2
Làm quen với các mẫu chất đơn giản và phức tạp
Nhiệm vụ 1. Hãy xem kỹ những chất được cung cấp cho bạn trong ngân hàng. Đọc nhãn: H 2 O (nước), S (lưu huỳnh), P (phốt pho), Mg (magiê), NaOH (natri hydroxit), C (cacbon), Fe 3 O 4 (ferum (II, III) oxit) , Fe (sắt), ZnO (kẽm oxit), CaCO 3 (canxi cacbonat), Al (nhôm), Zn (kẽm), CaO (canxi oxit), Na 2 CO 3 (natri cacbonat).
Phân phối các chất này thành hai nhóm: đơn giản và phức tạp. Đơn giản phân loại các chất thành kim loại và phi kim loại.
Nhiệm vụ 2. Mô tả: a) các chất đơn giản và phức tạp khác nhau về thành phần như thế nào; 6) bạn đã sử dụng tiêu chí nào để phân loại?
Nhiệm vụ 3. Mô tả tính chất vật lý của các chất dựa trên quan sát của bạn.
Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, hãy ghi lại dữ liệu vào sổ làm việc của bạn dưới dạng bảng. Khi kết thúc công việc, đưa ra kết luận.
|
chất |
chất |
Mô tả các thuộc tính dựa trên quan sát |
|
|
Phi kim |
|||
Các loại chất. Sự đa dạng của các chất được giải thích bằng khả năng các nguyên tử của các nguyên tố kết hợp với nhau. Tùy thuộc vào nguyên tử nào, số lượng và cách chúng kết hợp mà nhiều chất đơn giản và phức tạp sẽ được hình thành (Hình 44).
Cơm. 44. Chất đơn giản là lưu huỳnh (a) và chất phức tạp là thạch anh tím (b)
Có những chất đơn giản hơn một chút so với các nguyên tố hóa học - 400, bởi vì, như bạn đã biết, cùng một nguyên tố (oxy, cacbon, phốt pho, lưu huỳnh) có thể tạo thành hai hoặc nhiều chất.
Nhiều chất phức tạp hơn đã được biết đến (gần 20 triệu). Đây là nước, phân tử bao gồm Hydro và Oxy, carbon dioxide - Carbon và Oxy, muối ăn - Natri và Clo. Thành phần của các chất này chỉ bao gồm hai nguyên tố - đây là những hợp chất nhị phân. Tuy nhiên, một số lượng đáng kể các chất bao gồm ba nguyên tố trở lên. Như vậy, glucose chứa ba nguyên tố: Carbon, Hydrogen và Oxygen và baking soda chứa bốn nguyên tố: Natri, Hydrogen, Carbon và Oxygen.
Tất cả các chất hữu cơ được phân loại là phức tạp. Ngoài ra, còn có cả một ngành công nghiệp khai thác các hợp chất tổng hợp và nhân tạo, phục vụ mục đích công nghiệp và gia dụng rất lớn.
Hãy nhớ từ khóa học lịch sử tự nhiên của bạn những chất nào được gọi là vô cơ và hữu cơ. Cho ví dụ về hợp chất vô cơ và hữu cơ.
Trong điều kiện bình thường (nhiệt độ 0°C, áp suất 101,3 kPa), các chất ở ba trạng thái kết tụ: lỏng (nước, dầu, cồn), rắn (kẽm, sắt, lưu huỳnh, phốt pho, cacbon, đồng) và khí (hydro, oxy, ozon, nitơ, carbon dioxide, khí trơ).
HÃY TÓM TẮT NHỮNG GÌ CHÚNG TÔI ĐÃ HỌC ĐƯỢC
Các chất được chia thành đơn giản và phức tạp.
Các chất phức tạp được hình thành từ hai hoặc nhiều nguyên tố hóa học. có nhiều trong số chúng hơn những cái đơn giản.
Mỗi chất đơn giản và phức tạp được đặc trưng bởi một số tính chất nhất định, nghĩa là các dấu hiệu để xác định điểm tương đồng và khác biệt của chúng.
Các chất phức tạp có nguồn gốc hữu cơ và vô cơ.
Sự đa dạng của các chất được giải thích bằng khả năng các nguyên tử của các nguyên tố kết hợp với nhau.
NHIỆM VỤ KIỂM SOÁT KIẾN THỨC
1. Giải thích các khái niệm “phân tử”, “chất đơn giản”, “chất phức tạp”, “hợp chất hóa học”.
2. Cho ví dụ: a) Chất đơn giản và chất phức tạp; b) Các chất hữu cơ và vô cơ.
3. Chứng minh khái niệm “hợp chất hóa học” và “hỗn hợp các chất” có giống nhau không?
4. Nêu tính chất vật lý của: a) Đường; b) nước; c) dầu.
5. Giải thích tại sao có nhiều chất phức tạp hơn chất đơn giản.
6. Bày tỏ quan điểm của mình về tầm quan trọng của các chất đối với đời sống và sức khỏe con người.
THÚ VỊ ĐỂ BIẾT
Nhà hóa học người Anh G. Davy là người đầu tiên cô lập các kim loại natri, kali, canxi, stronti, bari và magie ở trạng thái tự do bằng phương pháp điện phân. Những công trình này đánh dấu sự khởi đầu của việc sản xuất các loại đèn mạnh cho đèn pha, đèn hải đăng, v.v. Sau đó, nhà khoa học đã tạo ra đèn thợ mỏ an toàn, loại đèn này được sử dụng trên toàn thế giới cho đến khi nó được thay thế bằng đèn chạy bằng pin.
Maria Sklodowska-Curie (1867-1934) - nhà vật lý và hóa học người Pháp, giáo viên, nhân vật của công chúng. Khoa học nợ ông việc khám phá và nghiên cứu hai nguyên tố phóng xạ - Polonium và Radium. Việc phát hiện ra nguyên tố Radium đã mở đầu cho một phương pháp điều trị ung thư da. Với công việc của mình, cô đã được trao hai giải thưởng Nobel, giải thưởng mà cô đã tặng để xây dựng một viện điều dưỡng ở Zakopane và Viện X quang ở Warsaw (Ba Lan).
Hoá học thuộc về khoa học tự nhiên. Cô nghiên cứu thành phần, cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của các chất, cũng như các hiện tượng đi kèm với những sự biến đổi này.
Chất là một trong những hình thức tồn tại chính của vật chất. Chất là một dạng vật chất bao gồm các hạt riêng lẻ có mức độ phức tạp khác nhau và có khối lượng riêng, được gọi là
khối lượng nghỉ.
Chất đơn giản và chất phức tạp. Phân bổ.
Tất cả các chất có thể được chia thành đơn giản Và tổ hợp .
Chất đơn giản gồm các nguyên tử của một nguyên tố hóa học, tổ hợp - từ nguyên tử của một số nguyên tố hóa học.
nguyên tố hóa học - đây là một loại nguyên tử nhất định có cùng điện tích hạt nhân. Kể từ đây, nguyên tử là hạt nhỏ nhất của một nguyên tố hóa học.
Ý tưởng chất đơn giản không thể đồng nhất với khái niệm
nguyên tố hóa học . Một nguyên tố hóa học được đặc trưng bởi điện tích dương nhất định của hạt nhân nguyên tử, thành phần đồng vị và tính chất hóa học. Các tính chất của một nguyên tố liên quan đến các nguyên tử riêng lẻ của nó. Một chất đơn giản được đặc trưng bởi mật độ, độ hòa tan, điểm nóng chảy và điểm sôi nhất định, v.v. Những tính chất này liên quan đến một tập hợp các nguyên tử và khác nhau đối với các chất đơn giản khác nhau.
Chất đơn giản - đây là hình thức tồn tại của một nguyên tố hóa học ở trạng thái tự do. Nhiều nguyên tố hóa học tạo thành một số chất đơn giản có cấu trúc và tính chất khác nhau. Hiện tượng này được gọi là đẳng thức , và các chất tạo thành là sửa đổi đẳng hướng . Do đó, nguyên tố oxy tạo thành hai biến đổi đẳng hướng - oxy và ozone, nguyên tố carbon - kim cương, than chì, carbyne, fullerene.
Hiện tượng đẳng hướng xảy ra do hai nguyên nhân: số lượng nguyên tử trong phân tử khác nhau (ví dụ, oxy VỀ 2 và azon VỀ 3 ) hoặc sự hình thành các dạng tinh thể khác nhau (ví dụ, carbon tạo thành các dạng biến đổi đẳng hướng sau: kim cương, than chì, carbine, fullerene), carbine được phát hiện vào năm 1968 (A. Sladkov, Nga), và fullerene được phát hiện về mặt lý thuyết vào năm 1973 (D . Bochvar, Nga) và vào năm 1985 - thử nghiệm (G. Kroto và R. Smalley, Hoa Kỳ).
Chất phức tạp Chúng không bao gồm các chất đơn giản, mà là các nguyên tố hóa học. Như vậy, hydro và oxy, là một phần của nước, được chứa trong nước không phải ở dạng khí hydro và oxy với các đặc tính đặc trưng của chúng mà ở dạng yếu tố - hydro và oxy.
Hạt nhỏ nhất của các chất có cấu trúc phân tử là phân tử giữ được tính chất hóa học của một chất nhất định. Theo các khái niệm hiện đại, phân tử bao gồm chủ yếu là các chất ở trạng thái lỏng và khí. Hầu hết các chất rắn (chủ yếu là vô cơ) không bao gồm các phân tử mà bao gồm các hạt khác (ion, nguyên tử). Muối, oxit kim loại, kim cương, kim loại, v.v. không có cấu trúc phân tử.
Khối lượng nguyên tử tương đối
Các phương pháp nghiên cứu hiện đại cho phép xác định khối lượng nguyên tử cực nhỏ với độ chính xác cao hơn. Ví dụ: khối lượng của nguyên tử hydro là 1,674 10 -27 kg, cacbon – 1,993 10 -26 kg.
Trong hóa học, theo truyền thống, không phải giá trị tuyệt đối của khối lượng nguyên tử được sử dụng mà là giá trị tương đối. Năm 1961, đơn vị khối lượng nguyên tử được thông qua đơn vị khối lượng nguyên tử (viết tắt là a.u.m.), là 1/12 một phần khối lượng của nguyên tử đồng vị cacbon 12 VỚI.
Hầu hết các nguyên tố hóa học đều có các nguyên tử có khối lượng (đồng vị) khác nhau. Đó là lý do tại sao khối lượng nguyên tử tương đối (hoặc chỉ khối lượng nguyên tử) MỘT r của một nguyên tố hóa học là giá trị bằng tỉ số giữa khối lượng trung bình của nguyên tử nguyên tố đó và 1/12 khối lượng nguyên tử cacbon 12 VỚI.
Khối lượng nguyên tử của các nguyên tố được ký hiệu là MỘT r, trong đó chỉ số r– chữ cái đầu của một từ tiếng Anh liên quan đến - liên quan đến. bài viết MỘT r (H), A r (O) MỘT r (C) có nghĩa là: khối lượng nguyên tử tương đối của hydro, khối lượng nguyên tử tương đối của oxy, khối lượng nguyên tử tương đối của cacbon.
Khối lượng nguyên tử tương đối là một trong những đặc điểm chính của một nguyên tố hóa học.
Các chất đơn giản và cách phân loại của chúng Khi nghiên cứu tài liệu ở các đoạn trước, bạn đã làm quen với một số chất. Ví dụ, một phân tử khí hydro bao gồm hai nguyên tử của nguyên tố hóa học hydro - H + H = H2. Chất đơn giản là những chất có chứa các nguyên tử cùng loại Các chất đơn giản mà bạn biết bao gồm: oxy, than chì, lưu huỳnh, nitơ, tất cả các kim loại: sắt, đồng, nhôm, vàng, v.v. Lưu huỳnh chỉ bao gồm các nguyên tử của nguyên tố hóa học lưu huỳnh, trong khi than chì bao gồm các nguyên tử của nguyên tố hóa học carbon. Cần phân biệt rõ ràng các khái niệm "nguyên tố hóa học" Và "vấn đề đơn giản". Ví dụ, kim cương và carbon không giống nhau. Carbon là một nguyên tố hóa học và kim cương là một chất đơn giản được hình thành bởi nguyên tố hóa học carbon. Trong trường hợp này, nguyên tố hóa học (cacbon) và chất đơn giản (kim cương) được gọi khác nhau. Thông thường một nguyên tố hóa học và chất đơn giản tương ứng của nó được đặt tên giống nhau. Ví dụ, nguyên tố oxy tương ứng với một chất đơn giản - oxy. Cần phải học cách phân biệt đâu là nói về một yếu tố và đâu là về một chất! Ví dụ, khi họ nói oxy là một phần của nước, chúng ta đang nói về nguyên tố oxy. Khi họ nói rằng oxy là một loại khí cần thiết cho quá trình hô hấp, chúng ta đang nói về một chất đơn giản là oxy. Các chất đơn giản của các nguyên tố hóa học được chia thành hai nhóm - kim loại và phi kim loại. Kim loại và phi kim loại hoàn toàn khác nhau về tính chất vật lý của chúng. Tất cả các kim loại đều là chất rắn trong điều kiện bình thường, ngoại trừ thủy ngân - kim loại lỏng duy nhất. Kim loại mờ đục và có ánh kim loại đặc trưng. Kim loại có tính dẻo, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt. Các phi kim không giống nhau về tính chất vật lý. Vì vậy, hydro, oxy, nitơ là chất khí, silicon, lưu huỳnh, phốt pho là chất rắn. Chất lỏng phi kim loại duy nhất là brom, chất lỏng màu nâu đỏ. Nếu bạn vẽ một đường thông thường từ nguyên tố hóa học boron đến nguyên tố hóa học astatine, thì trong phiên bản dài của Hệ thống tuần hoàn có các nguyên tố phi kim loại ở phía trên đường và bên dưới nó - kim loại. Trong phiên bản ngắn của Bảng tuần hoàn, có các nguyên tố phi kim ở dưới đường này, và cả các nguyên tố kim loại và phi kim ở trên nó. Điều này có nghĩa là sẽ thuận tiện hơn khi xác định xem một nguyên tố là kim loại hay phi kim bằng cách sử dụng phiên bản dài của Bảng tuần hoàn. Sự phân chia này là tùy ý, vì tất cả các nguyên tố theo cách này hay cách khác đều thể hiện cả tính chất kim loại và phi kim loại, nhưng trong hầu hết các trường hợp, sự phân bố này tương ứng với thực tế.
Các chất phức tạp và phân loại của chúng
Nếu thành phần của các chất đơn giản chỉ bao gồm các nguyên tử thuộc một loại thì dễ dàng đoán được rằng thành phần của các chất phức tạp sẽ bao gồm một số loại nguyên tử khác nhau, ít nhất là hai. Một ví dụ về một chất phức tạp là nước; bạn biết công thức hóa học của nó - H2O. Các phân tử nước được tạo thành từ hai loại nguyên tử: hydro và oxy. Chất phức tạp- chất có chứa các loại nguyên tử khác nhau Hãy tiến hành thí nghiệm sau. Trộn bột lưu huỳnh và kẽm. Đặt hỗn hợp lên một tấm kim loại và đốt cháy bằng đèn khò bằng gỗ. Hỗn hợp bốc cháy và nhanh chóng cháy với ngọn lửa sáng. Sau khi phản ứng hóa học kết thúc, một chất mới được hình thành, bao gồm các nguyên tử lưu huỳnh và kẽm. Tính chất của chất này hoàn toàn khác với tính chất của chất ban đầu - lưu huỳnh và kẽm. Các chất phức tạp thường được chia thành hai nhóm: chất vô cơ và dẫn xuất của chúng, chất hữu cơ và dẫn xuất của chúng. Ví dụ, muối mỏ là chất vô cơ, còn tinh bột có trong khoai tây là chất hữu cơ.Các loại cấu trúc của chất
Dựa vào loại hạt cấu tạo nên chất, người ta chia các chất thành các chất cấu trúc phân tử và phi phân tử. Chất này có thể chứa các hạt cấu trúc khác nhau, như nguyên tử, phân tử, ion. Do đó, có ba loại chất: chất có cấu trúc nguyên tử, ion và phân tử. Các chất có loại cấu trúc khác nhau sẽ có tính chất khác nhau.Các chất có cấu trúc nguyên tử
Một ví dụ về các chất có cấu trúc nguyên tử là các chất được hình thành bởi nguyên tố cacbon: than chì và kim cương. Những chất này chỉ chứa các nguyên tử cacbon nhưng tính chất của các chất này rất khác nhau. than chì– một chất mỏng manh, dễ tẩy tế bào chết có màu xám đen. Kim cương– trong suốt, một trong những khoáng chất cứng nhất trên hành tinh. Tại sao các chất gồm cùng loại nguyên tử lại có tính chất khác nhau? Đó là tất cả về cấu trúc của các chất này. Các nguyên tử carbon trong than chì và kim cương liên kết với nhau theo những cách khác nhau. Các chất có cấu trúc nguyên tử có nhiệt độ sôi và nóng chảy cao, thường không tan trong nước và không bay hơi. Mạng tinh thể – một hình ảnh hình học phụ trợ được giới thiệu để phân tích cấu trúc của tinh thểCác chất có cấu trúc phân tử
Các chất có cấu trúc phân tử– Đây hầu hết là chất lỏng và hầu hết các chất khí. Ngoài ra còn có các chất kết tinh có mạng tinh thể bao gồm các phân tử. Nước là một chất có cấu trúc phân tử. Nước đá cũng có cấu trúc phân tử, nhưng không giống như nước ở dạng lỏng, nó có mạng tinh thể nơi tất cả các phân tử được sắp xếp chặt chẽ. Các chất có cấu trúc phân tử có nhiệt độ sôi và nóng chảy thấp, thường dễ vỡ và không dẫn điện.Các chất có cấu trúc ion
Chất có cấu trúc ion là chất kết tinh rắn. Một ví dụ về chất hợp chất ion là muối ăn. Công thức hóa học của nó là NaCl. Như chúng ta thấy, NaCl bao gồm các ion Na+ và Cl⎺, xen kẽ ở những vị trí (nút) nhất định của mạng tinh thể. Các chất có cấu trúc ion có nhiệt độ nóng chảy và sôi cao, dễ vỡ, thường hòa tan cao trong nước và không dẫn điện. Không nên nhầm lẫn các khái niệm về “nguyên tử”, “nguyên tố hóa học” và “chất đơn giản”.- "Nguyên tử"– một khái niệm cụ thể, vì nguyên tử thực sự tồn tại.
- "nguyên tố hóa học"– đây là một khái niệm tập thể, trừu tượng; Trong tự nhiên, một nguyên tố hóa học tồn tại ở dạng nguyên tử tự do hoặc liên kết hóa học, tức là các chất đơn giản và phức tạp.
Các chất phức tạp phải được phân biệt với hỗn hợp, cũng bao gồm các yếu tố khác nhau. Tỷ lệ định lượng của các thành phần của hỗn hợp có thể thay đổi, nhưng các hợp chất hóa học có thành phần không đổi. Ví dụ, trong một ly trà, bạn có thể thêm một hoặc nhiều thìa đường và các phân tử sucrose С12Н22О11 chứa chính xác 12 nguyên tử cacbon, 22 nguyên tử hydro và 11 nguyên tử oxy. Vì vậy, thành phần của các hợp chất có thể được mô tả bằng một công thức hóa học và thành phần không có hỗn hợp. Các thành phần của hỗn hợp vẫn giữ được các tính chất vật lý và hóa học. Ví dụ, nếu trộn bột sắt với lưu huỳnh sẽ tạo thành hỗn hợp gồm hai chất. Cả lưu huỳnh và sắt trong hỗn hợp này đều giữ được tính chất của chúng: Sắt bị nam châm hút, lưu huỳnh không bị nước làm ướt và nổi trên bề mặt. Nếu lưu huỳnh và sắt phản ứng với nhau thì tạo thành hợp chất mới có công thức FeS, không có các tính chất của sắt hoặc lưu huỳnh, nhưng có một tập hợp các tính chất riêng. Liên quan FeS sắt và lưu huỳnh liên kết với nhau và không thể tách chúng ra bằng các phương pháp dùng để tách hỗn hợp. Vì vậy, các chất có thể được phân loại theo một số thông số: Kết luận từ một bài viết về chủ đề này Chất đơn giản và chất phức tạp
- Chất đơn giản- Chất có chứa các nguyên tử cùng loại
- Các chất đơn giản được chia thành kim loại và phi kim loại
- Chất phức tạp- chất có chứa các loại nguyên tử khác nhau
- Các chất phức tạp được chia thành hữu cơ và vô cơ
- Có những chất có cấu trúc nguyên tử, phân tử và ion, tính chất của chúng khác nhau
- Mạng tinh thể– một hình ảnh hình học phụ trợ được giới thiệu để phân tích cấu trúc tinh thể
Ở chương trước người ta đã nói rằng không chỉ các nguyên tử của cùng một nguyên tố hóa học có thể tạo liên kết với nhau mà còn cả các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau. Các chất được tạo thành bởi các nguyên tử của một nguyên tố hóa học được gọi là các chất đơn giản, và các chất được tạo thành bởi các nguyên tử của các nguyên tố hóa học khác nhau được gọi là các chất phức tạp. Một số chất đơn giản có cấu trúc phân tử, tức là gồm các phân tử. Ví dụ, các chất như oxy, nitơ, hydro, flo, clo, brom, iốt có cấu trúc phân tử. Mỗi chất này được hình thành bởi các phân tử hai nguyên tử nên công thức của chúng có thể được viết lần lượt là O 2, N 2, H 2, F 2, Cl 2, Br 2 và I 2. Như bạn có thể thấy, các chất đơn giản có thể có cùng tên với các nguyên tố tạo nên chúng. Vì vậy, cần phân biệt rõ ràng giữa các tình huống khi nói về một nguyên tố hóa học và khi nói về một chất đơn giản.
Thông thường các chất đơn giản không có cấu trúc phân tử mà có cấu trúc nguyên tử. Trong những chất như vậy, các nguyên tử có thể hình thành nhiều loại liên kết với nhau, điều này sẽ được thảo luận chi tiết sau. Các chất có cấu trúc tương tự là tất cả các kim loại, ví dụ như sắt, đồng, niken, cũng như một số phi kim loại - kim cương, silicon, than chì, v.v. Các chất này thường được đặc trưng không chỉ bởi sự trùng hợp giữa tên của nguyên tố hóa học với tên của chất được tạo thành mà còn bởi cách ghi giống hệt công thức của chất và tên gọi của nguyên tố hóa học. Ví dụ, các nguyên tố hóa học sắt, đồng và silicon, được ký hiệu là Fe, Cu và Si, tạo thành các chất đơn giản có công thức tương ứng là Fe, Cu và Si. Ngoài ra còn có một nhóm nhỏ các chất đơn giản bao gồm các nguyên tử biệt lập không được kết nối theo bất kỳ cách nào. Những chất như vậy là chất khí, được gọi là khí hiếm do hoạt tính hóa học cực thấp của chúng. Chúng bao gồm helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), radon (Rn).
Vì chỉ có khoảng 500 chất đơn giản được biết đến nên kết luận hợp lý là nhiều nguyên tố hóa học được đặc trưng bởi một hiện tượng gọi là tính đẳng hướng.
Sự đẳng hướng là hiện tượng khi một nguyên tố hóa học có thể tạo thành một số chất đơn giản. Các chất hóa học khác nhau được hình thành bởi một nguyên tố hóa học được gọi là các dạng biến đổi đẳng hướng hoặc dạng thù hình.
Vì vậy, ví dụ, nguyên tố hóa học oxy có thể tạo thành hai chất đơn giản, một trong số đó có tên nguyên tố hóa học - oxy. Oxy là một chất bao gồm các phân tử diatomic, tức là công thức của nó là O2. Hợp chất này là một phần của không khí chúng ta cần cho sự sống. Một dạng biến đổi đẳng hướng khác của oxy là khí ozone ba nguyên tử, có công thức là O 3. Mặc dù thực tế là cả ozon và oxy đều được hình thành bởi cùng một nguyên tố hóa học, nhưng tính chất hóa học của chúng rất khác nhau: ozon hoạt động mạnh hơn nhiều so với oxy trong các phản ứng với cùng một chất. Ngoài ra, các chất này khác nhau về tính chất vật lý, ít nhất là do trọng lượng phân tử của ozone lớn hơn 1,5 lần so với oxy. Điều này dẫn đến mật độ của nó ở trạng thái khí cũng lớn hơn 1,5 lần.
Nhiều nguyên tố hóa học có xu hướng hình thành các biến đổi đẳng hướng khác nhau về đặc điểm cấu trúc của mạng tinh thể. Vì vậy, ví dụ, trong Hình 5, bạn có thể thấy hình ảnh sơ đồ của các mảnh mạng tinh thể của kim cương và than chì, là những biến đổi đẳng hướng của carbon.
Hình 5. Các mảnh mạng tinh thể của kim cương (a) và than chì (b)
Ngoài ra, carbon cũng có thể có cấu trúc phân tử: cấu trúc như vậy được quan sát thấy ở một loại chất như fullerene. Các chất thuộc loại này được hình thành bởi các phân tử carbon hình cầu. Hình 6 thể hiện mô hình 3D của phân tử fullerene c60 và một quả bóng đá để so sánh. Hãy chú ý những điểm tương đồng thú vị của chúng.
Hình 6. Phân tử fullerene C60 (a) và quả bóng đá (b)
Các chất phức tạp là những chất bao gồm các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau. Chúng, giống như các chất đơn giản, có thể có cấu trúc phân tử và phi phân tử. Kiểu cấu trúc phi phân tử của các chất phức tạp có thể đa dạng hơn so với kiểu cấu trúc đơn giản. Bất kỳ chất hóa học phức tạp nào cũng có thể thu được bằng cách tương tác trực tiếp với các chất đơn giản hoặc bằng chuỗi tương tác của chúng với nhau. Điều quan trọng là phải nhận ra một thực tế, đó là tính chất của các chất phức tạp, cả về vật lý và hóa học, rất khác với tính chất của các chất đơn giản mà chúng thu được. Ví dụ, muối ăn, có diễn đàn NaCl và là tinh thể trong suốt không màu, có thể thu được bằng cách cho natri phản ứng, là kim loại có đặc tính của kim loại (độ sáng và tính dẫn điện), với clo Cl2, một chất khí màu vàng lục.
Axit sunfuric H 2 SO 4 có thể được hình thành bằng một loạt các biến đổi liên tiếp từ các chất đơn giản - hydro H 2, lưu huỳnh S và oxy O 2. Hydro là chất khí nhẹ hơn không khí, tạo thành hỗn hợp nổ với không khí, lưu huỳnh là chất rắn màu vàng có thể cháy và oxy là chất khí nặng hơn không khí một chút, trong đó có nhiều chất có thể cháy. Axit sulfuric, có thể thu được từ những chất đơn giản này, là một chất lỏng nặng như dầu có đặc tính loại bỏ nước mạnh, do đó nó đốt cháy nhiều chất có nguồn gốc hữu cơ.
Rõ ràng, ngoài các hóa chất riêng lẻ, còn có hỗn hợp của chúng. Thế giới xung quanh chúng ta được hình thành chủ yếu bởi hỗn hợp của nhiều chất khác nhau: hợp kim kim loại, thực phẩm, đồ uống, các vật liệu khác nhau tạo nên những đồ vật xung quanh chúng ta.
Ví dụ, không khí chúng ta hít thở chủ yếu bao gồm nitơ N2 (78%), oxy (21%), rất quan trọng đối với chúng ta và 1% còn lại bao gồm các tạp chất của các loại khí khác (carbon dioxide, khí hiếm, v.v.) .
Hỗn hợp các chất được chia thành đồng nhất và không đồng nhất. Hỗn hợp đồng nhất là hỗn hợp không có ranh giới pha. Hỗn hợp đồng nhất là hỗn hợp rượu và nước, hợp kim kim loại, dung dịch muối và đường trong nước, hỗn hợp khí, v.v. Hỗn hợp không đồng nhất là hỗn hợp có ranh giới pha. Hỗn hợp loại này bao gồm hỗn hợp cát và nước, đường và muối, hỗn hợp dầu và nước, v.v..
Các chất tạo nên hỗn hợp được gọi là thành phần.
Hỗn hợp các chất đơn giản, không giống như các hợp chất hóa học có thể thu được từ các chất đơn giản này, giữ lại các đặc tính của từng thành phần.