Alle Substanzen, über die wir im Schulchemiekurs sprechen, werden normalerweise in einfache und komplexe unterteilt. Einfache Substanzen sind solche Substanzen, deren Moleküle Atome desselben Elements enthalten. Atomarer Sauerstoff (O), molekularer Sauerstoff (O2) oder einfach Sauerstoff, Ozon (O3), Graphit, Diamant sind Beispiele für einfache Substanzen, die die chemischen Elemente Sauerstoff und Kohlenstoff bilden. Verbindungen werden in organische und anorganische unterteilt. Bei den anorganischen Stoffen werden vor allem die folgenden vier Klassen unterschieden: Oxide (bzw. Oxide), Säuren (sauerstoffhaltig und sauerstofffrei), Basen (wasserlösliche Basen nennt man Laugen) und Salze. Verbindungen von Nichtmetallen (außer Sauerstoff und Wasserstoff) sind nicht in diesen vier Klassen enthalten, wir werden sie bedingt als "und andere komplexe Substanzen" bezeichnen.
Einfache Stoffe werden üblicherweise in Metalle, Nichtmetalle und Edelgase eingeteilt. Zu den Metallen zählen alle chemischen Elemente, deren d- und f-Unterebenen aufgefüllt werden, das sind Elemente in der 4. Periode: Sc - Zn, in der 5. Periode: Y - Cd, in der 6. Periode: La - Hg, Ce - Lu, in der 7. Stunde Ac - Do - Lr. Wenn wir nun unter den restlichen Elementen eine Linie von Be nach At ziehen, dann befinden sich links und darunter Metalle und rechts und oben Nichtmetalle. Gruppe 8 des Periodensystems enthält Inertgase. Auf der Diagonale befindliche Elemente: Al, Ge, Sb, Po (und einige andere. Zum Beispiel Zn) im freien Zustand haben die Eigenschaften von Metallen, und Hydroxide haben die Eigenschaften sowohl von Basen als auch von Säuren, d.h. sind amphotere Hydroxide. Daher können diese Elemente als Metall-Nichtmetalle betrachtet werden und nehmen eine Zwischenposition zwischen Metallen und Nichtmetallen ein. Daher hängt die Klassifizierung chemischer Elemente davon ab, welche Eigenschaften ihre Hydroxide haben werden: basisch - es bedeutet Metall, sauer - Nichtmetall und beides (je nach Bedingungen) - Metall-Nichtmetall. Dasselbe chemische Element zeigt in Verbindungen mit der niedrigsten positiven Oxidationsstufe (Mn + 2, Cr + 2) ausgeprägte "metallische" Eigenschaften, und in Verbindungen mit der maximalen positiven Oxidationsstufe (Mn + 7, Cr + 6) zeigt es die Eigenschaften eines typischen Nichtmetalls. Um die Beziehung einfacher Substanzen, Oxide, Hydroxide und Salze zu sehen, präsentieren wir eine zusammenfassende Tabelle.
Alles, was uns umgibt, hat seine eigene physikalische und chemische Natur. Was wird als Substanz bezeichnet und welche Arten davon gibt es? Es ist eine physikalische Substanz mit einer bestimmten chemischen Zusammensetzung. Im Lateinischen wird das Wort „Substanz“ mit dem Begriff Substantia bezeichnet, der auch von Wissenschaftlern häufig verwendet wird. Was stellt es dar?
Bis heute sind mehr als 20 Millionen verschiedene Substanzen bekannt. Es gibt alle Arten von Gasen in der Luft, im Ozean, in Meeren und Flüssen - Wasser mit Mineralien und Salzen. Die feste Oberflächenschicht unseres Planeten besteht aus zahlreichen Gesteinen. In jedem lebenden Organismus ist eine Vielzahl unterschiedlicher Substanzen vorhanden.
Allgemeine Konzepte
In der modernen Chemie ein Stoff, dessen Definition so verstanden wird, dass er eine Ruhemasse hat. Es besteht aus Elementarteilchen oder Quasiteilchen. Ein wesentliches Merkmal jeder Substanz ist ihre Masse. In der Regel werden bei relativ niedrigen Dichten und Temperaturen Elementarteilchen wie Elektronen, Neutronen und Protonen am häufigsten in seiner Zusammensetzung gefunden. Die beiden letzteren bilden Atomkerne. Alle diese Elementarteilchen bilden Substanzen wie Moleküle und Kristalle. Ihre atomare Substanz (Atome) besteht im Wesentlichen aus Elektronen, Protonen und Neutronen.
Aus biologischer Sicht ist "Substanz" der Begriff der Materie, die das Gewebe aller Organismen bildet. Es ist Teil der Organellen, die in Zellen vorkommen. Im allgemeinen Sinne ist "Substanz" eine Form von Materie, aus der alle physischen Körper bestehen.
Materie Eigenschaften
Die Eigenschaften einer Substanz werden als eine Reihe von objektiven Merkmalen bezeichnet, die die Individualität bestimmen. Sie ermöglichen es Ihnen, eine Substanz von einer anderen zu unterscheiden. Die charakteristischsten physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Stoffes:
Dichte;
Siede- und Schmelzpunkte;
Thermodynamische Eigenschaften;
Chemische Eigenschaften;
Kristallstrukturwerte.
Alle aufgeführten Parameter sind unveränderliche Konstanten. Da sich alle Stoffe voneinander unterscheiden, haben sie bestimmte Eigenschaften.Was versteht man unter diesem Begriff? Die Eigenschaften eines Stoffes sind seine Merkmale, die durch Messung oder Beobachtung bestimmt werden, ohne ihn in einen anderen Stoff umzuwandeln. Die wichtigsten davon sind:
Aggregatzustand;
Farbe und Glanz;
Das Vorhandensein eines Geruchs;
Unlöslichkeit oder Löslichkeit in Wasser;
Schmelz- und Siedepunkt;
Dichte;
elektrische Leitfähigkeit;
Wärmeleitfähigkeit;
Härte;
Zerbrechlichkeit;
Kunststoff.
Es ist auch durch eine physikalische Eigenschaft wie Form gekennzeichnet. Farbe, Geschmack, Geruch werden visuell und mit Hilfe der Sinne bestimmt. Physikalische Parameter wie Dichte, Schmelz- und Siedepunkt, elektrische Leitfähigkeit werden anhand verschiedener Messungen berechnet. Informationen zu den physikalischen Eigenschaften der meisten Substanzen sind in speziellen Nachschlagewerken enthalten. Sie hängen vom Aggregatzustand des Stoffes ab. Die Dichte von Wasser, Eis und Dampf ist also völlig unterschiedlich. Sauerstoff ist im gasförmigen Zustand farblos, im flüssigen Zustand jedoch blau. Aufgrund der Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften können viele Substanzen unterschieden werden. Kupfer ist also das einzige Metall, das einen rötlichen Farbton hat. Es schmeckt einfach salzig. In den meisten Fällen müssen zur Definition eines Stoffes mehrere seiner bekannten Eigenschaften berücksichtigt werden.
Beziehung von Begriffen
Viele Menschen verwechseln die Begriffe "chemisches Element", "Atom", "einfache Substanz". Tatsächlich unterscheiden sie sich voneinander. Ein Atom ist also ein konkretes Konzept, da es wirklich existiert. Chemisches Element - abstrakte (kollektive) Definition. In der Natur kommt es nur in Form von gebundenen oder freien Atomen vor. Mit anderen Worten, es ist eine einfache oder komplexe Substanz. Jedes chemische Element hat sein eigenes Symbol - ein Zeichen (Symbol). In einigen Fällen drückt es auch die Zusammensetzung eines einfachen Stoffes aus (B, C, Zn). Aber oft bezeichnet dieses Symbol nur ein chemisches Element. Dies wird deutlich durch die Formel des Sauerstoffs demonstriert. O ist also nur ein chemisches Element, und die einfache Substanz Sauerstoff wird mit der Formel O 2 bezeichnet.
Es gibt weitere Unterschiede zwischen diesen Konzepten. Es ist notwendig, zwischen den Merkmalen (Eigenschaften) einfacher Substanzen, bei denen es sich um eine Ansammlung von Teilchen handelt, und einem chemischen Element, bei dem es sich um ein Atom einer bestimmten Art handelt, zu unterscheiden. Auch bei den Namen gibt es einige Unterschiede. Meistens ist die Bezeichnung eines chemischen Elements und einer einfachen Substanz dieselbe. Es gibt jedoch Ausnahmen von dieser Regel.
Stoffklassifizierung
Was nennt man aus wissenschaftlicher Sicht eine Substanz? Die Zahl der verschiedenen Substanzen ist sehr groß. Ein Naturstoff, dessen Definition sich auf seinen natürlichen Ursprung bezieht, kann organisch oder anorganisch sein. Der Mensch hat gelernt, viele Verbindungen künstlich herzustellen. Die Definition von „Stoff“ impliziert die Unterteilung in einfache (Einzel-)Stoffe und Gemische. Die Einstellung zur Klassifizierung hängt davon ab, wie viele von ihnen darin enthalten sind.
Die Definition einer einfachen Substanz versteht ein abstraktes Konzept, das eine Reihe von Atomen bedeutet, die nach bestimmten physikalischen und chemischen Gesetzen miteinander verbunden sind. Trotzdem ist die Grenze zwischen ihm und dem Gemisch sehr vage, da einige Stoffe eine variable Zusammensetzung haben. Für sie wird noch nicht einmal die genaue Formel angeboten. Aufgrund der Tatsache, dass für einen einfachen Stoff nur seine endgültige Reinheit erreichbar ist, bleibt dieser Begriff eine Abstraktion. Mit anderen Worten, in jedem von ihnen gibt es eine Mischung chemischer Elemente, in denen eines überwiegt. Oft wirkt sich die Reinheit einer Substanz direkt auf ihre Eigenschaften aus. Im Allgemeinen wird eine einfache Substanz aus den Atomen eines chemischen Elements aufgebaut. Beispielsweise enthält ein Sauerstoffgasmolekül 2 identische Atome (O 2).
Was ist ein zusammengesetzter Stoff? Eine solche chemische Verbindung umfasst verschiedene Atome, aus denen das Molekül besteht. Es wird manchmal als gemischte chemische Substanz bezeichnet. Komplexe Substanzen sind Gemische, deren Moleküle aus Atomen zweier oder mehrerer Elemente gebildet werden. So gibt es beispielsweise in einem Wassermolekül ein Sauerstoffatom und 2 Wasserstoffatome (H 2 O). Der Begriff einer komplexen Substanz entspricht einem Molekül, das verschiedene chemische Elemente enthält. Es gibt viel mehr solcher Substanzen als einfache. Sie können natürlich und künstlich sein.
Einfach und konzeptionell teilweise bedingt, unterscheiden sich in ihren Eigenschaften. So wird beispielsweise Titan erst dann fest, wenn es auf weniger als ein Hundertstel Prozent von Sauerstoffatomen befreit wird. Eine komplexe und einfache Substanz, deren chemische Definition etwas schwierig zu verstehen ist, kann zwei Arten haben: anorganisch und organisch.
anorganische Stoffe
Anorganisch sind alle chemischen Verbindungen, die keinen Kohlenstoff enthalten. Zu dieser Gruppe gehören auch einige Substanzen, die dieses Element enthalten (Cyanide, Carbonate, Carbide, Kohlenstoffoxide und einige andere Substanzen). Sie haben kein für organische Substanzen charakteristisches Skelett. Dank des Periodensystems von Mendeleev und des Schulchemiekurses kann jeder eine Substanz nach der Formel benennen. Alle sind mit lateinischen Buchstaben gekennzeichnet. Wie heißt die Substanz in diesem Fall? Alle anorganischen Stoffe werden in folgende Gruppen eingeteilt:
Einfache Substanzen: Metalle (Mg, Na, Ca); Nichtmetalle (P, S); Edelgase (He, Ar, Xe); amphotere Substanzen (Al, Zn, Fe);
Komplex: Salze, Oxide, Säuren, Hydroxide.
organische Materie
Die Definition von organischem Material ist recht einfach. Zu diesen Stoffen gehören chemische Verbindungen, die Kohlenstoff enthalten. Diese Substanzklasse ist die umfangreichste. Es stimmt, es gibt Ausnahmen von dieser Regel. Zu den organischen Substanzen gehören also nicht: Kohlenoxide, Karbide, Carbonate, Kohlensäure, Cyanide und Thiocyanate.
Die Antwort auf die Frage "Name" umfasst eine Reihe komplexer Verbindungen. Dazu gehören: Amine, Amide, Ketone, Anhydride, Aldehyde, Nitrile, Carbonsäuren, Organoschwefelverbindungen, Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ether und Ester, Aminosäuren.
Zu den Hauptklassen biologischer organischer Substanzen gehören Lipide, Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate. Sie haben neben Kohlenstoff in ihrer Zusammensetzung Wasserstoff, Sauerstoff, Phosphor, Schwefel, Stickstoff. Welche Eigenschaften hat organisches Material? Ihre Vielfalt und Strukturvielfalt erklärt sich aus den Besonderheiten der Kohlenstoffatome, die in der Lage sind, in Ketten verbunden starke Bindungen zu bilden. Dadurch entstehen sehr stabile Moleküle. Kohlenstoffatome bilden eine Zickzackkette, die ein charakteristisches Merkmal organischer Substanzen ist. In diesem Fall beeinflusst die Struktur von Molekülen direkt die chemischen Eigenschaften. Kohlenstoff in organischen Substanzen kann zu offenen und zyklischen (geschlossenen) Ketten kombiniert werden.
Aggregatzustände
Die Definition von "Stoff" in der Chemie gibt kein detailliertes Konzept seines Aggregatzustands. Sie unterscheiden sich in der Rolle, die die Wechselwirkung von Molekülen in ihrer Existenz spielt. Es gibt 3 Aggregatzustände:
Ein Festkörper, in dem die Moleküle fest miteinander verbunden sind. Zwischen ihnen besteht eine starke Anziehungskraft. Im festen Zustand können sich die Moleküle eines Stoffes nicht frei bewegen. Sie können nur oszillierende Bewegungen ausführen. Dadurch behalten Feststoffe ihre Form und ihr Volumen perfekt bei.
Flüssigkeit, in der die Moleküle freier sind und sich von einem Ort zum anderen bewegen können. Dank dieser Eigenschaften kann jede Flüssigkeit die Form eines Gefäßes annehmen und fließen.
Gasförmig, in dem sich die Elementarteilchen der Materie frei und zufällig bewegen. Molekulare Bindungen in diesem Zustand sind so schwach, dass sie weit voneinander entfernt sein können. Im gasförmigen Zustand ist die Substanz in der Lage, große Volumina zu füllen.
Am Beispiel Wasser ist der Unterschied zwischen Eis, Flüssigkeit und Dampf sehr einfach zu verstehen. Alle diese Aggregatzustände gehören nicht zu den individuellen Eigenschaften einer chemischen Substanz. Sie entsprechen nur den Existenzzuständen einer Substanz, die von äußeren physikalischen Bedingungen abhängen. Deshalb ist es unmöglich, dem Wasser eindeutig die Eigenschaft Flüssigkeit zuzuschreiben. Wenn sich die äußeren Bedingungen ändern, gehen viele Chemikalien von einem Aggregatzustand in einen anderen über. Während dieses Prozesses werden Zwischentypen (Grenztypen) entdeckt. Der bekannteste davon ist der amorphe Zustand, der als glasig bezeichnet wird. Eine solche Definition von "Substanz" in der Chemie ist mit ihrer Struktur verbunden (übersetzt aus dem Griechischen amorphos - formlos).
In der Physik wird ein weiterer Aggregatzustand, Plasma genannt, betrachtet. Es ist ganz oder teilweise ionisiert und zeichnet sich durch die gleiche Dichte negativer und positiver Ladungen aus. Mit anderen Worten: Plasma ist elektrisch neutral. Dieser Aggregatzustand tritt nur bei extrem hohen Temperaturen auf. Teilweise erreichen sie Tausende von Kelvin. Plasma ist in einigen seiner Eigenschaften das Gegenteil von Gas. Letzteres hat eine geringe elektrische Leitfähigkeit. Ein Gas besteht aus einander ähnlichen Teilchen. Sie treffen sich jedoch selten. Plasma hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Es besteht aus Elementarteilchen, die sich in ihrer elektrischen Ladung unterscheiden. Sie interagieren ständig miteinander.
Es gibt auch solche Zwischenzustände der Materie als Polymer (hochelastisch). Im Zusammenhang mit dem Vorhandensein dieser Übergangsformen verwenden Fachleute den Begriff "Phase" oft weiter. Manche Stoffe gehen unter ganz anderen als den üblichen Bedingungen in besondere Zustände über, zum Beispiel supraleitend und supraflüssig.
Kristalle
Kristalle sind Festkörper, die die natürliche Form regelmäßiger Polyeder haben. Sie basiert auf ihrer inneren Struktur und hängt von der Anordnung ihrer konstituierenden Atome, Moleküle und Ionen ab. In der Chemie wird es als Kristallgitter bezeichnet. Eine solche Struktur ist für jede Substanz individuell und daher einer der wichtigsten physikalisch-chemischen Parameter.
Die Abstände zwischen den Teilchen, aus denen die Kristalle bestehen, werden als Gitterparameter bezeichnet. Sie werden mit physikalischen Methoden der Strukturanalyse bestimmt. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Festkörper mehr als eine Kristallgitterform aufweisen. Solche Strukturen werden als polymorphe Modifikationen bezeichnet. Unter einfachen Substanzen sind rhombische und monokline Formen üblich. Solche Substanzen umfassen Graphit, Diamant, Schwefel, die hexagonale und kubische Modifikationen von Kohlenstoff sind. Diese Form wird auch in komplexen Substanzen wie Quarz, Cristobalit, Tridymit festgestellt, die Modifikationen von Siliziumdioxid sind.
Substanz als Form von Materie
Trotz der Tatsache, dass die Begriffe "Substanz" und "Materie" in ihrer Bedeutung sehr nahe beieinander liegen, sind sie nicht vollständig gleichwertig. Dies wird von vielen Wissenschaftlern behauptet. Wenn also der Begriff „Materie“ erwähnt wird, meinen sie meistens eine raue, träge und tote Realität, die der Herrschaft mechanischer Gesetze unterliegt. Die Definition von „Substanz“ wird eher als ein Material verstanden, das aufgrund seiner Form die Vorstellung von Lebenstauglichkeit und Form heraufbeschwört.
Heute betrachten Wissenschaftler Materie als eine objektive Realität, die im Raum existiert und sich mit der Zeit verändert. Es kann in zwei Formen dargestellt werden:
Die erste hat eine Wellennatur. Dazu gehören Schwerelosigkeit, Durchlässigkeit, Kontinuität. Es kann sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen.
Die zweite ist korpuskular und hat eine Ruhemasse. Es besteht aus Elementarteilchen, die sich in ihrer Lokalisation unterscheiden. Es ist kaum durchlässig oder undurchdringlich und kann sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.
Die erste Form der Existenz von Materie wird Feld genannt und die zweite - Substanz. Sie haben viel gemeinsam, denn auch Elektronen haben die Eigenschaften eines Teilchens und einer Welle. Sie erscheinen auf der Ebene des Mikrokosmos. Deshalb ist die Aufteilung in Feld und Substanz sehr praktisch.
Einheit von Materie und Feld
Wissenschaftler haben längst festgestellt, dass je massiver und größer das Elementarteilchen der Materie ist, desto schärfer kommt seine Individualität und Abgrenzung zum Ausdruck. Gleichzeitig wird der durch Kontinuität gekennzeichnete Kontrast zwischen Materie und Feld deutlicher sichtbar. Je kleiner die Elementarteilchen eines Stoffes sind, desto kleiner ist seine Masse. In diesem Fall wird es schwieriger, es mit dem Feld zu kontrastieren. In verschiedenen Mikrowellen verliert es im Allgemeinen seine Bedeutung, da verschiedene Elementarteilchen Quanten sind, die durch die Zustände verschiedener Felder (elektromagnetisch - Photonen, Kern - Mesonen) angeregt werden.
Die Einheit von Materie und Feld und das Fehlen einer klaren Grenze zwischen ihnen drückt sich darin aus, dass unter bestimmten Bedingungen Teilchen aufgrund des Feldes entstehen und in anderen Fällen - umgekehrt. Ein anschauliches Beispiel dafür ist ein solches Phänomen wie die Vernichtung (das Phänomen der Umwandlung von Elementarteilchen). Jeder materielle Körper ist ein stabiles Ganzes, möglich durch die Verbindung seiner Elemente durch Felder.
Stoffe können aus Atomen gleicher oder verschiedener chemischer Elemente bestehen. Auf dieser Grundlage werden alle Substanzen in einfache und komplexe unterteilt.
Substanzen, die aus Atomen eines chemischen Elements bestehen, werden als einfach bezeichnet. Einfache Substanzen werden nach ihrer Zusammensetzung in Metalle (gebildet durch Metallatome: Na, K, Ca, Mg) und Nichtmetalle (gebildet durch Nichtmetallatome H2, N2, O2, Cl2, F2, S, P, Si) eingeteilt physikalische und chemische Eigenschaften.
Stoffe, die aus Atomen verschiedener chemischer Elemente bestehen, werden komplexe Stoffe genannt. Zu den Hauptklassen komplexer anorganischer Substanzen gehören Oxide, Basen, Säuren und Salze.
Oxide sind binäre Verbindungen (Verbindungen aus zwei chemischen Elementen), die das Element Sauerstoff in der Oxidationsstufe -2 enthalten.
Oxide werden in basische, amphotere, saure und nicht salzbildende Oxide unterteilt:
1. Basische Oxide werden durch typische Metallatome und Sauerstoffatome gebildet. Zum Beispiel Na2O, CaO, LiO. Sie entsprechen Hydroxiden - Basen.
2. Amphotere Oxide werden durch Übergangsmetallatome und Sauerstoffatome gebildet. Zum Beispiel BeO, ZnO, Al2O3. Sie entsprechen amphoteren Hydroxiden.
3. Säureoxide werden von Nichtmetallatomen und Sauerstoffatomen gebildet. Zum Beispiel CO2, SiO2, N2O3, NO2, N2O5, P2O3, P2O5, SO2, SO3, Cl2O7 usw. Sie entsprechen Hydroxiden - Säuren.
4. Nicht salzbildende Oxide werden durch Nichtmetallatome und Sauerstoff gebildet. Zu den nicht salzbildenden Oxiden gehören 4 Oxide: CO, SiO, N2O, NO.
Basen sind Verbindungen, die ein Metall- (oder Ammonium-) Kation und eine oder mehrere Hydroxylgruppen enthalten. Zum Beispiel NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH.
Besonders hervorzuheben sind lösliche Basen, die Alkalien genannt werden. Dazu gehören Hydroxide von Alkali- und Erdalkalimetallen.
Je nach Anzahl der Hydroxylgruppen werden Basen in Ein-, Zwei- und Dreisäuren eingeteilt.
Amphotere Hydroxide werden durch Beryllium-, Zink- oder Aluminiumkationen und Hydroxydanionen gebildet: Be(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3.
Säuren sind Verbindungen, die Wasserstoffkationen und Anionen eines Säurerests enthalten. Säuren werden nach der Anzahl der Wasserstoffkationen in ein-, zwei- und dreibasige Säuren unterteilt. Entsprechend dem Vorhandensein von Sauerstoff im Säurerest werden Säuren in anoxische und sauerstoffhaltige Säuren eingeteilt.
HF - Flusssäure (oder Flusssäure).
HCl - Salzsäure (oder Salzsäure).
HBr - Bromwasserstoffsäure
HI - Jodwasserstoffsäure
H2S - Schwefelwasserstoffsäure
HNO3 - Salpetersäure (entspricht dem Säureoxid N2O5)
HNO2 - Salpetrige Säure (entspricht dem Säureoxid N2O3)
H2SO4 - Schwefelsäure (entspricht Säureoxid SO3)
H2SO3 - schweflige Säure (entspricht Säureoxid SO2)
H2CO3 - Kohlensäure (entspricht dem sauren Oxid CO2)
H2SiO3 - Kieselsäure (entspricht dem Säureoxid SiO2)
H3PO4 - Phosphorsäure (entspricht dem Säureoxid P2O5).
Salze sind Verbindungen, die ein Metall- (oder Ammonium-) Kation und ein Anion eines Säurerests enthalten.
Nach der Zusammensetzung der Säure werden unterteilt in:
1. Medium – besteht aus einem Metallkation und einem Säurerest – dies ist das Produkt des vollständigen Ersatzes von sauren Wasserstoffatomen durch Metall- (oder Ammonium-) Kationen. Zum Beispiel Na2SO4, K3PO4.
Salze der Flusssäure - Fluoride,
Salze der Salzsäure - Chloride,
Salze von Bromwasserstoffsäure - Bromide,
Salze der Jodwasserstoffsäure - Jodide,
Salze der Schwefelwasserstoffsäure - Sulfide,
Salze der Salpetersäure - Nitrate,
Salze der salpetrigen Säure - Nitrite,
Salze der Schwefelsäure - Sulfate,
Salze der schwefligen Säure - Sulfite,
Salze der Kohlensäure - Carbonate,
Kieselsäuresalze - Silikate,
Salze der Phosphorsäure - Phosphate.
2. Säuresalze – bestehen aus einem Metall- (oder Ammonium-)Kation, einem Wasserstoffkation(en) und einem Anion eines Säurerests – dies ist das Produkt des unvollständigen Ersatzes von sauren Wasserstoffatomen durch Metallkationen. Saure Salze können nur zweibasige und dreibasige Säuren bilden. Das Präfix hydro- (oder digdro) wird dem Namen des Salzes hinzugefügt. Zum Beispiel NaHSO4 (Natriumhydrogensulfat), KH2PO4 (Kaliumdihydrogenphosphat).
3. Basische Salze – bestehen aus einem Metall- (oder Ammonium-) Kation, einem Hydroxydanion und einem Anion eines Säurerests – dies ist das Produkt des unvollständigen Ersatzes der Hydroxylgruppen der Base durch Säurereste. Basische Salze können nur zwei- und dreisaure Basen bilden. Das Präfix hydroxo- wird dem Namen des Salzes hinzugefügt. Beispielsweise ist (CuOH)2CO3 Kupfer(II)hydroxocarbonat.
§ 9. Einfache und komplexe Substanzen
Wenn Sie dieses Thema beherrschen, werden Sie in der Lage sein:
Unterscheiden Sie zwischen den Begriffen "einfache Substanz" und "komplexe Substanz", Formeln einfacher und komplexer Substanzen;
Verstehen Sie das Konzept der „chemischen Verbindung“;
Nennen Sie Beispiele für einfache und komplexe Substanzen;
Beschreiben Sie einfache und komplexe Stoffe, die Ihnen aus dem Alltag bekannt sind;
Urteile über eine Vielzahl von Substanzen.
Die meisten Atome chemischer Elemente haben die Fähigkeit, sich miteinander oder mit Atomen anderer chemischer Elemente zu verbinden. Dadurch entstehen chemische Verbindungen. Sowohl einfache als auch komplexe Substanzen sind chemische Verbindungen, unabhängig von der Zusammensetzung ihrer Strukturteilchen, da zwischen ihnen chemische Bindungen entstehen.
Sie haben sich bereits mit dem Aufbau von Atomen chemischer Elemente vertraut gemacht. Stoffe, deren Bestandteile Atome sind, werden atomar genannt.
Unter der ganzen Vielfalt chemischer Verbindungen gibt es aber auch molekulare Substanzen. Moleküle sind ein Teil von ihnen.
Moleküle sind die kleinsten Teilchen einer Substanz, die ihre chemischen Eigenschaften behalten.
Ein Molekül gilt als Grenze der Teilbarkeit eines Stoffes. Wenn es zerstört wird, dann wird die Substanz zerstört. Ein charakteristisches Merkmal von Molekülen ist die kontinuierliche Bewegung.
Erinnern Sie sich aus dem Naturkundekurs daran, welches Phänomen Diffusion genannt wird.
Jedes Molekül besteht aus einer bestimmten Anzahl von Atomen eines oder verschiedener chemischer Elemente.
Erinnern Sie sich aus dem Verlauf der Naturgeschichte, wie Stoffe nach Zusammensetzung und Herkunft eingeteilt werden.
Welche Substanzen werden genannt: a) einfach; b) schwierig? Nennen Sie einige Beispiele für einfache und komplexe Substanzen, die Sie im Alltag am häufigsten verwenden.
Einfache Substanzen sind Substanzen, die aus einem chemischen Element bestehen.
Beispielsweise bilden sich einfache Stoffe Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff entsprechend den chemischen Elementen Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff. Die Zusammensetzung ihrer Moleküle umfasst zwei miteinander verbundene Atome dieser Elemente (Abb. 41 a, 6, c).
Das Element Sauerstoff bildet unter bestimmten Bedingungen eine andere einfache Substanz - Ozon, dessen Molekül drei Atome enthält (Abb. 41 d).
Reis. 41. Modelle von Molekülen einfacher Substanzen: a - Wasserstoff; b - Sauerstoff; c - Ozon; g - Stickstoff
Verbundstoffe sind Stoffe, die aus zwei oder mehr chemischen Elementen bestehen.
Zu den komplexen Substanzen gehören; Wasser, Zucker, Seife, Salz, Kreide, Methan (Bestandteil von Erdgas), Kohlendioxid. Die Substanzen, aus denen die Zellen lebender Organismen bestehen (Proteine, Fette und Kohlenhydrate), sind komplex und enthalten überwiegend Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Wasserstoff-, Stickstoff-, Schwefel- und Phosphoratome und haben eine molekulare Struktur.
Denken Sie daran, wie Sie beweisen können, dass Wasser eine komplexe Substanz ist. Mit welchen Forschungsmethoden haben Wissenschaftler die Zusammensetzung von Wasser bestimmt?
Abbildung 42 zeigt Modelle von Methan-, Kohlendioxid- und Wassermolekülen. Ein Methanmolekül besteht aus einem Kohlenstoffatom und vier Wasserstoffatomen, ein Kohlendioxidmolekül besteht aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen, ein Wassermolekül besteht aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen.
Reis. 42. Modelle von Molekülen komplexer Substanzen: a - Methan; b - Kohlendioxid; c - Wasser
Je nach Zusammensetzung werden also Substanzen in einfache und komplexe eingeteilt. Das Klassifizierungsschema für Stoffe ist in Abbildung 43 dargestellt.
Reis. 43. Einstufung von Stoffen
Einfache Substanzen: Metalle und Nichtmetalle. Einfache Substanzen werden in zwei Gruppen eingeteilt. Metallische Elemente bilden Metalle, nichtmetallische Elemente - Nichtmetalle. Sie zeichnen sich durch ihre physikalischen Eigenschaften aus.
Erinnern Sie sich, mit welchen physikalischen Eigenschaften von Stoffen Sie sich bereits vertraut gemacht haben. Benenne sie.
Wenden wir uns den Demonstrationen zu und betrachten Proben einfacher Substanzen aus Metallen und Nichtmetallen. Von den Metallen, die in Technik, verschiedenen Branchen, im Alltag am häufigsten vorkommen, mit Eisen, Zink, Aluminium, Kupfer, Silber, Gold; Von Nichtmetallen im Labor gibt es Schwefel, Kohlenstoff, roten Phosphor, Brom, Jod.
Achten Sie auf den Aggregatzustand von Metallen und Nichtmetallen. Warum wird Brom Ihrer Meinung nach in versiegelten Ampullen aufbewahrt?
Die Einteilung einfacher Stoffe in Metalle und Nichtmetalle erfolgt nach ihren physikalischen Eigenschaften (Tabelle 2).
Tabelle 2
Physikalische Eigenschaften einfacher Substanzen
Nichtmetalle sind Stoffe, die größtenteils aus Molekülen bestehen. Moleküle von vielen von ihnen sind zweiatomig. Es gibt jedoch auch mehratomige Moleküle: das bereits erwähnte Ozon, kristalliner Schwefel - enthält acht Schwefelatome, weißer Phosphor - vier Atome dieses Elements. In einfachen Substanzen, die aus dem Element Kohlenstoff bestehen, verbinden sich die Atome in einer bestimmten Reihenfolge, ohne Moleküle zu bilden.
Metalle bestehen aus Atomen der entsprechenden Elemente. Die Namen von Metallen stimmen oft mit den Namen der metallischen Elemente überein, aus denen sie bestehen. Zum Beispiel Stoffe Aluminium, Zink, Nickel, Chrom, Magnesium, die durch die entsprechenden chemischen Elemente gebildet werden. Der Stoff Kupfer besteht jedoch aus Atomen der Elemente Cuprum, Silber – Argentum, Gold – Aurum, Quecksilber – Quecksilber, Eisen – Eisen. Die Namen von Nichtmetallen, Elementen und einfachen Stoffen stimmen für eine kleine Anzahl von Stoffen überein (Tabelle 3).
Tabelle C
Namen chemischer Elemente und einfacher Substanzen
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Metall |
nichtmetallisch |
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Chemisches Element |
einfache Substanz |
Chemisches Element |
einfache Substanz |
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Aluminium |
Aluminium |
||
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Argentum |
|||
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Quecksilber |
Sauerstoff |
||
Laborerfahrung 2
Bekanntschaft mit Proben einfacher und komplexer Substanzen
Aufgabe 1. Betrachten Sie sorgfältig die Substanzen, die Ihnen in Banken gegeben werden. Lesen Sie die Etiketten: H 2 O (Wasser), S (Schwefel), P (Phosphor), Mg (Magnesium), NaOH (Natriumhydroxid), C (Kohlenstoff), Fe 3 O 4 (Ferum (II, III) Oxid) , Fe (Eisen), ZnO (Zinkoxid), CaCO 3 (Calciumcarbonat), Al (Aluminium), Zn (Zink), CaO (Calciumoxid), Na 2 CO 3 (Natriumcarbonat).
Teilen Sie diese Substanzen in zwei Gruppen: einfach und komplex. Einfach Stoffe in Metalle und Nichtmetalle einteilen.
Aufgabe 2. Beschreibe: a) wie sich einfache und komplexe Substanzen in ihrer Zusammensetzung unterscheiden; 6) Nach welchen Kriterien haben Sie klassifiziert?
Aufgabe 3. Beschreiben Sie anhand Ihrer Beobachtungen die physikalischen Eigenschaften von Stoffen.
Notieren Sie nach Abschluss der Aufgabe die Daten in Form einer Tabelle in der Arbeitsmappe. Am Ende der Arbeit Schlussfolgerungen formulieren.
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Substanzen |
Substanzen |
Beschreibung der Eigenschaften durch Beobachtungen |
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Nichtmetalle |
|||
Vielzahl von Substanzen. Die Vielfalt der Substanzen erklärt sich aus der Fähigkeit der Atome der Elemente, sich miteinander zu verbinden. Je nachdem, welche Atome in welcher Menge und wie sie sich verbinden, entstehen viele einfache und komplexe Substanzen (Abb. 44).
Reis. 44. Einfache Substanz Schwefel (a) und komplexe Substanz Amethyst (b)
Es gibt etwas einfachere Substanzen als chemische Elemente - 400, denn wie Sie bereits wissen, kann dasselbe Element (Sauerstoff, Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel) zwei oder mehr Substanzen bilden.
Es sind viel komplexere Substanzen bekannt (fast 20 Millionen). Dies ist Wasser, dessen Molekülzusammensetzung Wasserstoff und Sauerstoff, Kohlendioxid - Kohlenstoff und Sauerstoff, Kochsalz - Natrium und Chlor enthält. Die Zusammensetzung dieser Substanzen umfasst nur zwei Elemente - dies sind binäre Verbindungen. Eine beträchtliche Anzahl von Stoffen besteht jedoch aus drei oder mehr Elementen. Glukose enthält also drei Elemente: Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, und Soda enthält vier Elemente: Natrium, Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff.
Verbindungen umfassen alle organischen Verbindungen. Darüber hinaus gibt es eine ganze Industrie zur Gewinnung synthetischer und künstlicher Verbindungen, die einen enormen industriellen und häuslichen Zweck haben.
Erinnern Sie sich aus dem Lauf der Naturgeschichte, welche Stoffe als anorganisch, organisch bezeichnet werden. Nennen Sie Beispiele für anorganische und organische Verbindungen.
Unter Normalbedingungen (Temperatur 0 °C, Druck 101,3 kPa) befinden sich Stoffe in drei Aggregatzuständen: flüssig (Wasser, Öl, Alkohol), fest (Zink, Eisen, Schwefel, Phosphor, Kohlenstoff, Kupfer) und gasförmig (Wasserstoff, Sauerstoff, Ozon, Stickstoff, Kohlendioxid, Inertgase).
ZUSAMMENFASSUNG GELERNT
Substanzen werden in einfache und komplexe unterteilt.
Verbindungen werden aus zwei oder mehr chemischen Elementen gebildet. es gibt viel mehr von ihnen als einfache.
Jede einfache und komplexe Substanz zeichnet sich durch bestimmte Eigenschaften aus, dh Zeichen, anhand derer man ihre Ähnlichkeiten und Unterschiede erkennen kann.
Verbindungen sind organischen und anorganischen Ursprungs.
Die Vielfalt der Substanzen erklärt sich aus der Fähigkeit der Atome der Elemente, sich miteinander zu verbinden.
AUFGABEN ZUR WISSENSKONTROLLE
1. Erklären Sie, was die Begriffe „Molekül“, „einfacher Stoff“, „komplexer Stoff“, „chemische Verbindung“ bedeuten.
2. Nennen Sie Beispiele: a) einfache und komplexe Stoffe; b) organische und anorganische Stoffe.
3. Begründen Sie, ob die Begriffe „chemische Verbindung“ und „Stoffgemisch“ identisch sind.
4. Beschreiben Sie die physikalischen Eigenschaften von: a) Zucker; b) Wasser; c) Öle.
5. Begründen Sie, warum es komplexere Stoffe gibt als einfache.
6. Äußern Sie Ihre eigene Meinung über die Bedeutung von Stoffen für das menschliche Leben und die Gesundheit.
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Einfache und komplexe Substanzen. Chemisches Element
Über Atome und chemische Elemente
In der Chemie wird neben den Begriffen „Atom“ und „Molekül“ häufig der Begriff „Element“ verwendet, was ist gemeinsam und wie unterscheiden sich diese Begriffe?
Chemisches Element sind gleichartige Atome. So sind beispielsweise alle Wasserstoffatome das Element Wasserstoff; Alle Sauerstoff- und Quecksilberatome sind die Elemente Sauerstoff bzw. Quecksilber.
Derzeit sind mehr als 107 Arten von Atomen, also mehr als 107 chemische Elemente, bekannt. Es ist notwendig, zwischen den Begriffen "chemisches Element", "Atom" und "einfache Substanz" zu unterscheiden.
Einfache und komplexe Substanzen
Durch die elementare Zusammensetzung werden einfache Substanzen unterschieden, die aus Atomen eines Elements (H2, O2, Cl2, P4, Na, Cu, Au) bestehen, und komplexe Substanzen, die aus Atomen verschiedener Elemente bestehen (H2O, NH3, OF2, H2SO4, MgCl2, K2SO4) .
Derzeit sind 115 chemische Elemente bekannt, die etwa 500 einfache Substanzen bilden.
Natives Gold ist eine einfache Substanz.
Die Fähigkeit eines Elements, in Form verschiedener einfacher Substanzen mit unterschiedlichen Eigenschaften zu existieren, wird als Allotropie bezeichnet. Beispielsweise hat das Element Sauerstoff O zwei allotrope Formen - Disauerstoff O2 und Ozon O3 mit einer unterschiedlichen Anzahl von Atomen in den Molekülen.
Die allotropen Formen des Elements Kohlenstoff C – Diamant und Graphit – unterscheiden sich in der Struktur ihrer Kristalle Es gibt andere Gründe für die Allotropie.
Allotrope Formen von Kohlenstoff:
Graphit:
Diamant:
Komplexe Substanzen werden oft als chemische Verbindungen bezeichnet, z. B. Quecksilber (II) -oxid HgO (erhalten durch Kombinieren von Atomen einfacher Substanzen - Quecksilber Hg und Sauerstoff O2), Natriumbromid (erhalten durch Kombinieren von Atomen einfacher Substanzen - Natrium Na und Brom Br2) .
Fassen wir also das Obige zusammen. Es gibt zwei Arten von Materiemolekülen:
1. Einfach Moleküle solcher Substanzen bestehen aus gleichartigen Atomen. Bei chemischen Reaktionen können sie sich nicht unter Bildung mehrerer einfacherer Substanzen zersetzen.
2.Komplex- Moleküle solcher Substanzen bestehen aus Atomen unterschiedlicher Art. Bei chemischen Reaktionen können sie sich in einfachere Stoffe zersetzen.
Der Unterschied zwischen den Begriffen „chemisches Element“ und „einfache Substanz“
Die Begriffe "chemisches Element" und "einfache Substanz" können unterschieden werden, indem die Eigenschaften einfacher und komplexer Substanzen verglichen werden. Zum Beispiel eine einfache Substanz - Sauerstoff - ein farbloses Gas, das zum Atmen notwendig ist und die Verbrennung unterstützt. Das kleinste Teilchen einer einfachen Substanz Sauerstoff ist ein Molekül, das aus zwei Atomen besteht. Sauerstoff ist auch in der Zusammensetzung von Kohlenmonoxid (Kohlenmonoxid) und Wasser enthalten. Die Zusammensetzung von Wasser und Kohlenmonoxid enthält jedoch chemisch gebundenen Sauerstoff, der nicht die Eigenschaften einer einfachen Substanz hat, insbesondere nicht zum Atmen verwendet werden kann. Fische beispielsweise atmen nicht chemisch gebundenen Sauerstoff, der Teil des Wassermoleküls ist, sondern freien, darin gelösten Sauerstoff. Wenn es um die Zusammensetzung chemischer Verbindungen geht, sollte daher verstanden werden, dass diese Verbindungen keine einfachen Substanzen enthalten, sondern Atome eines bestimmten Typs, dh die entsprechenden Elemente.
Beim Abbau komplexer Stoffe können Atome in freiem Zustand freigesetzt und zu einfachen Stoffen zusammengesetzt werden. Einfache Substanzen bestehen aus Atomen eines Elements. Der Unterschied zwischen den Begriffen „chemisches Element“ und „einfacher Stoff“ wird auch dadurch bestätigt, dass ein und dasselbe Element mehrere einfache Stoffe bilden kann. Beispielsweise können Atome des Elements Sauerstoff zweiatomige Sauerstoffmoleküle und dreiatomige Ozonmoleküle bilden. Sauerstoff und Ozon sind völlig verschiedene einfache Substanzen. Dies erklärt die Tatsache, dass viel einfachere Substanzen als chemische Elemente bekannt sind.
Unter Verwendung des Begriffs „chemisches Element“ können wir einfache und komplexe Substanzen wie folgt definieren:
Einfach Substanzen, die aus Atomen eines einzigen chemischen Elements bestehen, werden als bezeichnet.
Komplex Substanzen, die aus Atomen verschiedener chemischer Elemente bestehen, werden als bezeichnet.
Der Unterschied zwischen den Begriffen „Gemisch“ und „chemische Verbindung“
Komplexe Substanzen werden oft als chemische Verbindungen bezeichnet.
Folgen Sie dem Link und sehen Sie sich die Erfahrung der Wechselwirkung einfacher Substanzen aus Eisen und Schwefel an.
Versuche die Fragen zu beantworten:
1. Was ist der Unterschied in der Zusammensetzung des Gemisches aus chemischen Verbindungen?
2. Eigenschaften von Gemischen und chemischen Verbindungen vergleichen?
3. Wie lassen sich ein Gemisch und eine chemische Verbindung in Bestandteile aufteilen?
4. Kann man anhand äußerer Zeichen die Bildung eines Gemisches und einer chemischen Verbindung beurteilen?
Vergleichende Eigenschaften von Gemischen und Chemikalien
Verbindungen
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Fragen zum Vergleich von Mischungen mit chemischen Verbindungen | Kartierung |
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Mischungen | Chemische Komponenten |
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Wie unterscheiden sich Mischungen von chemischen Verbindungen in der Zusammensetzung? | Stoffe können in jedem Verhältnis gemischt werden, d.h. die Zusammensetzung der Mischungen ist variabel | Die Zusammensetzung chemischer Verbindungen ist konstant. |
Die Eigenschaften von Gemischen und chemischen Verbindungen vergleichen? | Stoffe in Gemischen behalten ihre Eigenschaften | Stoffe, die Verbindungen bilden, behalten ihre Eigenschaften nicht, da chemische Verbindungen mit unterschiedlichen Eigenschaften entstehen. |
Wie kann man ein Gemisch und eine chemische Verbindung in ihre Bestandteile zerlegen? | Stoffe können physikalisch getrennt werden | Chemische Verbindungen können nur durch chemische Reaktionen zersetzt werden |
Ist es möglich, anhand äußerer Anzeichen über die Bildung eines Gemisches und einer chemischen Verbindung zu urteilen? | Das mechanische Mischen wird nicht von der Freisetzung von Wärme oder anderen Anzeichen chemischer Reaktionen begleitet | Die Bildung einer chemischen Verbindung kann anhand von Anzeichen chemischer Reaktionen beurteilt werden |
Aufgaben zum Fixieren
I. Arbeiten mit den Maschinen
Trainer Nr. 1
Trainer Nr. 2
Trainer Nr. 3
II. Lösen Sie die Aufgabe
Schreiben Sie aus der vorgeschlagenen Stoffliste einfache und komplexe Stoffe getrennt aus:
NaCl, H2SO4, K, S8, CO2, O3, H3PO4, N2, Fe.
Begründen Sie jeweils Ihre Wahl.
III. Beantworte die Fragen
№1
Wie viele einfache Substanzen werden in einer Reihe von Formeln geschrieben:
H2O, N2, O3, HNO3, P2O5, S, Fe, CO2, KOH.
№2
Beide Substanzen sind komplex:
A) C (Kohle) und S (Schwefel);
B) CO2 (Kohlendioxid) und H2O (Wasser);
C) Fe (Eisen) und CH4 (Methan);
D) H2SO4 (Schwefelsäure) und H2 (Wasserstoff).
№3
Wähle die richtige Aussage:
Einfache Substanzen sind aus gleichartigen Atomen aufgebaut.
a) richtig
B) Falsch
№4
Mischungen sind gekennzeichnet durch
A) sie haben eine konstante Zusammensetzung;
B) Stoffe im „Gemisch“ behalten ihre individuellen Eigenschaften nicht;
C) Stoffe in „Gemischen“ können nach physikalischen Eigenschaften getrennt werden;
D) Stoffe in „Gemischen“ können durch eine chemische Reaktion getrennt werden.
№5
Für "chemische Verbindungen" ist charakteristisch:
A) Variable Zusammensetzung;
B) Stoffe in der Zusammensetzung einer „chemischen Verbindung“ können physikalisch getrennt werden;
C) Die Bildung einer chemischen Verbindung kann anhand der Anzeichen chemischer Reaktionen beurteilt werden;
D) dauerhafte Zusammensetzung.
№6
In welchem Fall handelt es sich um Eisen als chemisches Element?
A) Eisen ist ein Metall, das von einem Magneten angezogen wird;
B) Eisen ist Teil der Rostzusammensetzung;
C) Eisen hat einen metallischen Glanz;
D) Eisensulfid enthält ein Eisenatom.
№7
In welchem Fall handelt es sich um Sauerstoff als einfachen Stoff?
A) Sauerstoff ist ein Gas, das Atmung und Verbrennung unterstützt;
B) Fische atmen im Wasser gelösten Sauerstoff;
C) Das Sauerstoffatom ist Teil des Wassermoleküls;
D) Sauerstoff ist in der Luft vorhanden.
