Kaikki aineet, joista puhumme koulun kemian kurssilla, jaetaan yleensä yksinkertaisiin ja monimutkaisiin. Yksinkertaiset aineet ovat aineita, joiden molekyylit sisältävät saman alkuaineen atomeja. Atomihappi (O), molekyylihappi (O2) tai yksinkertaisesti happi, otsoni (O3), grafiitti, timantti ovat esimerkkejä yksinkertaisista aineista, jotka muodostavat kemiallisia alkuaineita happea ja hiiltä. Yhdisteet jaetaan orgaanisiin ja epäorgaanisiin. Epäorgaanisista aineista erotetaan ensisijaisesti seuraavat neljä luokkaa: oksidit (tai oksidit), hapot (happipitoiset ja hapettomat), emäkset (vesiliukoisia emäksiä kutsutaan alkaleiksi) ja suolat. Ei-metallien yhdisteet (pois lukien happi ja vety) eivät sisälly näihin neljään luokkaan, kutsumme niitä ehdollisesti "ja muiksi monimutkaisiksi aineiksi".
Yksinkertaiset aineet jaetaan yleensä metalleihin, ei-metalleihin ja inertteihin kaasuihin. Metalleja ovat kaikki kemialliset alkuaineet, joiden d- ja f-alatasot täytetään, nämä ovat 4. periodin alkuaineita: Sc - Zn, 5. jaksossa: Y - Cd, 6. jaksossa: La - Hg, Ce - Lu, 7. jaksolla Ac - Th - Lr. Jos nyt piirretään viiva Be:stä At:hen jäljellä olevien elementtien joukossa, metallit sijoittuvat sen vasemmalle ja alapuolelle ja ei-metallit oikealle ja yläpuolelle. Jaksollisen järjestelmän ryhmä 8 sisältää inerttejä kaasuja. Diagonaalissa sijaitsevilla alkuaineilla: Al, Ge, Sb, Po (ja jotkut muut. Esimerkiksi Zn) vapaassa tilassa ovat metallien ominaisuudet ja hydroksidilla sekä emästen että happojen ominaisuudet, ts. ovat amfoteerisia hydroksideja. Siksi näitä elementtejä voidaan pitää metalli-ei-metalleina, jotka ovat metallien ja ei-metallien välissä. Siten kemiallisten alkuaineiden luokitus riippuu siitä, mitkä ominaisuudet niiden hydroksidilla on: emäksinen - se tarkoittaa metallia, hapan - ei-metalli ja molemmat (olosuhteista riippuen) - metalli-ei-metalli. Sama kemiallinen alkuaine yhdisteissä, joilla on alhaisin positiivinen hapetusaste (Mn + 2, Cr + 2), osoittaa selvästi "metallisia" ominaisuuksia, ja yhdisteissä, joilla on suurin positiivinen hapetusaste (Mn + 7, Cr + 6), sillä on ominaisuuksia. tyypillinen ei-metallinen. Yksinkertaisten aineiden, oksidien, hydroksidien ja suolojen suhteen näkemiseksi esitämme yhteenvetotaulukon.
Kaikella meitä ympäröivällä on oma fysikaalinen ja kemiallinen luonne. Mitä kutsutaan aineeksi ja minkä tyyppisiä sitä on olemassa? Se on fysikaalinen aine, jolla on tietty kemiallinen koostumus. Latinaksi sana "aine" on merkitty termillä Substantia, jota myös tiedemiehet käyttävät usein. Mitä se edustaa?
Tähän mennessä tunnetaan yli 20 miljoonaa erilaista ainetta. Ilmassa, valtamerissä, merissä ja joissa on kaikenlaisia kaasuja - vettä mineraalien ja suolojen kanssa. Planeettamme kiinteä pintakerros koostuu lukuisista kivistä. Jokaisessa elävässä organismissa on valtava määrä erilaisia aineita.
Yleisiä käsitteitä
Nykyaikaisessa kemiassa aine, jonka määritelmän ymmärretään olevan lepomassa. Se koostuu alkuainehiukkasista tai kvasihiukkasista. Minkä tahansa aineen olennainen ominaisuus on sen massa. Yleensä suhteellisen alhaisissa tiheyksissä ja lämpötiloissa sen koostumuksesta löytyy useimmiten alkuainehiukkasia, kuten elektroneja, neutroneja ja protoneja. Kaksi jälkimmäistä muodostavat atomiytimiä. Kaikki nämä alkuainehiukkaset muodostavat sellaisia aineita kuin molekyylejä ja kiteitä. Pohjimmiltaan niiden atomiaine (atomit) koostuu elektroneista, protoneista ja neutroneista.
Biologian näkökulmasta "aine" on aineen käsite, joka muodostaa minkä tahansa organismin kudokset. Se on osa soluissa olevia organelleja. Yleisessä mielessä "aine" on aineen muoto, josta kaikki fyysiset kappaleet muodostuvat.
Aineen ominaisuudet
Aineen ominaisuuksia kutsutaan joukoksi objektiivisia ominaisuuksia, jotka määräävät yksilöllisyyden. Niiden avulla voit erottaa aineen toisesta. Aineen tunnusomaisimmat fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet:
Tiheys;
Kiehumis- ja sulamispisteet;
Termodynaamiset ominaisuudet;
Kemialliset ominaisuudet;
Kiderakenteen arvot.
Kaikki luetellut parametrit ovat muuttumattomia vakioita. Koska kaikki aineet ovat erilaisia, niillä on tietyt ominaisuudet Mitä tällä käsitteellä tarkoitetaan? Aineen ominaisuudet ovat sen ominaisuuksia, jotka määritetään mittauksella tai havainnolla muuttamatta sitä toiseksi aineeksi. Tärkeimmät niistä ovat:
Kokoamistila;
Väri ja kiilto;
hajun esiintyminen;
Liukenemattomuus tai liukoisuus veteen;
sulamis- ja kiehumispiste;
Tiheys;
sähkönjohtavuus;
Lämmönjohtokyky;
Kovuus;
hauraus;
Muovi.
Sille on ominaista myös sellainen fyysinen ominaisuus kuin muoto. Väri, maku, haju määritetään visuaalisesti ja aistien avulla. Fysikaaliset parametrit, kuten tiheys, sulamis- ja kiehumispisteet, sähkönjohtavuus lasketaan erilaisilla mittauksilla. Tietoa useimpien aineiden fysikaalisista ominaisuuksista on esitetty erityisissä hakuteoksissa. Ne riippuvat aineen aggregaattitilasta. Joten veden, jään ja höyryn tiheys on täysin erilainen. Happi on kaasumaisessa tilassa väritöntä, mutta nestemäisessä tilassa sinistä. Fysikaalisten ominaisuuksien eroista johtuen voidaan erottaa monia aineita. Joten kupari on ainoa metalli, jolla on punertava sävy. Se vain maistuu suolaiselta. Useimmissa tapauksissa aineen määrittelemiseksi on tarpeen ottaa huomioon useita sen tunnettuja ominaisuuksia.
Käsitteiden suhde
Monet ihmiset sekoittavat käsitteet "kemiallinen alkuaine", "atomi", "yksinkertainen aine". Itse asiassa ne eroavat toisistaan. Atomi on siis konkreettinen käsite, koska se on todella olemassa. Kemiallinen alkuaine - abstrakti (kollektiivinen) määritelmä. Luonnossa se on olemassa vain sitoutuneiden tai vapaiden atomien muodossa. Toisin sanoen se on yksinkertainen tai monimutkainen aine. Jokaisella kemiallisella alkuaineella on oma symbolinsa - merkki (symboli). Joissakin tapauksissa se ilmaisee myös yksinkertaisen aineen (B, C, Zn) koostumusta. Mutta usein tämä symboli tarkoittaa vain kemiallista alkuainetta. Tämän osoittaa selvästi hapen kaava. Joten O on vain kemiallinen alkuaine, ja yksinkertainen aine happi merkitään kaavalla O 2.
Näiden käsitteiden välillä on muitakin eroja. On tarpeen erottaa yksinkertaisten aineiden ominaisuudet (ominaisuudet), jotka ovat kokoelma hiukkasia, ja kemiallinen alkuaine, joka on tietyn tyyppinen atomi. Myös nimissä on eroja. Useimmiten kemiallisen alkuaineen ja yksinkertaisen aineen nimitys on sama. Tästä säännöstä on kuitenkin poikkeuksia.
Aineen luokitus
Mitä kutsutaan aineeksi tieteen näkökulmasta? Erilaisten aineiden määrä on erittäin suuri. Luonnonaine, jonka määritelmä liittyy sen luonnolliseen alkuperään, voi olla orgaaninen tai epäorgaaninen. Ihminen on oppinut syntetisoimaan monia yhdisteitä keinotekoisesti. "Aineen" määritelmä tarkoittaa jakamista yksinkertaisiin (yksittäisiin) aineisiin ja seoksiin. Asenne luokitukseen riippuu siitä, kuinka monta niistä on mukana.
Yksinkertaisen aineen määritelmä ymmärtää abstraktin käsitteen, joka tarkoittaa joukkoa atomeja, jotka ovat yhteydessä toisiinsa tiettyjen fysikaalisten ja kemiallisten lakien mukaisesti. Tästä huolimatta sen ja seoksen välinen raja on hyvin epämääräinen, koska joidenkin aineiden koostumus vaihtelee. Heille ei edes tarkkaa kaavaa tarjota. Koska yksinkertaiselle aineelle on saavutettavissa vain sen lopullinen puhtaus, tämä käsite on edelleen abstraktio. Toisin sanoen missä tahansa niistä on sekoitus kemiallisia alkuaineita, joissa yksi on hallitseva. Usein aineen puhtaus vaikuttaa suoraan sen ominaisuuksiin. Yleisesti ottaen yksinkertainen aine rakennetaan yhden kemiallisen alkuaineen atomeista. Esimerkiksi happikaasumolekyylissä on 2 identtistä atomia (O 2).
Mikä on yhdistelmäaine? Tällainen kemiallinen yhdiste sisältää erilaisia atomeja, jotka muodostavat molekyylin. Sitä kutsutaan joskus sekakemialliseksi aineeksi. Monimutkaiset aineet ovat seoksia, joiden molekyylit muodostuvat kahden tai useamman alkuaineen atomeista. Joten esimerkiksi vesimolekyylissä on yksi happiatomi ja 2 vetyä (H 2 O). Monimutkaisen aineen käsite vastaa molekyyliä, joka sisältää erilaisia kemiallisia alkuaineita. Tällaisia aineita on paljon enemmän kuin yksinkertaisia. Ne voivat olla luonnollisia ja keinotekoisia.
Yksinkertaiset ja joiden käsite on jossain määrin ehdollinen, eroavat ominaisuuksiltaan. Joten esimerkiksi titaanista tulee vahvaa vasta, kun se vapautetaan happiatomeista alle sadasosaan. Monimutkainen ja yksinkertainen aine, jonka kemiallista määritelmää on hieman vaikea ymmärtää, voi olla kahta tyyppiä: epäorgaaninen ja orgaaninen.
epäorgaaniset aineet
Epäorgaanisia ovat kaikki kemialliset yhdisteet, jotka eivät sisällä hiiltä. Tämä ryhmä sisältää myös joitain aineita, jotka sisältävät tätä alkuainetta (syanidit, karbonaatit, karbidit, hiilioksidit ja monet muut aineet). Niillä ei ole orgaanisille aineille ominaista luurankoa. Jokainen voi nimetä aineen kaavan mukaan Mendelejevin jaksollisen järjestelmän ja koulun kemian kurssin ansiosta. Kaikki ne on merkitty latinalaisilla kirjaimilla. Mitä kutsutaan aineeksi tässä tapauksessa? Kaikki epäorgaaniset aineet on jaettu seuraaviin ryhmiin:
Yksinkertaiset aineet: metallit (Mg, Na, Ca); ei-metallit (P, S); jalokaasut (He, Ar, Xe); amfoteeriset aineet (Al, Zn, Fe);
Kompleksi: suolat, oksidit, hapot, hydroksidit.
eloperäinen aine
Orgaanisen aineen määritelmä on melko yksinkertainen. Nämä aineet sisältävät kemiallisia yhdisteitä, jotka sisältävät hiiltä. Tämä aineluokka on laajin. Totta, tähän sääntöön on poikkeuksia. Orgaaniset aineet eivät siis sisällä: hiilioksidit, karbidit, karbonaatit, hiilihappo, syanidit ja tiosyanaatit.
Vastaus kysymykseen "nimi sisältää useita monimutkaisia yhdisteitä. Näitä ovat: amiinit, amidit, ketonit, anhydridit, aldehydit, nitriilit, karboksyylihapot, orgaaniset rikkiyhdisteet, hiilivedyt, alkoholit, eetterit ja esterit, aminohapot.
Biologisten orgaanisten aineiden pääluokkia ovat lipidit, proteiinit, nukleiinihapot, hiilihydraatit. Niiden koostumuksessa on hiilen lisäksi vetyä, happea, fosforia, rikkiä, typpeä. Mitkä ovat orgaanisen aineen ominaisuudet? Niiden monimuotoisuus ja rakenteen monimuotoisuus selittyvät hiiliatomien erityispiirteillä, jotka pystyvät muodostamaan vahvoja sidoksia ketjuihin kytkeytyessään. Tämä johtaa erittäin stabiileihin molekyyleihin. Hiiliatomit muodostavat siksak-ketjun, joka on orgaanisille aineille ominaista piirre. Tässä tapauksessa molekyylien rakenne vaikuttaa suoraan kemiallisiin ominaisuuksiin. Orgaanisissa aineissa oleva hiili voidaan yhdistää avoimiin ja syklisiin (suljettuihin) ketjuihin.
Aggregaattitilat
"Aineen" määritelmä kemiassa ei anna yksityiskohtaista käsitystä sen aggregaatiotilasta. Ne eroavat roolista, joka molekyylien vuorovaikutuksella on niiden olemassaolossa. Aineella on 3 tilaa:
Kiinteä aine, jonka molekyylit ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa. Heidän välillään on vahva vetovoima. Kiinteässä tilassa aineen molekyylit eivät pysty liikkumaan vapaasti. Ne voivat tehdä vain värähteleviä liikkeitä. Tämän ansiosta kiinteät aineet säilyttävät muotonsa ja tilavuutensa täydellisesti.
Neste, jossa molekyylit ovat vapaampia ja voivat liikkua paikasta toiseen. Näiden ominaisuuksien ansiosta mikä tahansa neste voi olla astian muodossa ja virrata.
Kaasumainen, jossa aineen alkuainehiukkaset liikkuvat vapaasti ja satunnaisesti. Molekyylisidokset ovat tässä tilassa niin heikkoja, että ne voivat olla kaukana toisistaan. Kaasumaisessa tilassa aine pystyy täyttämään suuria määriä.
Käyttämällä vettä esimerkkinä on erittäin helppo ymmärtää ero jään, nesteen ja höyryn välillä. Kaikki nämä aggregaatiotilat eivät kuulu kemiallisen aineen yksittäisiin ominaisuuksiin. Ne vastaavat vain aineen olemassaolon tiloja, jotka riippuvat ulkoisista fysikaalisista olosuhteista. Tästä syystä on mahdotonta yksiselitteisesti katsoa nesteen ominaisuutta vedelle. Kun ulkoiset olosuhteet muuttuvat, monet kemikaalit siirtyvät aggregaatiotilasta toiseen. Tämän prosessin aikana löydetään välityyppejä (rajatyyppejä). Tunnetuin niistä on amorfinen tila, jota kutsutaan lasimaiseksi. Tällainen "aineen" määritelmä kemiassa liittyy sen rakenteeseen (käännettynä kreikasta amorphos - muodoton).
Fysiikassa tarkastellaan vielä yhtä aggregaatiotilaa, jota kutsutaan plasmaksi. Se on täysin tai osittain ionisoitu, ja sille on ominaista sama negatiivisten ja positiivisten varausten tiheys. Toisin sanoen: plasma on sähköisesti neutraali. Tämä aineen tila esiintyy vain erittäin korkeissa lämpötiloissa. Joskus ne saavuttavat tuhansia kelvinejä. Joissakin ominaisuuksissaan plasma on kaasun vastakohta. Jälkimmäisellä on alhainen sähkönjohtavuus. Kaasu koostuu hiukkasista, jotka ovat samankaltaisia toistensa kanssa. He tapaavat kuitenkin harvoin. Plasmalla on korkea sähkönjohtavuus. Se koostuu alkuainehiukkasista, jotka eroavat sähkövaraukseltaan. He ovat jatkuvasti vuorovaikutuksessa toistensa kanssa.
On myös sellaisia aineen välitiloja kuin polymeeri (erittäin elastinen). Näiden siirtymämuotojen läsnäolon yhteydessä asiantuntijat käyttävät usein "vaiheen" käsitettä laajemmin. Tietyissä olosuhteissa, jotka poikkeavat tavallisista, jotkin aineet siirtyvät erityistilaan, esimerkiksi suprajohtaviksi ja supernesteiksi.
kiteitä
Kiteet ovat kiinteitä aineita, joilla on säännöllisen monitahoisen luonnollinen muoto. Se perustuu niiden sisäiseen rakenteeseen ja riippuu sen muodostavien atomien, molekyylien ja ionien järjestelystä. Kemiassa sitä kutsutaan kidehilaksi. Tällainen rakenne on jokaiselle aineelle yksilöllinen, joten se on yksi tärkeimmistä fysikaalis-kemiallisista parametreista.
Kiteet muodostavien hiukkasten välisiä etäisyyksiä kutsutaan hilaparametreiksi. Ne määritetään fysikaalisilla rakenneanalyysimenetelmillä. Ei ole harvinaista, että kiinteillä aineilla on useampi kuin yksi kidehilan muoto. Tällaisia rakenteita kutsutaan polymorfisiksi modifikaatioiksi. Yksinkertaisista aineista rombiset ja monokliiniset muodot ovat yleisiä. Tällaisia aineita ovat grafiitti, timantti, rikki, jotka ovat kuusikulmaisia ja kuutioisia hiilen muunnelmia. Tämä muoto havaitaan myös monimutkaisissa aineissa, kuten kvartsissa, kristobaliitissa, tridymiitissä, jotka ovat piidioksidin muunnelmia.
Aine aineen muotona
Huolimatta siitä, että käsitteet "aine" ja "aine" ovat merkitykseltään hyvin läheisiä, ne eivät ole täysin vastaavia. Tätä väittävät monet tutkijat. Joten kun mainitaan termi "aine", ne tarkoittavat useimmiten karkeaa, inerttiä ja kuollutta todellisuutta, joka on mekaanisten lakien hallinnassa. "Aineen" määritelmä ymmärretään enemmän materiaaliksi, joka muotonsa vuoksi herättää ajatuksen elämään soveltuvuudesta ja -muodosta.
Nykyään tiedemiehet pitävät ainetta objektiivisena todellisuutena, joka on olemassa avaruudessa ja muuttuu ajassa. Se voidaan esittää kahdessa muodossa:
Ensimmäisellä on aaltoluonteinen. Se sisältää painottomuuden, läpäisevyyden, jatkuvuuden. Se voi kulkea valon nopeudella.
Toinen on corpuscular, jolla on lepomassa. Se koostuu alkuainehiukkasista, jotka eroavat toisistaan lokalisaatiossaan. Se on tuskin läpäisevä tai läpäisemätön eikä voi levitä valon nopeudella.
Aineen olemassaolon ensimmäistä muotoa kutsutaan kentällä ja toista substanssiksi. Niillä on paljon yhteistä, koska jopa elektroneilla on hiukkasen ja aallon ominaisuuksia. Ne näkyvät mikrokosmoksen tasolla. Siksi jako kenttään ja aineeseen on erittäin kätevää.
Aineen ja kentän yhtenäisyys
Tiedemiehet ovat pitkään todenneet, että mitä massiivisempi ja suurempi aineen alkuainehiukkanen on, sitä terävämmin sen yksilöllisyys ja rajat ilmaistaan. Samalla aineen ja kentän välinen kontrasti, jolle on ominaista jatkuvuus, näkyy selvemmin. Mitä pienempiä aineen alkuainehiukkasia on, sitä pienempi on sen massa. Tässä tapauksessa sen vertaaminen kenttään on vaikeampaa. Eri mikroaalloissa se yleensä menettää merkityksensä, koska eri alkuainehiukkaset kiihtyvät kvantit eri kenttien tiloista (sähkömagneettiset - fotonit, ydin - mesonit).
Aineen ja kentän yhtenäisyys ja selkeän rajan puuttuminen niiden välillä ilmenee siinä, että tietyissä olosuhteissa hiukkasia syntyy kentän vaikutuksesta ja muissa tapauksissa päinvastoin. Havainnollistava esimerkki tästä on sellainen ilmiö kuin annihilaatio (alkuainehiukkasten muuntumisilmiö). Mikä tahansa aineellinen kappale on vakaa kokonaisuus, joka on mahdollista sen elementtien yhteyksien ansiosta kenttien kautta.
Aineet voivat koostua samojen tai eri kemiallisten alkuaineiden atomeista. Tämän perusteella kaikki aineet jaetaan yksinkertaisiin ja monimutkaisiin.
Aineita, jotka koostuvat yhden kemiallisen alkuaineen atomeista, kutsutaan yksinkertaisiksi. Yksinkertaiset aineet jaetaan metalleihin (muodostuvat metalliatomeista: Na, K, Ca, Mg) ja epämetalleihin (muodostuvat ei-metalliatomeista H2, N2, O2, Cl2, F2, S, P, Si) niiden mukaan. fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet.
Aineita, jotka koostuvat eri kemiallisten alkuaineiden atomeista, kutsutaan kompleksiaineiksi. Monimutkaisten epäorgaanisten aineiden pääluokkia ovat oksidit, emäkset, hapot ja suolat.
Oksidit ovat binäärisiä yhdisteitä (yhdisteitä, jotka koostuvat kahdesta kemiallisesta alkuaineesta), jotka sisältävät alkuaineen happi hapetustilassa -2.
Oksidit jaetaan emäksisiin, amfoteerisiin, happamiin ja ei-suolaa muodostaviin:
1. Emäksiset oksidit muodostuvat tyypillisistä metalliatomeista ja happiatomeista. Esimerkiksi Na2O, CaO, LiO. Ne vastaavat hydroksideja - emäksiä.
2. Amfoteerisia oksideja muodostavat siirtymämetalliatomit ja happiatomit. Esimerkiksi BeO, ZnO, Al2O3. Ne vastaavat amfoteerisia hydroksideja.
3. Ei-metalliatomit ja happiatomit muodostavat happooksideja. Esimerkiksi CO2, SiO2, N2O3, NO2, N2O5, P2O3, P2O5, SO2, SO3, Cl2O7 jne. Ne vastaavat hydroksideja - happoja.
4. Ei-suolaa muodostavia oksideja muodostavat ei-metalliatomit ja happi. Suolaa muodostamattomiin oksideihin kuuluu 4 oksidia: CO, SiO, N2O, NO.
Emäkset ovat yhdisteitä, jotka sisältävät metalli- (tai ammonium)kationin ja yhden tai useamman hydroksyyliryhmän. Esimerkiksi NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH.
Liukoiset emäkset, joita kutsutaan emäksiksi, ovat erityisen erotettavia. Näitä ovat alkali- ja maa-alkalimetallien hydroksidit.
Hydroksyyliryhmien lukumäärän mukaan emäkset jaetaan yksi-, kaksi- ja kolmihappoisiin.
Amfoteerisia hydroksideja muodostavat beryllium-, sinkki- tai alumiinikationit ja hydroksidianionit: Be(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3.
Hapot ovat yhdisteitä, jotka sisältävät vetykationeja ja happaman jäännöksen anioneja. Vetykationien lukumäärän mukaan hapot jaetaan yksi-, kaksi- ja kolmeemäksisiin. Happojäännöksessä olevan hapen läsnäolon mukaan hapot jaetaan hapettomiin ja happea sisältäviin.
HF - fluorivety (tai fluorivety) happo
HCl - suolahappo (tai suolahappo).
HBr - bromivetyhappo
HI - jodihappo
H2S - rikkivetyhappo
HNO3 - typpihappo (vastaa happooksidia N2O5)
HNO2 - typpihappo (vastaa happooksidia N2O3)
H2SO4 - rikkihappo (vastaa happooksidia SO3)
H2SO3 - rikkihappo (vastaa happooksidia SO2)
H2CO3 - hiilihappo (vastaa hapanta CO2-oksidia)
H2SiO3 - piihappo (vastaa happooksidia SiO2)
H3PO4 - fosforihappo (vastaa happooksidia P2O5).
Suolat ovat yhdisteitä, jotka sisältävät metalli- (tai ammonium)kationin ja happotähteen anionin.
Hapon koostumuksen mukaan ne jaetaan:
1. Väliaine - koostuu metallikationista ja happojäännöksestä - tämä on tuote happamien vetyatomien täydellisestä korvaamisesta metalli- (tai ammonium-) kationeilla. Esimerkiksi Na2SO4, K3PO4.
Fluorivetyhapon suolat - fluoridit,
kloorivetyhapon suolat - kloridit,
bromivetyhapon suolat - bromidit,
jodihapon suolat - jodidit,
rikkivetyhapon suolat - sulfidit,
typpihapon suolat - nitraatit,
typpihapon suolat - nitriitit,
rikkihapon suolat - sulfaatit,
rikkihapon suolat - sulfiitit,
hiilihapon suolat - karbonaatit,
piihapposuolat - silikaatit,
fosforihapon suolat - fosfaatit.
2. Happosuolat - koostuvat metalli- (tai ammonium)kationista, vetykationista (-kationista) ja happojäännöksen anionista - tämä on tuote happamien vetyatomien epätäydellisestä korvautumisesta metallikationeilla. Happamat suolat voivat muodostaa vain kaksi- ja kolmiemäksisiä happoja. Etuliite hydro- (tai digdro) lisätään suolan nimeen. Esimerkiksi NaHS04 (natriumvetysulfaatti), KH2PO4 (kaliumdivetyfosfaatti).
3. Emäksiset suolat - koostuvat metalli- (tai ammonium)kationista, hydroksidanionista ja happojäännöksen anionista - tämä on tuote, kun emäksen hydroksyyliryhmät on korvattu epätäydellisesti happotähteillä. Emäksiset suolat voivat muodostaa vain kahden ja kolmen hapon emäksiä. Etuliite hydrokso- lisätään suolan nimeen. Esimerkiksi (CuOH)2CO3 on kupari(II)hydroksokarbonaatti.
§ 9. Yksinkertaiset ja monimutkaiset aineet
Hallitsemalla tämän aiheen pystyt:
Erottele käsitteet "yksinkertainen aine" ja "monimutkainen aine", yksinkertaisten ja monimutkaisten aineiden kaavat;
Ymmärtää "kemiallisen yhdisteen" käsitteen;
Anna esimerkkejä yksinkertaisista ja monimutkaisista aineista;
Kuvaile yksinkertaisia ja monimutkaisia aineita, jotka tunnet arjesta;
Tee tuomioita erilaisista aineista.
Suurimmalla osalla kemiallisten alkuaineiden atomeista on kyky yhdistyä keskenään tai muiden kemiallisten alkuaineiden atomien kanssa. Tämän seurauksena muodostuu kemiallisia yhdisteitä. Rakennehiukkasten koostumuksesta riippumatta sekä yksinkertaiset että monimutkaiset aineet ovat kemiallisia yhdisteitä, koska niiden välillä syntyy kemiallisia sidoksia.
Olet jo perehtynyt kemiallisten alkuaineiden atomien rakenteeseen. Aineita, joiden aineosat ovat atomeja, kutsutaan atomeiksi.
Kaiken kemiallisten yhdisteiden joukossa on kuitenkin myös molekyylisiä aineita. Molekyylit ovat osa niitä.
Molekyylit ovat aineen pienimmät hiukkaset, jotka säilyttävät kemialliset ominaisuutensa.
Molekyyliä pidetään aineen jakautumisrajana. Jos se tuhoutuu, aine tuhoutuu. Molekyylien ominainen piirre on jatkuva liike.
Muista luonnonhistorian kurssista, mitä ilmiötä kutsutaan diffuusioksi.
Jokainen molekyyli koostuu tietystä määrästä yhden tai eri kemiallisen alkuaineen atomeja.
Muista luonnonhistorian kurssilta, kuinka aineet jaetaan koostumuksen ja alkuperän mukaan.
Mitä aineita kutsutaan: a) yksinkertaisiksi; b) vaikeaa? Anna esimerkkejä yksinkertaisista ja monimutkaisista aineista, joita käytät useimmiten jokapäiväisessä elämässä.
Yksinkertaiset aineet ovat aineita, jotka muodostuvat yhdestä kemiallisesta alkuaineesta.
Esimerkiksi yksinkertaiset aineet vety, happi, typpi, jotka muodostuvat kemiallisten alkuaineiden Vety, Happi, Typpi mukaisesti. Niiden molekyylien koostumus sisältää näiden alkuaineiden kaksi toisiinsa liittyvää atomia (kuvat 41 a, 6, c).
Alkuaine Happi muodostaa tietyissä olosuhteissa toisen yksinkertaisen aineen - otsonin, jonka molekyyli sisältää kolme atomia (kuva 41 d).
Riisi. 41. Yksinkertaisten aineiden molekyylien mallit: a - vety; b - happi; c - otsoni; g - typpi
Yhdistetyt aineet ovat aineita, jotka muodostuvat kahdesta tai useammasta kemiallisesta alkuaineesta.
Monimutkaisia aineita ovat; vesi, sokeri, saippua, suola, liitu, metaani (osa maakaasua), hiilidioksidi. Aineet, jotka muodostavat elävien organismien solut (proteiinit, rasvat ja hiilihydraatit), ovat monimutkaisia ja sisältävät pääasiassa hiili-, happi-, vety-, typpi-, rikki-, fosforiatomeja ja niillä on molekyylirakenne.
Muista kuinka todistaa, että vesi on monimutkainen aine. Mitä tutkimusmenetelmiä tutkijat käyttivät veden koostumuksen määrittämiseen?
Kuva 42 esittää malleja metaanista, hiilidioksidista ja vesimolekyyleistä. Metaanimolekyyli koostuu yhdestä hiiliatomista ja neljästä vetyatomista, hiilidioksidimolekyyli koostuu yhdestä hiiliatomista ja kahdesta happiatomista, vesimolekyyli koostuu yhdestä happiatomista ja kahdesta vetyatomista.
Riisi. 42. Monimutkaisten aineiden molekyylien mallit: a - metaani; b - hiilidioksidi; c - vesi
Joten koostumuksesta riippuen aineet luokitellaan yksinkertaisiin ja monimutkaisiin. Aineiden luokitusjärjestelmä on esitetty kuvassa 43.
Riisi. 43. Aineiden luokitus
Yksinkertaiset aineet: metallit ja ei-metallit. Yksinkertaiset aineet jaetaan kahteen ryhmään. Metalliset elementit muodostavat metalleja, ei-metalliset elementit - ei-metalleja. Ne erottuvat fyysisistä ominaisuuksistaan.
Muista, mihin aineiden fysikaalisiin ominaisuuksiin olet jo tutustunut. Nimeä ne.
Käännytään esittelyihin ja tarkastellaan näytteitä metallien ja ei-metallisten yksinkertaisista aineista. Teknologiassa yleisimmistä metalleista eri teollisuudenaloilla, arkielämässä raudan, sinkin, alumiinin, kuparin, hopean, kullan kanssa; ei-metalleista laboratoriossa on rikkiä, hiiltä, punaista fosforia, bromia, jodia.
Kiinnitä huomiota metallien ja ei-metallien aggregaatiotilaan. Miksi luulet, että bromia säilytetään suljetuissa ampulleissa?
Yksinkertaisten aineiden jako metalleihin ja ei-metalleihin perustuu niiden fysikaalisiin ominaisuuksiin (taulukko 2).
taulukko 2
Yksinkertaisten aineiden fysikaaliset ominaisuudet
Epämetallit ovat aineita, jotka koostuvat enimmäkseen molekyyleistä. Monien niistä molekyylit ovat kaksiatomisia. On kuitenkin olemassa myös polyatomisia molekyylejä: jo mainittu otsoni, kiteinen rikki - sisältää kahdeksan rikkiatomia, valkoinen fosfori - neljä tämän alkuaineen atomia. Hiilielementin muodostamissa yksinkertaisissa aineissa atomit yhdistyvät tietyssä järjestyksessä muodostamatta molekyylejä.
Metallit koostuvat vastaavien alkuaineiden atomeista. Metallien nimet ovat usein samat kuin ne muodostavien metallisten elementtien nimet. Esimerkiksi aineet alumiini, sinkki, nikkeli, kromi, magnesium, jotka muodostuvat vastaavista kemiallisista alkuaineista. Aine kupari koostuu kuitenkin elementin Cuprum atomeista, hopea - Argentum, kulta - Aurum, elohopea - elohopea, rauta - rauta. Epämetallien, alkuaineiden ja yksinkertaisten aineiden nimet osuvat yhteen pienellä määrällä aineita (taulukko 3).
Taulukko C
Kemiallisten alkuaineiden ja yksinkertaisten aineiden nimet
|
metalli- |
ei-metallinen |
||
|
Kemiallinen alkuaine |
yksinkertainen aine |
Kemiallinen alkuaine |
yksinkertainen aine |
|
Alumiini |
alumiini |
||
|
Argentum |
|||
|
Merkurius |
happi |
||
Laboratoriokokemus 2
Tutustuminen yksinkertaisten ja monimutkaisten aineiden näytteisiin
Tehtävä 1. Harkitse huolellisesti sinulle pankeissa annettavia aineita. Lue tarrat: H 2 O (vesi), S (rikki), P (fosfori), Mg (magnesium), NaOH (natriumhydroksidi), C (hiili), Fe 3 O 4 (ferum (II, III) oksidi ) , Fe (rauta), ZnO (sinkkioksidi), CaCO 3 (kalsiumkarbonaatti), Al (alumiini), Zn (sinkki), CaO (kalsiumoksidi), Na 2 CO 3 (natriumkarbonaatti).
Jaa nämä aineet kahteen ryhmään: yksinkertaisiin ja monimutkaisiin. Yksinkertainen aineiden luokittelu metalleihin ja ei-metalleihin.
Tehtävä 2. Kuvaile: a) kuinka yksinkertaiset ja monimutkaiset aineet eroavat koostumukseltaan; 6) millä perusteella luokittelit.
Tehtävä 3. Kuvaile havaintosi perusteella aineiden fysikaalisia ominaisuuksia.
Kun tehtävä on suoritettu, kirjoita tiedot työkirjaan taulukon muodossa. Muotoile työn lopussa johtopäätökset.
|
aineet |
aineet |
Ominaisuuksien kuvaus havainnoilla |
|
|
ei-metallit |
|||
Erilaisia aineita. Aineiden monimuotoisuus selittyy alkuaineiden atomien kyvyllä yhdistyä keskenään. Riippuen siitä, mitkä atomit, missä määrin ja miten ne yhdistyvät, muodostuu monia yksinkertaisia ja monimutkaisia aineita (kuva 44).
Riisi. 44. Yksinkertainen aine rikki (a) ja monimutkainen aine ametisti (b)
On olemassa hieman yksinkertaisempia aineita kuin kemiallisia alkuaineita - 400, koska, kuten jo tiedät, sama alkuaine (happi, hiili, fosfori, rikki) voi muodostaa kaksi tai useampia aineita.
Tunnetaan paljon monimutkaisempia aineita (lähes 20 milj.). Tämä on vettä, jonka molekyylin koostumus sisältää vetyä ja happea, hiilidioksidia - hiiltä ja happea, pöytäsuolaa - natriumia ja klooria. Näiden aineiden koostumus sisältää vain kaksi alkuainetta - nämä ovat binäärisiä yhdisteitä. Huomattava osa aineista koostuu kuitenkin kolmesta tai useammasta alkuaineesta. Joten glukoosi sisältää kolme alkuainetta: hiiltä, vetyä ja happea, ja juomasooda sisältää neljä elementtiä: natriumia, vetyä, hiiltä ja happea.
Yhdisteet sisältävät kaikki orgaaniset yhdisteet. Lisäksi synteettisten ja keinotekoisten yhdisteiden uuttamiseen on olemassa koko teollisuus, jolla on valtava teollinen ja kotimainen tarkoitus.
Muista luonnonhistorian kulusta, mitä aineita kutsutaan epäorgaanisiksi, orgaanisiksi. Anna esimerkkejä epäorgaanisista ja orgaanisista yhdisteistä.
Normaaleissa olosuhteissa (lämpötila 0 °C, paine 101,3 kPa) aineet ovat kolmessa aggregaatiotilassa: nestemäisessä (vesi, öljy, alkoholi), kiinteässä (sinkki, rauta, rikki, fosfori, hiili, kupari) ja kaasumaisessa (vety, happi, otsoni, typpi, hiilidioksidi, inertit kaasut).
YHTEENVETO OPITUA
Aineet jaetaan yksinkertaisiin ja monimutkaisiin.
Yhdisteet muodostuvat kahdesta tai useammasta kemiallisesta alkuaineesta. niitä on paljon enemmän kuin yksinkertaisia.
Jokaiselle yksinkertaiselle ja monimutkaiselle aineelle on ominaista tietyt ominaisuudet, toisin sanoen merkit, joiden avulla voidaan tunnistaa niiden yhtäläisyydet ja erot.
Yhdisteet ovat orgaanista ja epäorgaanista alkuperää.
Aineiden monimuotoisuus selittyy alkuaineiden atomien kyvyllä yhdistyä keskenään.
TEHTÄVÄT TIEDON HALLINTAAN
1. Selitä, mitä käsitteet "molekyyli", "yksinkertainen aine", "monimutkainen aine", "kemiallinen yhdiste" tarkoittavat.
2. Anna esimerkkejä: a) yksinkertaiset ja monimutkaiset aineet; b) orgaaniset ja epäorgaaniset aineet.
3. Perustele, ovatko käsitteet "kemiallinen yhdiste" ja "aineseos" samat.
4. Kuvaile seuraavien fysikaalisia ominaisuuksia: a) sokeri; b) vesi; c) öljyt.
5. Perustele, miksi on olemassa monimutkaisempia aineita kuin yksinkertaisia.
6. Ilmaise oma mielipiteesi aineiden merkityksestä ihmisten elämälle ja terveydelle.
KIINNOSTA TIETÄÄ
Englantilainen kemisti G. Davy eristi ensimmäistä kertaa vapaassa tilassa elektrolyysillä metallit natrium, kalium, kalsium, strontium, barium ja magnesium. Nämä työt loivat perustan vahvojen lamppujen valmistukseen valonheittimiin, majakoihin jne. Myöhemmin tiedemies loi turvallisen kaivoslampun, jota käytettiin kaikkialla maailmassa, kunnes se korvattiin akulla varustetulla hehkulampulla.
Sklodowska-Curie Maria (1867-1934) - ranskalainen fyysikko ja kemisti, opettaja, julkisuuden henkilö. Tiede on hänelle velkaa kahden radioaktiivisen alkuaineen - poloniumin ja radiumin - löytämisen ja tutkimuksen. Radium-elementin löytäminen aloitti menetelmän ihosyövän hoitoon. Työstään hänelle myönnettiin kaksi Nobel-palkintoa, jotka hän lahjoitti Zakopaneen sanatorion ja Varsovan (Puola) radiologian instituutin rakentamiseen.
Yksinkertaiset ja monimutkaiset aineet. Kemiallinen alkuaine
Tietoja atomeista ja kemiallisista alkuaineista
Kemiassa termien "atomi" ja "molekyyli" lisäksi käytetään usein käsitettä "elementti", mikä on yleistä ja miten nämä käsitteet eroavat toisistaan?
Kemiallinen alkuaine ovat samantyyppisiä atomeja. Joten esimerkiksi kaikki vetyatomit ovat alkuaine vety; kaikki happi- ja elohopeaatomit ovat alkuaineita happi ja elohopea.
Tällä hetkellä tunnetaan yli 107 atomityyppiä, eli yli 107 kemiallista alkuainetta. On tarpeen tehdä ero käsitteiden "kemiallinen alkuaine", "atomi" ja "yksinkertainen aine" välillä.
Yksinkertaiset ja monimutkaiset aineet
Alkuainekoostumuksen mukaan erotetaan yksinkertaiset aineet, jotka koostuvat yhden alkuaineen atomeista (H2, O2, Cl2, P4, Na, Cu, Au) ja monimutkaiset aineet, jotka koostuvat eri alkuaineiden atomeista (H2O, NH3, OF2, H2SO4, MgCl2, K2SO4).
Tällä hetkellä tunnetaan 115 kemiallista alkuainetta, jotka muodostavat noin 500 yksinkertaista ainetta.
Alkuperäinen kulta on yksinkertainen aine.
Yhden alkuaineen kykyä esiintyä erilaisten ominaisuuksiltaan eroavien yksinkertaisten aineiden muodossa kutsutaan allotropiaksi. Esimerkiksi elementillä happi O on kaksi allotrooppista muotoa - dihappi O2 ja otsoni O3, joiden molekyyleissä on eri määrä atomeja.
Alkuaineen hiili C allotrooppiset muodot - timantti ja grafiitti - eroavat kiteidensä rakenteelta. Allotropiaan on muitakin syitä.
Hiilen allotrooppiset muodot:
grafiitti:
timantti:
Monimutkaisia aineita kutsutaan usein kemiallisiksi yhdisteiksi, esimerkiksi elohopea(II)oksidi HgO (saatu yhdistämällä yksinkertaisten aineiden atomit - elohopea Hg ja happi O2), natriumbromidi (saatu yhdistämällä yksinkertaisten aineiden atomeja - natrium Na ja bromi Br2) .
Tehdään siis yhteenveto yllä olevasta. Aineen molekyylejä on kahta tyyppiä:
1. Yksinkertainen Tällaisten aineiden molekyylit koostuvat samantyyppisistä atomeista. Kemiallisissa reaktioissa ne eivät voi hajota muodostamalla useita yksinkertaisempia aineita.
2.Monimutkainen- Tällaisten aineiden molekyylit koostuvat erityyppisistä atomeista. Kemiallisissa reaktioissa ne voivat hajota muodostaen yksinkertaisempia aineita.
Ero käsitteiden "kemiallinen alkuaine" ja "yksinkertainen aine" välillä
Käsitteet "kemiallinen alkuaine" ja "yksinkertainen aine" voidaan erottaa vertaamalla yksinkertaisten ja monimutkaisten aineiden ominaisuuksia. Esimerkiksi yksinkertainen aine - happi - väritön kaasu, jota tarvitaan hengittämiseen, mikä tukee palamista. Yksinkertaisen aineen hapen pienin hiukkanen on molekyyli, joka koostuu kahdesta atomista. Happi sisältyy myös hiilimonoksidin (hiilimonoksidin) ja veden koostumukseen. Veden ja hiilimonoksidin koostumuksessa on kuitenkin kemiallisesti sitoutunutta happea, jolla ei ole yksinkertaisen aineen ominaisuuksia, etenkään sitä ei voida käyttää hengittämiseen. Kalat esimerkiksi eivät hengitä kemiallisesti sitoutunutta happea, joka on osa vesimolekyyliä, vaan vapaata, siihen liuennutta. Siksi mitä tahansa kemiallisten yhdisteiden koostumuksesta tulee ymmärtää, että nämä yhdisteet eivät sisällä yksinkertaisia aineita, vaan tietyn tyyppisiä atomeja, toisin sanoen vastaavia alkuaineita.
Kun monimutkaisia aineita hajotetaan, atomit voivat vapautua vapaassa tilassa ja yhdistyä muodostamaan yksinkertaisia aineita. Yksinkertaiset aineet koostuvat yhden alkuaineen atomeista. Eron käsitteiden "kemiallinen alkuaine" ja "yksinkertainen aine" välillä vahvistaa myös se, että yksi ja sama alkuaine voi muodostaa useita yksinkertaisia aineita. Esimerkiksi happielementin atomit voivat muodostaa kaksiatomisia happimolekyylejä ja kolmiatomisia otsonimolekyylejä. Happi ja otsoni ovat täysin erilaisia yksinkertaisia aineita. Tämä selittää sen tosiasian, että tunnetaan paljon yksinkertaisempia aineita kuin kemiallisia alkuaineita.
Käyttämällä "kemiallisen alkuaineen" käsitettä voimme antaa seuraavan määritelmän yksinkertaisille ja monimutkaisille aineille:
Yksinkertainen Aineita, jotka koostuvat yhden kemiallisen alkuaineen atomeista, kutsutaan.
monimutkainen Aineita, jotka koostuvat eri kemiallisten alkuaineiden atomeista, kutsutaan.
Ero käsitteiden "seos" ja "kemiallinen yhdiste" välillä
Monimutkaisia aineita kutsutaan usein kemiallisiksi yhdisteiksi.
Seuraa linkkiä ja katso kokemuksia raudan ja rikin yksinkertaisten aineiden vuorovaikutuksesta.
Yritä vastata kysymyksiin:
1. Mitä eroa on seoksen koostumuksessa kemiallisista yhdisteistä?
2. Vertaa seosten ja kemiallisten yhdisteiden ominaisuuksia?
3. Millä tavoin seos ja kemiallinen yhdiste voidaan jakaa ainesosiksi?
4. Voidaanko ulkoisten merkkien perusteella arvioida seoksen ja kemiallisen yhdisteen muodostumista?
Seosten ja kemikaalien vertailuominaisuudet
yhdisteet
|
Kysymyksiä seosten ja kemiallisten yhdisteiden vertailusta | Kartoitus |
|
Seokset | Kemialliset yhdisteet |
|
Miten seokset eroavat koostumukseltaan kemiallisista yhdisteistä? | Aineita voidaan sekoittaa missä suhteessa tahansa, ts. seosten koostumus vaihtelee | Kemiallisten yhdisteiden koostumus on vakio. |
Vertaa seosten ja kemiallisten yhdisteiden ominaisuuksia? | Seoksissa olevat aineet säilyttävät ominaisuutensa | Yhdisteitä muodostavat aineet eivät säilytä ominaisuuksiaan, koska muodostuu kemiallisia yhdisteitä, joilla on erilaiset ominaisuudet. |
Miten seos ja kemiallinen yhdiste voidaan erottaa sen ainesosiksi? | Aineet voidaan erottaa fysikaalisin keinoin | Kemialliset yhdisteet voivat hajota vain kemiallisilla reaktioilla |
Voidaanko ulkoisten merkkien perusteella arvioida seoksen ja kemiallisen yhdisteen muodostumista? | Mekaaniseen sekoitukseen ei liity lämmön vapautumista tai muita merkkejä kemiallisista reaktioista | Kemiallisen yhdisteen muodostuminen voidaan arvioida kemiallisten reaktioiden merkkien perusteella |
Korjaustehtävät
I. Työskentele koneiden kanssa
Valmentaja nro 1
Valmentaja №2
Valmentaja №3
II. Ratkaise tehtävä
Kirjoita ehdotetusta aineluettelosta erikseen yksinkertaiset ja monimutkaiset aineet:
NaCl, H2SO4, K, S8, CO2, O3, H3PO4, N2, Fe.
Perustele valintasi kussakin tapauksessa.
III. Vastaa kysymyksiin
№1
Kuinka monta yksinkertaista ainetta on kirjoitettu kaavojen sarjaan:
H2O, N2, O3, HNO3, P2O5, S, Fe, CO2, KOH.
№2
Molemmat aineet ovat monimutkaisia:
A) C (hiili) ja S (rikki);
B) CO2 (hiilidioksidi) ja H2O (vesi);
C) Fe (rauta) ja CH4 (metaani);
D) H2SO4 (rikkihappo) ja H2 (vety).
№3
Valitse oikea väite:
Yksinkertaiset aineet koostuvat samanlaisista atomeista.
A) oikein
B) Väärin
№4
Seoksille on ominaista
A) niiden koostumus on vakio;
B) "Seoksen" aineet eivät säilytä yksilöllisiä ominaisuuksiaan;
C) "Seoksissa" olevat aineet voidaan erottaa fysikaalisten ominaisuuksien perusteella;
D) "Seoksissa" olevat aineet voidaan erottaa kemiallisella reaktiolla.
№5
"Kemiallisille yhdisteille" on ominaista seuraava:
A) Muuttuva koostumus;
B) "kemiallisen yhdisteen" koostumuksessa olevat aineet voidaan erottaa fysikaalisin keinoin;
C) Kemiallisen yhdisteen muodostuminen voidaan arvioida kemiallisten reaktioiden merkkien perusteella;
D) pysyvä koostumus.
№6
Missä tapauksessa on kyse raudasta kemiallisena alkuaineena?
A) Rauta on metalli, jota magneetti vetää puoleensa;
B) Rauta on osa ruosteen koostumusta;
C) raudalla on metallinen kiilto;
D) Rautasulfidi sisältää yhden rautaatomin.
№7
Missä tapauksessa on kyse hapesta yksinkertaisena aineena?
A) Happi on kaasu, joka tukee hengitystä ja palamista;
B) Kalat hengittävät veteen liuennutta happea;
C) Happiatomi on osa vesimolekyyliä;
D) Ilmassa on happea.
