Todas as substâncias de que falamos no curso de química escolar costumam ser divididas em simples e complexas. Substâncias simples são aquelas cujas moléculas contêm átomos do mesmo elemento. Oxigênio atômico (O), oxigênio molecular (O2) ou simplesmente oxigênio, ozônio (O3), grafite, diamante são exemplos de substâncias simples que formam os elementos químicos oxigênio e carbono. Os compostos são divididos em orgânicos e inorgânicos. Entre as substâncias inorgânicas, distinguem-se principalmente as quatro classes seguintes: óxidos (ou óxidos), ácidos (oxigenados e livres de oxigênio), bases (bases solúveis em água são chamadas de álcalis) e sais. Compostos de não-metais (excluindo oxigênio e hidrogênio) não estão incluídos nessas quatro classes, vamos chamá-los condicionalmente de "e outras substâncias complexas".
Substâncias simples são geralmente divididas em metais, não metais e gases inertes. Os metais incluem todos os elementos químicos cujos subníveis d e f estão sendo preenchidos, são elementos do 4º período: Sc - Zn, no 5º período: Y - Cd, no 6º período: La - Hg, Ce - Lu, no 7º período Ac - Th - Lr. Se agora traçarmos uma linha de Be a At entre os elementos restantes, os metais estarão localizados à esquerda e abaixo dela e os não-metais à direita e no topo. O Grupo 8 da Tabela Periódica contém gases inertes. Elementos localizados na diagonal: Al, Ge, Sb, Po (e alguns outros. Por exemplo, Zn) no estado livre têm as propriedades dos metais e os hidróxidos têm as propriedades das bases e dos ácidos, ou seja, são hidróxidos anfóteros. Portanto, esses elementos podem ser considerados metais-não-metais, ocupando uma posição intermediária entre os metais e os não-metais. Assim, a classificação dos elementos químicos depende de quais propriedades seus hidróxidos terão: básico - significa metal, ácido - não metal e ambos (dependendo das condições) - metal-não-metal. O mesmo elemento químico em compostos com o estado de oxidação positivo mais baixo (Mn + 2, Cr + 2) exibe propriedades "metálicas" pronunciadas e em compostos com o estado de oxidação positivo máximo (Mn + 7, Cr + 6) exibe as propriedades de um não-metal típico. Para ver a relação de substâncias simples, óxidos, hidróxidos e sais, apresentamos uma tabela de resumo.
Tudo o que nos rodeia tem sua própria natureza física e química. O que é chamado de substância e que tipos existem? É uma substância física com uma composição química específica. Em latim, a palavra "substância" é denotada pelo termo Substantia, que também é frequentemente usado por cientistas. O que isso representa?
Até o momento, mais de 20 milhões de substâncias diferentes são conhecidas. Existem todos os tipos de gases no ar, no oceano, mares e rios - água com minerais e sais. A camada superficial sólida do nosso planeta consiste em numerosas rochas. Um grande número de substâncias diferentes está presente em qualquer organismo vivo.
Conceitos gerais
Na química moderna, uma substância cuja definição é entendida como tendo uma massa de repouso. Consiste em partículas elementares ou quasipartículas. Uma característica integral de qualquer substância é a sua massa. Como regra, em densidades e temperaturas relativamente baixas, partículas elementares como elétrons, nêutrons e prótons são mais frequentemente encontradas em sua composição. Os dois últimos constituem os núcleos atômicos. Todas essas partículas elementares formam substâncias como moléculas e cristais. Em essência, sua substância atômica (átomos) consiste em elétrons, prótons e nêutrons.
Do ponto de vista da biologia, "substância" é o conceito de matéria que forma os tecidos de qualquer organismo. Faz parte das organelas encontradas nas células. Em um sentido geral, "substância" é uma forma de matéria da qual todos os corpos físicos são formados.
Propriedades da matéria
As propriedades de uma substância são chamadas de conjunto de características objetivas que determinam a individualidade. Eles permitem distinguir uma substância da outra. As propriedades físicas e químicas mais características de uma substância:
Densidade;
Pontos de ebulição e fusão;
Características termodinâmicas;
Propriedades quimicas;
Valores da estrutura cristalina.
Todos os parâmetros listados são constantes inalteráveis. Como todas as substâncias são diferentes umas das outras, elas têm certas características. O que significa esse conceito? As propriedades de uma substância são suas características, determinadas por medição ou observação, sem transformá-la em outra substância. Os mais importantes deles são:
Estado de agregação;
Cor e brilho;
A presença de um odor;
Insolubilidade ou solubilidade em água;
ponto de fusão e ebulição;
Densidade;
condutividade elétrica;
Condutividade térmica;
Dureza;
fragilidade;
Plástico.
Também é caracterizado por uma propriedade física como a forma. Cor, sabor, cheiro são determinados visualmente e com a ajuda dos sentidos. Parâmetros físicos como densidade, pontos de fusão e ebulição, condutividade elétrica são calculados usando várias medições. Informações sobre as propriedades físicas da maioria das substâncias são apresentadas em livros de referência especiais. Eles dependem do estado agregado da substância. Portanto, a densidade da água, do gelo e do vapor é completamente diferente. O oxigênio é incolor no estado gasoso, mas azul no estado líquido. Devido às diferenças nas propriedades físicas, muitas substâncias podem ser distinguidas. Portanto, o cobre é o único metal que possui uma tonalidade avermelhada. Só tem gosto salgado. Na maioria dos casos, para definir uma substância, é necessário levar em consideração várias de suas propriedades conhecidas.
Relação de conceitos
Muitas pessoas confundem os conceitos de "elemento químico", "átomo", "substância simples". Na verdade, eles diferem entre si. Então, um átomo é um conceito concreto, pois ele realmente existe. Elemento químico - definição abstrata (coletiva). Na natureza, existe apenas na forma de átomos ligados ou livres. Em outras palavras, é uma substância simples ou complexa. Cada elemento químico tem seu próprio símbolo - um sinal (símbolo). Em alguns casos, expressa também a composição de uma substância simples (B, C, Zn). Mas muitas vezes esse símbolo denota apenas um elemento químico. Isso é claramente demonstrado pela fórmula do oxigênio. Então O é apenas um elemento químico, e a substância simples oxigênio é denotada pela fórmula O 2.
Existem outras diferenças entre esses conceitos. É necessário distinguir entre as características (propriedades) de substâncias simples, que são uma coleção de partículas, e um elemento químico, que é um átomo de um determinado tipo. Existem algumas diferenças nos nomes também. Na maioria das vezes, a designação de um elemento químico e de uma substância simples é a mesma. No entanto, existem excepções a esta regra.
Classificação da substância
O que é chamado de substância do ponto de vista da ciência? O número de substâncias diferentes é muito grande. Uma substância natural, cuja definição está relacionada com a sua origem natural, pode ser orgânica ou inorgânica. O homem aprendeu a sintetizar muitos compostos artificialmente. A definição de "substância" implica a divisão em substâncias e misturas simples (individuais). A atitude em relação à classificação depende de quantos deles estão incluídos nela.
A definição de substância simples compreende um conceito abstrato, que significa um conjunto de átomos interligados segundo certas leis físicas e químicas. Apesar disso, a fronteira entre ela e a mistura é muito vaga, já que algumas substâncias têm composição variável. Para eles, até mesmo a fórmula exata ainda não é oferecida. Devido ao fato de que para uma substância simples apenas sua pureza final é alcançável, este conceito permanece uma abstração. Ou seja, em qualquer um deles há uma mistura de elementos químicos em que um predomina. Freqüentemente, a pureza de uma substância afeta diretamente suas propriedades. Em um sentido geral, uma substância simples é construída a partir dos átomos de um elemento químico. Por exemplo, uma molécula de gás oxigênio contém 2 átomos idênticos (O 2).
O que é uma substância composta? Tal composto químico inclui vários átomos que compõem a molécula. Às vezes é referido como uma substância química mista. Substâncias complexas são misturas cujas moléculas são formadas por átomos de dois ou mais elementos. Assim, por exemplo, em uma molécula de água há um átomo de oxigênio e 2 de hidrogênio (H 2 O). O conceito de substância complexa corresponde a uma molécula contendo vários elementos químicos. Existem muito mais substâncias do que simples. Podem ser naturais e artificiais.
Simples e cujo conceito é até certo ponto condicional, diferem em suas propriedades. Assim, por exemplo, o titânio se torna forte apenas quando é liberado de átomos de oxigênio para menos de um centésimo de por cento. Uma substância complexa e simples, cuja definição química é um pouco difícil de entender, pode ser de dois tipos: inorgânica e orgânica.
substâncias inorgânicas
Inorgânicos são todos os compostos químicos que não contêm carbono. Este grupo também inclui algumas substâncias que contêm este elemento (cianetos, carbonatos, carbonetos, óxidos de carbono e várias outras substâncias). Eles não têm um esqueleto característico de substâncias orgânicas. Todos podem nomear uma substância de acordo com a fórmula, graças ao sistema periódico de Mendeleev e ao curso de química da escola. Todos eles são indicados por letras latinas. Como se chama a substância neste caso? Todas as substâncias inorgânicas são divididas nos seguintes grupos:
Substâncias simples: metais (Mg, Na, Ca); não-metais (P, S); gases nobres (He, Ar, Xe); substâncias anfotéricas (Al, Zn, Fe);
Complexo: sais, óxidos, ácidos, hidróxidos.
matéria orgânica
A definição de matéria orgânica é bastante simples. Essas substâncias incluem compostos químicos que contêm carbono. Esta classe de substâncias é a mais extensa. É verdade que há exceções a essa regra. Portanto, substâncias orgânicas não incluem: óxidos de carbono, carbonetos, carbonatos, ácido carbônico, cianetos e tiocianatos.
A resposta à pergunta "o nome inclui vários compostos complexos. Estes incluem: aminas, amidas, cetonas, anidridos, aldeídos, nitrilas, ácidos carboxílicos, compostos organossulfurados, hidrocarbonetos, álcoois, éteres e ésteres, aminoácidos.
As principais classes de substâncias orgânicas biológicas incluem lipídios, proteínas, ácidos nucléicos, carboidratos. Eles, além do carbono, possuem em sua composição hidrogênio, oxigênio, fósforo, enxofre, nitrogênio. Quais são as características da matéria orgânica? Sua diversidade e diversidade de estrutura é explicada pelas peculiaridades dos átomos de carbono, que são capazes de formar ligações fortes quando conectados em cadeias. Isso resulta em moléculas muito estáveis. Os átomos de carbono formam uma cadeia em zigue-zague, que é uma característica das substâncias orgânicas. Nesse caso, a estrutura das moléculas afeta diretamente as propriedades químicas. O carbono em substâncias orgânicas pode ser combinado em cadeias abertas e cíclicas (fechadas).
Estados agregados
A definição de "substância" em química não fornece um conceito detalhado de seu estado de agregação. Eles diferem no papel que a interação das moléculas desempenha em sua existência. Existem 3 estados da matéria:
Um sólido no qual as moléculas estão fortemente conectadas. Há uma forte atração entre eles. No estado sólido, as moléculas de uma substância não são capazes de se mover livremente. Eles só podem fazer movimentos oscilatórios. Graças a isso, os sólidos mantêm perfeitamente sua forma e volume.
Líquido, em que as moléculas são mais livres e podem se mover de um lugar para outro. Graças a essas propriedades, qualquer líquido pode assumir a forma de um vaso e fluir.
Gasoso, no qual as partículas elementares da matéria se movem livre e aleatoriamente. As ligações moleculares neste estado são tão fracas que podem estar distantes. No estado gasoso, a substância é capaz de preencher grandes volumes.
Usando a água como exemplo, fica muito fácil entender a diferença entre gelo, líquido e vapor. Todos esses estados de agregação não pertencem às características individuais de uma substância química. Eles correspondem apenas aos estados de existência de uma substância que dependem de condições físicas externas. É por isso que é impossível atribuir inequivocamente o atributo de líquido à água. Quando as condições externas mudam, muitos produtos químicos passam de um estado de agregação para outro. Durante esse processo, tipos intermediários (limites) são descobertos. O mais conhecido deles é o estado amorfo, chamado vítreo. Essa definição de "substância" na química está associada à sua estrutura (traduzida do grego amorfos - sem forma).
Na física, considera-se mais um estado de agregação, chamado plasma. É total ou parcialmente ionizado e é caracterizado pela mesma densidade de cargas negativas e positivas. Em outras palavras: o plasma é eletricamente neutro. Este estado da matéria ocorre apenas em temperaturas extremamente altas. Às vezes, eles atingem milhares de kelvins. Em algumas de suas propriedades, o plasma é o oposto do gás. Este último tem baixa condutividade elétrica. Um gás é formado por partículas semelhantes entre si. No entanto, eles raramente se encontram. O plasma tem uma alta condutividade elétrica. Consiste em partículas elementares que diferem em carga elétrica. Eles interagem constantemente entre si.
Existem também estados intermediários da matéria como um polímero (altamente elástico). Em conexão com a presença dessas formas de transição, os especialistas costumam usar o conceito de "fase" de forma mais ampla. Sob certas condições, bem diferentes das usuais, algumas substâncias passam para estados especiais, por exemplo, supercondutor e superfluido.
cristais
Os cristais são sólidos que têm a forma natural de poliedros regulares. Baseia-se em sua estrutura interna e depende do arranjo de seus átomos, moléculas e íons constituintes. Em química, é chamado de rede cristalina. Tal estrutura é individual para cada substância, portanto, é um dos principais parâmetros físico-químicos.
As distâncias entre as partículas que compõem os cristais são chamadas de parâmetros de rede. Eles são determinados usando métodos físicos de análise estrutural. Não é incomum que os sólidos tenham mais de uma forma de rede cristalina. Tais estruturas são chamadas de modificações polimórficas. Entre as substâncias simples, formas rômbicas e monoclínicas são comuns. Tais substâncias incluem grafite, diamante, enxofre, que são modificações hexagonais e cúbicas do carbono. Essa forma também é observada em substâncias complexas, como quartzo, cristobalita, tridimita, que são modificações do dióxido de silício.
Substância como uma forma de matéria
Apesar de os conceitos de "substância" e "matéria" serem muito próximos em seu significado, eles não são completamente equivalentes. Isso é afirmado por muitos cientistas. Assim, quando mencionam o termo "matéria" na maioria das vezes eles significam uma realidade tosca, inerte e morta, sujeita ao domínio de leis mecânicas. A definição de “substância” é mais entendida como um material que, devido à sua forma, evoca a ideia de adequação à vida e forma.
Hoje, os cientistas consideram a matéria uma realidade objetiva que existe no espaço e muda no tempo. Pode ser apresentado de duas formas:
O primeiro tem natureza ondulatória. Inclui ausência de peso, permeabilidade, continuidade. Ele pode viajar na velocidade da luz.
A segunda é corpuscular, tendo uma massa de repouso. Consiste em partículas elementares que diferem em sua localização. É dificilmente permeável ou impenetrável e não pode se propagar na velocidade da luz.
A primeira forma de existência da matéria é chamada de campo e a segunda - substância. Eles têm muito em comum, porque até os elétrons têm as propriedades de uma partícula e uma onda. Eles aparecem no nível do microcosmo. É por isso que a divisão em campo e substância é muito conveniente.
Unidade de matéria e campo
Os cientistas há muito estabeleceram que quanto mais massiva e maior a partícula elementar da matéria, mais nítida é sua individualidade e delimitação. Ao mesmo tempo, o contraste entre a matéria e o campo, caracterizado pela continuidade, é mais claramente visível. Quanto menores as partículas elementares de uma substância, menor sua massa. Nesse caso, contrastá-lo com o campo torna-se mais difícil. Em várias microondas, geralmente perde seu significado, uma vez que diferentes partículas elementares são quanta excitadas pelos estados de vários campos (eletromagnéticos - fótons, nucleares - mésons).
A unidade da matéria e do campo e a ausência de um limite claro entre eles se expressa no fato de que, sob certas condições, as partículas surgem devido ao campo e, em outros casos, vice-versa. Um exemplo ilustrativo disso é um fenômeno como a aniquilação (o fenômeno da transformação de partículas elementares). Qualquer corpo material é um todo estável, possível devido à conexão de seus elementos através de campos.
As substâncias podem ser compostas de átomos do mesmo ou de diferentes elementos químicos. Com base nisso, todas as substâncias são divididas em simples e complexas.
Substâncias que consistem em átomos de um elemento químico são chamadas de simples. Substâncias simples são divididas em metais (formados por átomos metálicos: Na, K, Ca, Mg) e não metais (formados por átomos não metálicos H2, N2, O2, Cl2, F2, S, P, Si) de acordo com sua propriedades físicas e químicas.
Substâncias que consistem em átomos de diferentes elementos químicos são chamadas de substâncias complexas. As principais classes de substâncias inorgânicas complexas incluem óxidos, bases, ácidos e sais.
Óxidos são compostos binários (compostos constituídos por dois elementos químicos), que incluem o elemento oxigênio no estado de oxidação -2.
Os óxidos são divididos em básicos, anfotéricos, ácidos e não formadores de sal:
1. Óxidos básicos são formados por átomos de metais típicos e átomos de oxigênio. Por exemplo, Na2O, CaO, LiO. Eles correspondem a hidróxidos - bases.
2. Óxidos anfóteros são formados por átomos de metais de transição e átomos de oxigênio. Por exemplo, BeO, ZnO, Al2O3. Eles correspondem a hidróxidos anfóteros.
3. Os óxidos ácidos são formados por átomos não metálicos e átomos de oxigênio. Por exemplo, CO2, SiO2, N2O3, NO2, N2O5, P2O3, P2O5, SO2, SO3, Cl2O7, etc. Eles correspondem a hidróxidos - ácidos.
4. Os óxidos não formadores de sal são formados por átomos não metálicos e oxigênio. Os óxidos não formadores de sal incluem 4 óxidos: CO, SiO, N2O, NO.
Bases são compostos que contêm um cátion de metal (ou amônio) e um ou mais grupos hidroxila. Por exemplo, NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH.
As bases solúveis, chamadas de álcalis, são especialmente diferenciadas. Estes incluem hidróxidos de metais alcalinos e alcalino-terrosos.
De acordo com o número de grupos hidroxila, as bases são divididas em um, dois e três ácidos.
Hidróxidos anfóteros são formados por cátions berílio, zinco ou alumínio e ânions hidróxido: Be(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3.
Os ácidos são compostos que contêm cátions de hidrogênio e ânions de um resíduo ácido. De acordo com o número de cátions de hidrogênio, os ácidos são divididos em um, dois e três básicos. De acordo com a presença de oxigênio no resíduo ácido, os ácidos são divididos em anóxicos e contendo oxigênio.
HF - ácido fluorídrico (ou fluorídrico)
HCl - ácido clorídrico (ou clorídrico)
HBr - ácido bromídrico
HI - ácido iodídrico
H2S - ácido hidrossulfúrico
HNO3 - ácido nítrico (corresponde ao óxido ácido N2O5)
HNO2 - ácido nitroso (corresponde ao óxido ácido N2O3)
H2SO4 - ácido sulfúrico (corresponde ao óxido ácido SO3)
H2SO3 - ácido sulfuroso (corresponde ao óxido ácido SO2)
H2CO3 - ácido carbônico (corresponde ao óxido ácido CO2)
H2SiO3 - ácido silícico (corresponde ao óxido ácido SiO2)
H3PO4 - ácido fosfórico (corresponde ao óxido ácido P2O5).
Os sais são compostos que incluem um cátion metálico (ou amônio) e um ânion de um resíduo ácido.
De acordo com a composição do ácido são divididos em:
1. Meio - consiste em um cátion de metal e um resíduo de ácido - este é o produto da substituição completa de átomos de hidrogênio ácidos por cátions de metal (ou amônio). Por exemplo, Na2SO4, K3PO4.
Sais de ácido fluorídrico - fluoretos,
sais de ácido clorídrico - cloretos,
sais de ácido bromídrico - brometos,
sais de ácido iodídrico - iodetos,
sais de ácido hidrossulfúrico - sulfetos,
sais de ácido nítrico - nitratos,
sais de ácido nitroso - nitritos,
sais de ácido sulfúrico - sulfatos,
sais de ácido sulfuroso - sulfitos,
sais de ácido carbônico - carbonatos,
sais de ácido silícico - silicatos,
sais de ácido fosfórico - fosfatos.
2. Sais ácidos - consistem em um cátion de metal (ou amônio), um cátion (s) de hidrogênio e um ânion de um resíduo de ácido - este é o produto da substituição incompleta de átomos de hidrogênio de ácido por cátions de metal. Os sais ácidos podem formar apenas ácidos dibásicos e tribásicos. O prefixo hidro- (ou digdro) é adicionado ao nome do sal. Por exemplo, NaHSO4 (hidrogenossulfato de sódio), KH2PO4 (di-hidrogenofosfato de potássio).
3. Sais básicos - consistem em um cátion de metal (ou amônio), hidroxidanion e um ânion de um resíduo ácido - este é o produto da substituição incompleta dos grupos hidroxila da base por resíduos ácidos. Os sais básicos podem formar apenas bases de dois e três ácidos. O prefixo hidroxo- é adicionado ao nome do sal. Por exemplo, (CuOH)2CO3 é hidroxocarbonato de cobre (II).
§ 9. Substâncias simples e complexas
Ao dominar este tópico, você será capaz de:
Distinguir os conceitos de "substância simples" e "substância complexa", fórmulas de substâncias simples e complexas;
Compreender o conceito de “composto químico”;
Dê exemplos de substâncias simples e complexas;
Descreva substâncias simples e complexas conhecidas por você na vida cotidiana;
Fazer julgamentos sobre uma variedade de substâncias.
A maioria dos átomos dos elementos químicos tem a capacidade de se combinar entre si ou com átomos de outros elementos químicos. Como resultado, compostos químicos são formados. Independentemente da composição de suas partículas estruturais, tanto as substâncias simples quanto as complexas são compostos químicos, pois surgem ligações químicas entre elas.
Você já se familiarizou com a estrutura dos átomos dos elementos químicos. Substâncias cujos constituintes são átomos são chamadas atômicas.
No entanto, entre toda a variedade de compostos químicos, também existem substâncias moleculares. As moléculas fazem parte deles.
Moléculas são as menores partículas de uma substância que retêm suas propriedades químicas.
Uma molécula é considerada o limite de divisibilidade de uma substância. Se for destruído, então a substância é destruída. Uma característica das moléculas é o movimento contínuo.
Lembre-se do curso de história natural que fenômeno é chamado de difusão.
Cada molécula consiste em um certo número de átomos de um ou diferentes elementos químicos.
Lembre-se do curso da história natural como as substâncias são divididas de acordo com a composição e origem.
Quais são as substâncias chamadas: a) simples; b) difícil? Dê alguns exemplos de substâncias simples e complexas que você usa com mais frequência no dia a dia.
Substâncias simples são substâncias formadas por um elemento químico.
Por exemplo, substâncias simples hidrogênio, oxigênio, nitrogênio formadas de acordo com os elementos químicos Hidrogênio, Oxigênio, Nitrogênio. A composição de suas moléculas inclui dois átomos interconectados desses elementos (Fig. 41 a, 6, c).
O elemento Oxigênio sob certas condições forma outra substância simples - o ozônio, cuja molécula contém três átomos (Fig. 41 d).
Arroz. 41. Modelos de moléculas de substâncias simples: a - hidrogênio; b - oxigênio; c - ozônio; g - nitrogênio
Substâncias compostas são substâncias formadas por dois ou mais elementos químicos.
Substâncias complexas incluem; água, açúcar, sabão, sal, giz, metano (parte do gás natural), dióxido de carbono. As substâncias que compõem as células dos organismos vivos (proteínas, gorduras e carboidratos) são complexas e contêm predominantemente átomos de carbono, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, enxofre, fósforo e possuem uma estrutura molecular.
Lembre-se de como provar que a água é uma substância complexa. Que métodos de pesquisa os cientistas usaram para determinar a composição da água?
A Figura 42 mostra modelos de metano, dióxido de carbono e moléculas de água. Uma molécula de metano consiste em um átomo de carbono e quatro átomos de hidrogênio, uma molécula de dióxido de carbono consiste em um átomo de carbono e dois átomos de oxigênio, uma molécula de água consiste em um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio.
Arroz. 42. Modelos de moléculas de substâncias complexas: a - metano; b - dióxido de carbono; c - água
Assim, dependendo da composição, as substâncias são classificadas em simples e complexas. O esquema de classificação para substâncias é mostrado na Figura 43.
Arroz. 43. Classificação de substâncias
Substâncias simples: metais e não metais. Substâncias simples são divididas em dois grupos. Elementos metálicos formam metais, elementos não metálicos - não metais. Eles se distinguem por suas propriedades físicas.
Lembre-se das propriedades físicas das substâncias com as quais você já se familiarizou. Nomeie-os.
Vamos voltar às demonstrações e considerar amostras de substâncias simples de metais e não metais. Dos metais mais comuns na tecnologia, em diversas indústrias, no dia a dia com ferro, zinco, alumínio, cobre, prata, ouro; de não-metais no laboratório há enxofre, carbono, fósforo vermelho, bromo, iodo.
Preste atenção ao estado de agregação de metais e não metais. Por que você acha que o bromo é armazenado em ampolas seladas?
A divisão de substâncias simples em metais e não metais é baseada em suas propriedades físicas (Tabela 2).
mesa 2
Propriedades físicas de substâncias simples
Não-metais são substâncias que são compostas principalmente de moléculas. As moléculas de muitos deles são diatômicas. No entanto, também existem moléculas poliatômicas: o já mencionado ozônio, enxofre cristalino - contém oito átomos de enxofre, fósforo branco - quatro átomos desse elemento. Nas substâncias simples formadas pelo elemento Carbono, os átomos se combinam em uma determinada ordem sem formar moléculas.
Os metais são compostos de átomos dos elementos correspondentes. Os nomes dos metais muitas vezes coincidem com os nomes dos elementos metálicos que os formam. Por exemplo, substâncias alumínio, zinco, níquel, cromo, magnésio formados pelos elementos químicos correspondentes. No entanto, a substância cobre consiste em átomos do elemento Cuprum, prata - Argentum, ouro - Aurum, mercúrio - Mercúrio, ferro - Ferro. Os nomes de não-metais, elementos e substâncias simples coincidem para um pequeno número de substâncias (Tabela 3).
Tabela C
Nomes de elementos químicos e substâncias simples
|
metal |
não metálico |
||
|
Elemento químico |
substância simples |
Elemento químico |
substância simples |
|
Alumínio |
alumínio |
||
|
Argentum |
|||
|
Mercúrio |
oxigênio |
||
Experiência de laboratório 2
Familiaridade com amostras de substâncias simples e complexas
Tarefa 1. Considere cuidadosamente as substâncias fornecidas a você nos bancos. Leia os rótulos: H 2 O (água), S (enxofre), P (fósforo), Mg (magnésio), NaOH (hidróxido de sódio), C (carbono), Fe 3 O 4 (ferum (II, III) óxido) , Fe (ferro), ZnO (óxido de zinco), CaCO 3 (carbonato de cálcio), Al (alumínio), Zn (zinco), CaO (óxido de cálcio), Na 2 CO 3 (carbonato de sódio).
Divida essas substâncias em dois grupos: simples e complexas. Simples classificar as substâncias em metais e não metais.
Tarefa 2. Descreva: a) como substâncias simples e complexas diferem em composição; 6) com base em que você classificou.
Tarefa 3. Descreva as propriedades físicas das substâncias com base em suas observações.
Depois de concluir a tarefa, anote os dados na pasta de trabalho na forma de uma tabela. No final do trabalho, formule as conclusões.
|
substâncias |
substâncias |
Descrição das propriedades por observações |
|
|
não-metais |
|||
Variedade de substâncias. A variedade de substâncias é explicada pela capacidade dos átomos dos elementos de se combinarem. Dependendo de quais átomos, em que quantidade e como eles se combinam, muitas substâncias simples e complexas são formadas (Fig. 44).
Arroz. 44. Enxofre de substância simples (a) e ametista de substância complexa (b)
Existem substâncias um pouco mais simples do que elementos químicos - 400, porque, como você já sabe, o mesmo elemento (oxigênio, carbono, fósforo, enxofre) pode formar duas ou mais substâncias.
Substâncias muito mais complexas são conhecidas (quase 20 mil). Esta é a água, cuja composição da molécula inclui hidrogênio e oxigênio, dióxido de carbono - carbono e oxigênio, sal de mesa - sódio e cloro. A composição dessas substâncias inclui apenas dois elementos - são compostos binários. No entanto, um número significativo de substâncias consiste em três ou mais elementos. Assim, a glicose contém três elementos: Carbono, Hidrogênio e Oxigênio, e o refrigerante contém quatro elementos: Sódio, Hidrogênio, Carbono e Oxigênio.
Os compostos incluem todos os compostos orgânicos. Além disso, existe toda uma indústria de extração de compostos sintéticos e artificiais, que possuem uma enorme finalidade industrial e doméstica.
Lembre-se do curso da história natural quais substâncias são chamadas de inorgânicas, orgânicas. Dê exemplos de compostos inorgânicos e orgânicos.
Em condições normais (temperatura 0°C, pressão 101,3 kPa), as substâncias encontram-se em três estados de agregação: líquido (água, óleo, álcool), sólido (zinco, ferro, enxofre, fósforo, carbono, cobre) e gasoso (hidrogênio, oxigênio, ozônio, nitrogênio, dióxido de carbono, gases inertes).
RESUMO DO APRENDIZADO
As substâncias são divididas em simples e complexas.
Os compostos são formados a partir de dois ou mais elementos químicos. há muito mais deles do que simples.
Cada substância simples e complexa é caracterizada por certas propriedades, isto é, sinais pelos quais se podem identificar suas semelhanças e diferenças.
Os compostos são de origem orgânica e inorgânica.
A variedade de substâncias é explicada pela capacidade dos átomos dos elementos de se combinarem.
TAREFAS DE CONTROLE DE CONHECIMENTO
1. Explique o que significam os conceitos “molécula”, “substância simples”, “substância complexa”, “composto químico”.
2. Dê exemplos: a) substâncias simples e complexas; b) substâncias orgânicas e inorgânicas.
3. Justifique se os conceitos de “composto químico” e “mistura de substâncias” são idênticos.
4. Descreva as propriedades físicas de: a) açúcar; b) água; c) óleos.
5. Justifique porque existem substâncias mais complexas do que simples.
6. Expresse sua opinião sobre a importância das substâncias para a vida e saúde humana.
INTERESSANTE SABER
O químico inglês G. Davy isolou pela primeira vez em estado livre, por eletrólise, os metais sódio, potássio, cálcio, estrôncio, bário e magnésio. Essas obras lançaram as bases para a fabricação de lâmpadas fortes para holofotes, faróis, etc. Posteriormente, o cientista criou uma lâmpada de mineração segura, que foi utilizada em todo o mundo até ser substituída por uma lâmpada com bateria.
Sklodowska-Curie Maria (1867-1934) - físico e químico francês, professor, figura pública. A ciência deve a ele a descoberta e o estudo de dois elementos radioativos - Polônio e Rádio. A descoberta do elemento Rádio iniciou seu método de tratamento do câncer de pele. Por seu trabalho recebeu dois prêmios Nobel, que doou para a construção de um sanatório em Zakopane e do Instituto Radiológico de Varsóvia (Polônia).
Substâncias simples e complexas. Elemento químico
Sobre átomos e elementos químicos
Em química, além dos termos “átomo” e “molécula”, é frequentemente utilizado o conceito de “elemento” O que é comum e como esses conceitos diferem?
Elemento químico são átomos do mesmo tipo. Assim, por exemplo, todos os átomos de hidrogênio são o elemento hidrogênio; todos os átomos de oxigênio e mercúrio são os elementos oxigênio e mercúrio, respectivamente.
Atualmente, são conhecidos mais de 107 tipos de átomos, ou seja, mais de 107 elementos químicos. É necessário distinguir entre os conceitos de "elemento químico", "átomo" e "substância simples"
Substâncias simples e complexas
Por composição elementar, distinguem-se substâncias simples, constituídas por átomos de um elemento (H2, O2, Cl2, P4, Na, Cu, Au), e substâncias complexas, constituídas por átomos de diferentes elementos (H2O, NH3, OF2, H2SO4, MgCl2, K2SO4).
Atualmente, são conhecidos 115 elementos químicos, que formam cerca de 500 substâncias simples.
O ouro nativo é uma substância simples.
A capacidade de um elemento existir na forma de várias substâncias simples que diferem em propriedades é chamada de alotropia. Por exemplo, o elemento oxigênio O tem duas formas alotrópicas - dioxigênio O2 e ozônio O3 com um número diferente de átomos nas moléculas.
As formas alotrópicas do elemento carbono C - diamante e grafite - diferem na estrutura de seus cristais.Existem outras razões para a alotropia.
Formas alotrópicas do carbono:
grafite:
diamante:
Substâncias complexas são freqüentemente chamadas de compostos químicos, por exemplo, óxido de mercúrio (II) HgO (obtido pela combinação de átomos de substâncias simples - mercúrio Hg e oxigênio O2), brometo de sódio (obtido pela combinação de átomos de substâncias simples - sódio Na e bromo Br2) .
Então, vamos resumir o acima. As moléculas da matéria são de dois tipos:
1. Simples As moléculas de tais substâncias consistem em átomos do mesmo tipo. Nas reações químicas, eles não podem se decompor com a formação de várias substâncias mais simples.
2.Complexo- As moléculas de tais substâncias consistem em átomos de diferentes tipos. Nas reações químicas, eles podem se decompor para formar substâncias mais simples.
A diferença entre os conceitos de "elemento químico" e "substância simples"
Os conceitos de "elemento químico" e "substância simples" podem ser distinguidos comparando as propriedades de substâncias simples e complexas. Por exemplo, uma substância simples - oxigênio - um gás incolor necessário para respirar, apoiando a combustão. A menor partícula de uma substância simples oxigênio é uma molécula que consiste em dois átomos. O oxigênio também está incluído na composição do monóxido de carbono (monóxido de carbono) e da água. No entanto, a composição de água e monóxido de carbono inclui oxigênio quimicamente ligado, que não possui as propriedades de uma substância simples, em particular, não pode ser usado para respirar. Os peixes, por exemplo, não respiram oxigênio quimicamente ligado, que faz parte da molécula de água, mas livre, dissolvido nela. Portanto, quando se trata da composição de quaisquer compostos químicos, deve-se entender que esses compostos não incluem substâncias simples, mas átomos de um determinado tipo, ou seja, os elementos correspondentes.
Quando substâncias complexas são decompostas, os átomos podem ser liberados em um estado livre e combinados para formar substâncias simples. Substâncias simples são feitas de átomos de um elemento. A diferença entre os conceitos de "elemento químico" e "substância simples" também é confirmada pelo fato de que um mesmo elemento pode formar várias substâncias simples. Por exemplo, átomos do elemento oxigênio podem formar moléculas diatômicas de oxigênio e moléculas triatômicas de ozônio. Oxigênio e ozônio são substâncias simples completamente diferentes. Isso explica o fato de que substâncias muito mais simples são conhecidas do que elementos químicos.
Usando o conceito de "elemento químico", podemos dar a seguinte definição de substâncias simples e complexas:
Simples Substâncias que são compostas de átomos de um único elemento químico são chamadas.
complexo Substâncias que são compostas de átomos de diferentes elementos químicos são chamadas.
A diferença entre os conceitos de "mistura" e "composto químico"
Substâncias complexas são freqüentemente chamadas de compostos químicos.
Acesse o link e veja a experiência da interação de substâncias simples de ferro e enxofre.
Tente responder às perguntas:
1. Qual é a diferença na composição da mistura de compostos químicos?
2. Comparar as propriedades de misturas e compostos químicos?
3. De que maneiras uma mistura e um composto químico podem ser divididos em componentes constituintes?
4. É possível julgar por sinais externos a formação de uma mistura e um composto químico?
Características comparativas de misturas e produtos químicos
conexões
|
Questões para comparar misturas com compostos químicos | Mapeamento |
|
Misturas | Compostos químicos |
|
Como as misturas diferem dos compostos químicos na composição? | As substâncias podem ser misturadas em qualquer proporção, ou seja, a composição das misturas é variável | A composição dos compostos químicos é constante. |
Comparar as propriedades de misturas e compostos químicos? | Substâncias em misturas mantêm suas propriedades | Substâncias que formam compostos não retêm suas propriedades, pois são formados compostos químicos com propriedades diferentes. |
Como uma mistura e um composto químico podem ser separados em seus componentes constituintes? | As substâncias podem ser separadas por meios físicos | Compostos químicos só podem ser decompostos por reações químicas |
É possível julgar por sinais externos a formação de uma mistura e um composto químico? | A mistura mecânica não é acompanhada por liberação de calor ou outros sinais de reações químicas | A formação de um composto químico pode ser julgada por sinais de reações químicas |
Tarefas para correção
I. Trabalhar com as máquinas
Treinador #1
Treinador №2
Treinador №3
II. Resolva a tarefa
Na lista de substâncias proposta, escreva separadamente as substâncias simples e complexas:
NaCl, H2SO4, K, S8, CO2, O3, H3PO4, N2, Fe.
Explique sua escolha, em cada caso.
III. Responda às perguntas
№1
Quantas substâncias simples são escritas em uma série de fórmulas:
H2O, N2, O3, HNO3, P2O5, S, Fe, CO2, KOH.
№2
Ambas as substâncias são complexas:
A) C (carvão) e S (enxofre);
B) CO2 (dióxido de carbono) e H2O (água);
C) Fe (ferro) e CH4 (metano);
D) H2SO4 (ácido sulfúrico) e H2 (hidrogênio).
№3
Escolha a afirmação correta:
Substâncias simples são formadas por átomos do mesmo tipo.
A) certo
B) Falso
№4
As misturas são caracterizadas por
A) eles têm uma composição constante;
B) As substâncias da "mistura" não conservam suas propriedades individuais;
C) Substâncias em "misturas" podem ser separadas por propriedades físicas;
D) Substâncias em "misturas" podem ser separadas por uma reação química.
№5
Para "compostos químicos" o seguinte é característico:
A) Composição variável;
B) Substâncias na composição de um "composto químico" podem ser separadas por meios físicos;
C) A formação de um composto químico pode ser julgada pelos sinais de reações químicas;
D) composição permanente.
№6
Em que caso é sobre o ferro como elemento químico?
A) O ferro é um metal que é atraído por um imã;
B) O ferro faz parte da composição da ferrugem;
C) O ferro tem brilho metálico;
D) O sulfeto de ferro contém um átomo de ferro.
№7
Em que caso é sobre o oxigênio como uma substância simples?
A) O oxigênio é um gás que suporta a respiração e a combustão;
B) Os peixes respiram oxigênio dissolvido na água;
C) O átomo de oxigênio faz parte da molécula de água;
D) O oxigênio está presente no ar.
