Toate substanțele despre care vorbim la cursul de chimie școlară sunt de obicei împărțite în simple și complexe. Substanțele simple sunt acele substanțe ale căror molecule conțin atomi ai aceluiași element. Oxigenul atomic (O), oxigenul molecular (O2) sau pur și simplu oxigenul, ozonul (O3), grafitul, diamantul sunt exemple de substanțe simple care formează elementele chimice oxigen și carbon. Compușii sunt împărțiți în organici și anorganici. Dintre substanțele anorganice se disting în primul rând următoarele patru clase: oxizi (sau oxizi), acizi (oxigeni și fără oxigen), baze (bazele solubile în apă se numesc alcalii) și săruri. Compușii nemetalelor (excluzând oxigenul și hidrogenul) nu sunt incluși în aceste patru clase, îi vom numi condiționat „și alte substanțe complexe”.
Substanțele simple sunt de obicei împărțite în metale, nemetale și gaze inerte. Metalele includ toate elementele chimice ale căror subniveluri d și f sunt umplute, acestea sunt elemente din a 4-a perioadă: Sc - Zn, în a 5-a perioadă: Y - Cd, în a 6-a perioadă: La - Hg, Ce - Lu, în perioada a VII-a Ac - Th - Lr. Dacă acum tragem o linie de la Be la At printre elementele rămase, atunci metalele vor fi situate în stânga și sub ea, iar nemetalele în dreapta și sus. Grupa 8 din Tabelul Periodic conține gaze inerte. Elementele situate pe diagonală: Al, Ge, Sb, Po (și unele altele. De exemplu, Zn) în stare liberă au proprietățile metalelor, iar hidroxizii au proprietățile atât ale bazelor, cât și ale acizilor, adică. sunt hidroxizi amfoteri. Prin urmare, aceste elemente pot fi considerate metal-nemetale, ocupând o poziție intermediară între metale și nemetale. Astfel, clasificarea elementelor chimice depinde de ce proprietăți vor avea hidroxizii lor: bazic - înseamnă metal, acid - nemetal și ambele (în funcție de condiții) - metal-nemetal. Același element chimic în compușii cu cea mai scăzută stare de oxidare pozitivă (Mn + 2, Cr + 2) prezintă proprietăți „metalice” pronunțate, iar în compușii cu starea de oxidare pozitivă maximă (Mn + 7, Cr + 6) prezintă proprietățile a unui nemetal tipic. Pentru a vedea relația dintre substanțe simple, oxizi, hidroxizi și săruri, vă prezentăm un tabel rezumativ.
Tot ceea ce ne înconjoară are propria sa natură fizică și chimică. Cum se numește substanță și ce tipuri de ea există? Este o substanță fizică cu o compoziție chimică specifică. În latină, cuvântul „substanță” este desemnat de termenul Substantia, care este adesea folosit și de oamenii de știință. Ce reprezintă?
Până în prezent, sunt cunoscute peste 20 de milioane de substanțe diferite. Există tot felul de gaze în aer, în ocean, în mări și râuri - apă cu minerale și săruri. Stratul de suprafață solidă al planetei noastre este format din numeroase roci. Un număr mare de substanțe diferite sunt prezente în orice organism viu.
Concepte generale
În chimia modernă, substanță a cărei definiție este înțeleasă ca având o masă de repaus. Este format din particule elementare sau cvasiparticule. O caracteristică integrală a oricărei substanțe este masa sa. De regulă, la densități și temperaturi relativ scăzute, particulele elementare, cum ar fi electroni, neutroni și protoni, se găsesc cel mai adesea în compoziția sa. Ultimele două alcătuiesc nuclee atomice. Toate aceste particule elementare formează substanțe precum molecule și cristale. În esență, substanța lor atomică (atomi) este formată din electroni, protoni și neutroni.
Din punctul de vedere al biologiei, „substanța” este conceptul de materie care formează țesuturile oricăror organisme. Face parte din organitele care se găsesc în celule. Într-un sens general, „substanța” este o formă de materie din care sunt formate toate corpurile fizice.
Proprietățile materiei
Proprietățile unei substanțe se numesc un set de caracteristici obiective care determină individualitatea. Ele vă permit să distingeți o substanță de alta. Cele mai caracteristice proprietăți fizice și chimice ale unei substanțe:
Densitate;
Puncte de fierbere și de topire;
Caracteristici termodinamice;
Proprietăți chimice;
Valorile structurii cristaline.
Toți parametrii listați sunt constante care nu se modifică. Deoarece toate substanțele sunt diferite una de cealaltă, ele au anumite caracteristici.Ce se înțelege prin acest concept? Proprietățile unei substanțe sunt trăsăturile sale, determinate prin măsurare sau observare, fără a o transforma într-o altă substanță. Cele mai importante dintre ele sunt:
Starea de agregare;
Culoare și strălucire;
Prezența unui miros;
Insolubilitate sau solubilitate în apă;
punctul de topire și de fierbere;
Densitate;
conductivitate electrică;
Conductivitate termică;
Duritate;
fragilitate;
Plastic.
De asemenea, se caracterizează printr-o astfel de proprietate fizică precum forma. Culoarea, gustul, mirosul sunt determinate vizual și cu ajutorul simțurilor. Parametrii fizici cum ar fi densitatea, punctele de topire și de fierbere, conductivitatea electrică sunt calculați folosind diferite măsurători. Informațiile despre proprietățile fizice ale majorității substanțelor sunt prezentate în cărți speciale de referință. Ele depind de starea agregată a substanței. Deci, densitatea apei, a gheții și a aburului este complet diferită. Oxigenul este incolor în stare gazoasă, dar albastru în stare lichidă. Datorită diferențelor de proprietăți fizice, multe substanțe pot fi distinse. Deci, cuprul este singurul metal care are o nuanță roșiatică. Are doar gust sărat. În cele mai multe cazuri, pentru a defini o substanță, este necesar să se țină cont de câteva dintre proprietățile ei cunoscute.
Relația dintre concepte
Mulți oameni confundă conceptele de „element chimic”, „atom”, „substanță simplă”. De fapt, ele diferă unele de altele. Deci, un atom este un concept concret, deoarece există cu adevărat. Element chimic - definiție abstractă (colectivă). În natură, există doar sub formă de atomi legați sau liberi. Cu alte cuvinte, este o substanță simplă sau complexă. Fiecare element chimic are propriul său simbol - un semn (simbol). În unele cazuri, exprimă și compoziția unei substanțe simple (B, C, Zn). Dar adesea acest simbol denotă doar un element chimic. Acest lucru este demonstrat în mod clar de formula oxigenului. Deci O este doar un element chimic, iar substanța simplă oxigen este notă cu formula O2.
Există și alte diferențe între aceste concepte. Este necesar să se facă distincția între caracteristicile (proprietățile) substanțelor simple, care sunt o colecție de particule și un element chimic, care este un atom de un anumit tip. Există unele diferențe și în denumiri. Cel mai adesea, denumirea unui element chimic și a unei substanțe simple este aceeași. Cu toate acestea, există excepții de la această regulă.
Clasificarea substanțelor
Ce se numește substanță din punctul de vedere al științei? Numărul de substanțe diferite este foarte mare. O substanță naturală, a cărei definiție este legată de originea sa naturală, poate fi organică sau anorganică. Omul a învățat să sintetizeze artificial mulți compuși. Definiția „substanței” implică împărțirea în substanțe și amestecuri simple (individuale). Atitudinea față de clasificare depinde de câte dintre ele sunt incluse în ea.
Definiția unei substanțe simple înțelege un concept abstract, care înseamnă un set de atomi interconectați în conformitate cu anumite legi fizice și chimice. În ciuda acestui fapt, granița dintre acesta și amestec este foarte vagă, deoarece unele substanțe au o compoziție variabilă. Pentru ei nici măcar formula exactă nu este oferită încă. Datorită faptului că pentru o substanță simplă este realizabilă doar puritatea sa finală, acest concept rămâne o abstractizare. Cu alte cuvinte, în oricare dintre ele există un amestec de elemente chimice în care predomină unul. Adesea, puritatea unei substanțe îi afectează direct proprietățile. Într-un sens general, o substanță simplă este construită din atomii unui element chimic. De exemplu, o moleculă de oxigen gazos conține 2 atomi identici (O 2).
Ce este o substanță compusă? Un astfel de compus chimic include diverși atomi care alcătuiesc molecula. Uneori este denumită o substanță chimică mixtă. Substanțele complexe sunt amestecuri ale căror molecule sunt formate din atomi ai două sau mai multe elemente. Deci, de exemplu, într-o moleculă de apă există un atom de oxigen și 2 hidrogen (H 2 O). Conceptul de substanță complexă corespunde unei molecule care conține diverse elemente chimice. Există mult mai multe astfel de substanțe decât cele simple. Ele pot fi naturale și artificiale.
Simplu și al cărui concept este într-o oarecare măsură condiționat, diferă în proprietățile lor. Deci, de exemplu, titanul devine puternic numai atunci când este eliberat de atomi de oxigen la mai puțin de o sutime de procent. O substanță complexă și simplă, a cărei definiție chimică este puțin greu de înțeles, poate fi de două tipuri: anorganică și organică.
substanțe anorganice
Anorganici sunt toți compușii chimici care nu conțin carbon. Această grupă include și unele substanțe care conțin acest element (cianuri, carbonați, carburi, oxizi de carbon și alte câteva substanțe). Nu au un schelet caracteristic substanțelor organice. Toată lumea poate numi o substanță conform formulei datorită sistemului periodic al lui Mendeleev și cursului școlar de chimie. Toate sunt indicate prin litere latine. Cum se numește substanța în acest caz? Toate substanțele anorganice sunt împărțite în următoarele grupe:
Substante simple: metale (Mg, Na, Ca); nemetale (P, S); gaze nobile (He, Ar, Xe); substanțe amfotere (Al, Zn, Fe);
Complex: săruri, oxizi, acizi, hidroxizi.
materie organică
Definiția materiei organice este destul de simplă. Aceste substanțe includ compuși chimici care conțin carbon. Această clasă de substanțe este cea mai extinsă. Adevărat, există excepții de la această regulă. Deci, substanțele organice nu includ: oxizi de carbon, carburi, carbonați, acid carbonic, cianuri și tiocianați.
Răspunsul la întrebarea „numele include o serie de compuși complecși. Aceștia includ: amine, amide, cetone, anhidride, aldehide, nitrili, acizi carboxilici, compuși organosulfurați, hidrocarburi, alcooli, eteri și esteri, aminoacizi.
Principalele clase de substanțe organice biologice includ lipide, proteine, acizi nucleici, carbohidrați. Ele, pe lângă carbon, au în compoziție hidrogen, oxigen, fosfor, sulf, azot. Care sunt caracteristicile materiei organice? Diversitatea lor și diversitatea structurii se explică prin particularitățile atomilor de carbon, care sunt capabili să formeze legături puternice atunci când sunt conectați în lanțuri. Acest lucru are ca rezultat molecule foarte stabile. Atomii de carbon formează un lanț în zig-zag, care este o trăsătură caracteristică a substanțelor organice. În acest caz, structura moleculelor afectează direct proprietățile chimice. Carbonul din substanțele organice poate fi combinat în lanțuri deschise și ciclice (închise).
Stări agregate
Definiția „substanței” în chimie nu oferă un concept detaliat al stării sale de agregare. Ele diferă prin rolul pe care îl joacă interacțiunea moleculelor în existența lor. Există 3 stări ale materiei:
Un solid în care moleculele sunt strâns legate. Există o puternică atracție între ei. În stare solidă, moleculele unei substanțe nu se pot mișca liber. Ei pot face doar mișcări oscilatorii. Datorită acestui fapt, solidele își păstrează perfect forma și volumul.
Lichid, în care moleculele sunt mai libere și se pot deplasa dintr-un loc în altul. Datorită acestor proprietăți, orice lichid poate lua forma unui vas și poate curge.
Gazos, în care particulele elementare ale materiei se mișcă liber și aleatoriu. Legăturile moleculare în această stare sunt atât de slabe încât pot fi îndepărtate. În stare gazoasă, substanța este capabilă să umple volume mari.
Folosind apa ca exemplu, este foarte ușor de înțeles diferența dintre gheață, lichid și vapori. Toate aceste stări de agregare nu aparțin caracteristicilor individuale ale unei substanțe chimice. Ele corespund doar stărilor de existență ale unei substanțe care depind de condițiile fizice exterioare. De aceea, este imposibil să atribuim fără ambiguitate atributul de lichid apei. Când condițiile externe se schimbă, multe substanțe chimice trec de la o stare de agregare la alta. În timpul acestui proces, sunt descoperite tipuri intermediare (limită). Cea mai cunoscută dintre acestea este starea amorfă, numită sticloasă. O astfel de definiție a „substanței” în chimie este asociată cu structura sa (tradusă din greacă amorphos - fără formă).
În fizică, este luată în considerare încă o stare de agregare, numită plasmă. Este ionizat complet sau parțial și se caracterizează prin aceeași densitate de sarcini negative și pozitive. Cu alte cuvinte: plasma este neutră din punct de vedere electric. Această stare a materiei apare numai la temperaturi extrem de ridicate. Uneori ajung la mii de kelvin. În unele dintre proprietățile sale, plasma este opusul gazului. Acesta din urmă are o conductivitate electrică scăzută. Un gaz este format din particule care sunt similare între ele. Cu toate acestea, se întâlnesc rar. Plasma are o conductivitate electrică ridicată. Este format din particule elementare care diferă în ceea ce privește sarcina electrică. Ei interacționează în mod constant unul cu celălalt.
Există, de asemenea, stări intermediare ale materiei ca un polimer (foarte elastic). În legătură cu prezența acestor forme de tranziție, specialiștii folosesc adesea conceptul de „fază” mai larg. În anumite condiții, destul de diferite de cele obișnuite, unele substanțe trec în stări speciale, de exemplu, supraconductoare și superfluide.
cristale
Cristalele sunt solide care au forma naturală a poliedrelor obișnuite. Se bazează pe structura lor internă și depinde de aranjarea atomilor, moleculelor și ionilor săi constituenți. În chimie, se numește rețea cristalină. O astfel de structură este individuală pentru fiecare substanță, de aceea este unul dintre principalii parametri fizico-chimici.
Distanțele dintre particulele care alcătuiesc cristalele se numesc parametri de rețea. Ele sunt determinate folosind metode fizice de analiză structurală. Nu este neobișnuit ca solidele să aibă mai mult de o formă de rețea cristalină. Astfel de structuri se numesc modificări polimorfe. Dintre substanțele simple, formele rombice și monoclinice sunt frecvente. Astfel de substanțe includ grafitul, diamantul, sulful, care sunt modificări hexagonale și cubice ale carbonului. Această formă se remarcă și în substanțe complexe, cum ar fi cuarțul, cristobalitul, tridimita, care sunt modificări ale dioxidului de siliciu.
Substanța ca formă a materiei
În ciuda faptului că conceptele de „substanță” și „materie” sunt foarte apropiate în sensul lor, ele nu sunt complet echivalente. Acest lucru este susținut de mulți oameni de știință. Așadar, atunci când se menționează termenul „materie” de cele mai multe ori se referă la o realitate brută, inertă și moartă, supusă stăpânirii legilor mecanice. Definiția „substanței” este înțeleasă mai mult ca un material care, datorită formei sale, evocă ideea de adecvare pentru viață și de formă.
Astăzi, oamenii de știință consideră materia ca fiind o realitate obiectivă care există în spațiu și se schimbă în timp. Poate fi prezentat sub două forme:
Primul are o natură ondulatorie. Include imponderabilitate, permeabilitate, continuitate. Poate călători cu viteza luminii.
Al doilea este corpuscular, având o masă de repaus. Este format din particule elementare care diferă în localizarea lor. Este greu permeabil sau impenetrabil și nu se poate propaga cu viteza luminii.
Prima formă a existenței materiei se numește câmp, iar a doua - substanță. Au multe în comun, deoarece chiar și electronii au proprietățile unei particule și ale unei unde. Ele apar la nivelul microcosmosului. De aceea împărțirea în câmp și substanță este foarte convenabilă.
Unitatea materiei și câmpului
Oamenii de știință au stabilit de mult timp că, cu cât particula elementară de materie este mai masivă și mai mare, cu atât este mai clară individualitatea și delimitarea acesteia. În același timp, contrastul dintre materie și câmp, care se caracterizează prin continuitate, este mai clar vizibil. Cu cât particulele elementare ale unei substanțe sunt mai mici, cu atât masa acesteia este mai mică. În acest caz, contrastarea acestuia cu câmpul devine mai dificilă. În diferite microunde, își pierde în general sensul, deoarece diferitele particule elementare sunt cuante excitate de stările diferitelor câmpuri (electromagnetice - fotoni, nucleare - mezoni).
Unitatea materiei și câmpului și absența unei granițe clare între ele se exprimă prin faptul că, în anumite condiții, particulele apar datorită câmpului, iar în alte cazuri, invers. Un exemplu ilustrativ în acest sens este un astfel de fenomen precum anihilarea (fenomenul de transformare a particulelor elementare). Orice corp material este un întreg stabil, posibil datorită conexiunii elementelor sale prin câmpuri.
Substanțele pot fi compuse din atomi ai acelorași elemente chimice sau ale diferitelor elemente chimice. Pe această bază, toate substanțele sunt împărțite în simple și complexe.
Substanțele formate din atomi ai unui element chimic sunt numite simple. Substanțele simple se împart în metale (formate din atomi de metal: Na, K, Ca, Mg) și nemetale (formate din atomi nemetalici H2, N2, O2, Cl2, F2, S, P, Si) în funcție de proprietati fizice si chimice.
Substanțele formate din atomi de diferite elemente chimice sunt numite substanțe complexe. Principalele clase de substanțe anorganice complexe includ oxizi, baze, acizi și săruri.
Oxizii sunt compuși binari (compuși formați din două elemente chimice), care includ elementul oxigen în starea de oxidare -2.
Oxizii sunt împărțiți în bazici, amfoteri, acizi și care nu formează sare:
1. Oxizii bazici sunt formați din atomi tipici de metal și atomi de oxigen. De exemplu, Na2O, CaO, LiO. Ele corespund hidroxizilor - baze.
2. Oxizii amfoteri sunt formați din atomi de metale de tranziție și atomi de oxigen. De exemplu, BeO, ZnO, Al2O3. Ele corespund hidroxizilor amfoteri.
3. Oxizii acizi sunt formați din atomi nemetalici și atomi de oxigen. De exemplu, CO2, SiO2, N2O3, NO2, N2O5, P2O3, P2O5, SO2, SO3, Cl2O7 etc. Ele corespund hidroxizilor - acizi.
4. Oxizii care nu formează sare sunt formați din atomi nemetalici și oxigen. Oxizii care nu formează sare includ 4 oxizi: CO, SiO, N2O, NO.
Bazele sunt compuși care conțin un cation metalic (sau amoniu) și una sau mai multe grupări hidroxil. De exemplu, NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH.
Bazele solubile, care se numesc alcaline, se disting în special. Acestea includ hidroxizi ai metalelor alcaline și alcalino-pământoase.
În funcție de numărul de grupări hidroxil, bazele sunt împărțite în unul, doi și trei acizi.
Hidroxizii amfoteri sunt formați din cationi de beriliu, zinc sau aluminiu și anioni hidroxid: Be(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3.
Acizii sunt compuși care conțin cationi de hidrogen și anioni ai unui reziduu acid. În funcție de numărul de cationi de hidrogen, acizii sunt împărțiți în unul, doi și trei bazici. În funcție de prezența oxigenului în reziduul acid, acizii sunt împărțiți în anoxici și care conțin oxigen.
HF - acid fluorhidric (sau fluorhidric).
HCl - acid clorhidric (sau clorhidric).
HBr - acid bromhidric
HI - acid iodhidric
H2S - acid hidrosulfuric
HNO3 - acid azotic (corespunde oxidului acid N2O5)
HNO2 - acid azotat (corespunde oxidului acid N2O3)
H2SO4 - acid sulfuric (corespunde oxidului acid SO3)
H2SO3 - acid sulfuros (corespunde oxidului acid SO2)
H2CO3 - acid carbonic (corespunde oxidului acid CO2)
H2SiO3 - acid silicic (corespunde oxidului acid SiO2)
H3PO4 - acid fosforic (corespunde oxidului acid P2O5).
Sărurile sunt compuși care includ un cation de metal (sau amoniu) și un anion al unui reziduu acid.
În funcție de compoziția acidului, se împart în:
1. Mediu - constă dintr-un cation metalic și un reziduu acid - acesta este produsul înlocuirii complete a atomilor de hidrogen acid cu cationi metalici (sau amoniu). De exemplu, Na2SO4, K3PO4.
Săruri ale acidului fluorhidric - fluoruri,
săruri ale acidului clorhidric - cloruri,
săruri ale acidului bromhidric - bromuri,
săruri ale acidului iodhidric - ioduri,
săruri ale acidului hidrosulfuric - sulfuri,
săruri ale acidului azotic - nitrați,
săruri ale acidului azot - nitriți,
săruri de acid sulfuric - sulfați,
săruri ale acidului sulfuros - sulfiți,
săruri ale acidului carbonic - carbonați,
săruri de acid silicic - silicați,
săruri ale acidului fosforic - fosfați.
2. Săruri acide - constau dintr-un cation metalic (sau amoniu), un cation (i) hidrogen și un anion al unui reziduu acid - acesta este produsul înlocuirii incomplete a atomilor de hidrogen acid cu cationi metalici. Sărurile acide pot forma doar acizi dibazici și tribazici. La numele sării se adaugă prefixul hydro- (sau digdro). De exemplu, NaHSO4 (sulfat acid de sodiu), KH2PO4 (fosfat dihidrogen de potasiu).
3. Săruri bazice - constau dintr-un cation de metal (sau amoniu), hidroxidanion și un anion al unui reziduu acid - acesta este produsul înlocuirii incomplete a grupărilor hidroxil ale bazei cu resturi acide. Sărurile de bază pot forma doar baze cu două și trei acide. La numele sării se adaugă prefixul hydroxo-. De exemplu, (CuOH)2CO3 este hidroxocarbonat de cupru (II).
§ 9. Substanţe simple şi complexe
Stăpânind acest subiect, vei putea:
Distingeți conceptele de „substanță simplă” și „substanță complexă”, formule de substanțe simple și complexe;
Înțelegeți conceptul de „compus chimic”;
Dați exemple de substanțe simple și complexe;
Descrie substante simple si complexe cunoscute de tine din viata de zi cu zi;
Emiteți judecăți cu privire la o varietate de substanțe.
Majoritatea atomilor elementelor chimice au capacitatea de a se combina între ei sau cu atomii altor elemente chimice. Ca rezultat, se formează compuși chimici. Indiferent de compoziția particulelor lor structurale, atât substanțele simple, cât și cele complexe sunt compuși chimici, deoarece între ele apar legături chimice.
Te-ai familiarizat deja cu structura atomilor elementelor chimice. Substanțele ai căror constituenți sunt atomi se numesc atomice.
Cu toate acestea, printre întreaga varietate de compuși chimici, există și substanțe moleculare. Moleculele fac parte din ele.
Moleculele sunt cele mai mici particule ale unei substanțe care își păstrează proprietățile chimice.
O moleculă este considerată limita de divizibilitate a unei substanțe. Dacă este distrusă, atunci substanța este distrusă. O trăsătură caracteristică a moleculelor este mișcarea continuă.
Amintiți-vă din cursul de istorie naturală ce fenomen se numește difuzie.
Fiecare moleculă este formată dintr-un anumit număr de atomi ai unuia sau a diferitelor elemente chimice.
Amintiți-vă din cursul istoriei naturale cum substanțele sunt împărțite în funcție de compoziție și origine.
Ce substanţe se numesc: a) simple; b) dificil? Dați câteva exemple de substanțe simple și complexe pe care le folosiți cel mai des în viața de zi cu zi.
Substanțele simple sunt substanțe formate dintr-un element chimic.
De exemplu, substanțele simple hidrogen, oxigen, azot s-au format în conformitate cu elementele chimice Hidrogen, Oxigen, Azot. Compoziția moleculelor lor include doi atomi interconectați ai acestor elemente (Fig. 41 a, 6, c).
Elementul Oxigen în anumite condiții formează o altă substanță simplă - ozonul, a cărei moleculă conține trei atomi (Fig. 41 d).
Orez. 41. Modele de molecule de substanţe simple: a - hidrogen; b - oxigen; c - ozon; g - azot
Substanțele compuse sunt substanțe formate din două sau mai multe elemente chimice.
Substanțele complexe includ; apă, zahăr, săpun, sare, cretă, metan (parte a gazelor naturale), dioxid de carbon. Substanțele care alcătuiesc celulele organismelor vii (proteine, grăsimi și carbohidrați) sunt complexe și conțin predominant atomi de carbon, oxigen, hidrogen, azot, sulf, fosfor și au o structură moleculară.
Amintiți-vă cum să demonstrați că apa este o substanță complexă. Ce metode de cercetare au folosit oamenii de știință pentru a determina compoziția apei?
Figura 42 prezintă modele de molecule de metan, dioxid de carbon și apă. O moleculă de metan este formată dintr-un atom de carbon și patru atomi de hidrogen, o moleculă de dioxid de carbon este formată dintr-un atom de carbon și doi atomi de oxigen, o moleculă de apă este formată dintr-un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen.
Orez. 42. Modele de molecule de substanţe complexe: a - metan; b - dioxid de carbon; c - apă
Deci, în funcție de compoziție, substanțele sunt clasificate în simple și complexe. Schema de clasificare a substanțelor este prezentată în Figura 43.
Orez. 43. Clasificarea substanțelor
Substanțe simple: metale și nemetale. Substanțele simple sunt împărțite în două grupe. Elementele metalice formează metale, elementele nemetalice - nemetale. Se disting prin proprietățile lor fizice.
Amintiți-vă cu ce proprietăți fizice ale substanțelor v-ați familiarizat deja. Numiți-le.
Să ne întoarcem la demonstrații și să luăm în considerare mostre de substanțe simple de metale și nemetale. Dintre metalele cele mai comune în tehnologie, diverse industrii, viața de zi cu zi cu fier, zinc, aluminiu, cupru, argint, aur; din nemetale în laborator există sulf, carbon, fosfor roșu, brom, iod.
Atenție la starea de agregare a metalelor și nemetalelor. De ce crezi că bromul este depozitat în fiole sigilate?
Împărțirea substanțelor simple în metale și nemetale se bazează pe proprietățile lor fizice (Tabelul 2).
masa 2
Proprietățile fizice ale substanțelor simple
Nemetalele sunt substanțe care sunt formate în mare parte din molecule. Moleculele multora dintre ele sunt diatomice. Există însă și molecule poliatomice: ozonul deja menționat, sulful cristalin - conține opt atomi de sulf, fosfor alb - patru atomi ai acestui element. În substanțele simple formate din elementul Carbon, atomii se combină într-o anumită ordine fără a forma molecule.
Metalele sunt formate din atomi ai elementelor corespondente. Denumirile metalelor coincid adesea cu numele elementelor metalice care le formează. De exemplu, substanțele aluminiu, zinc, nichel, crom, magneziu formate din elementele chimice corespunzătoare. Cu toate acestea, substanța cupru este formată din atomi ai elementului Cuprum, argint - Argentum, aur - Aurum, mercur - Mercur, fier - Fier. Denumirile nemetalelor, elementelor și substanțelor simple coincid pentru un număr mic de substanțe (Tabelul 3).
Tabelul C
Denumirile elementelor chimice și ale substanțelor simple
|
metal |
nemetalice |
||
|
Element chimic |
substanță simplă |
Element chimic |
substanță simplă |
|
Aluminiu |
aluminiu |
||
|
Argentum |
|||
|
Mercur |
oxigen |
||
Experiență de laborator 2
Cunoașterea probelor de substanțe simple și complexe
Sarcina 1. Luați în considerare cu atenție substanțele care vi se oferă în bănci. Citiți etichetele: H 2 O (apă), S (sulf), P (fosfor), Mg (magneziu), NaOH (hidroxid de sodiu), C (carbon), Fe 3 O 4 (oxid de fer (II, III) ) , Fe (fier), ZnO (oxid de zinc), CaCO 3 (carbonat de calciu), Al (aluminiu), Zn (zinc), CaO (oxid de calciu), Na 2 CO 3 (carbonat de sodiu).
Împărțiți aceste substanțe în două grupe: simple și complexe. Clasificare simplă a substanțelor în metale și nemetale.
Sarcina 2. Descrieți: a) cât de diferite substanțele simple și complexe diferă ca compoziție; 6) pe ce motive ai clasificat.
Sarcina 3. Descrieți proprietățile fizice ale substanțelor pe baza observațiilor dvs.
După finalizarea sarcinii, notați datele în registrul de lucru sub forma unui tabel. La sfârșitul lucrării, formulați concluzii.
|
substante |
substante |
Descrierea proprietăților prin observații |
|
|
nemetale |
|||
Varietate de substanțe. Varietatea substanțelor se explică prin capacitatea atomilor elementelor de a se combina între ei. În funcție de ce atomi, în ce cantitate și cum se combină, se formează multe substanțe simple și complexe (Fig. 44).
Orez. 44. Substanță simplă sulf (a) și substanță complexă ametist (b)
Există puțin mai multe substanțe simple decât elementele chimice - 400, pentru că, așa cum știți deja, același element (Oxigen, Carbon, Fosfor, Sulf) poate forma două sau mai multe substanțe.
Sunt cunoscute substanțe mult mai complexe (aproape 20 mil). Aceasta este apa, a cărei compoziție moleculei include hidrogen și oxigen, dioxid de carbon - carbon și oxigen, sare de masă - sodiu și clor. Compoziția acestor substanțe include doar două elemente - acestea sunt compuși binari. Cu toate acestea, un număr semnificativ de substanțe constau din trei sau mai multe elemente. Deci, glucoza conține trei elemente: Carbon, Hidrogen și Oxigen, iar băutura de sifon conține patru elemente: Sodiu, Hidrogen, Carbon și Oxigen.
Compușii includ toți compușii organici. În plus, există o întreagă industrie pentru extracția compușilor sintetici și artificiali, care au un scop industrial și casnic uriaș.
Amintiți-vă din cursul istoriei naturale ce substanțe se numesc anorganice, organice. Dați exemple de compuși anorganici și organici.
În condiții normale (temperatura 0 ° C, presiune 101,3 kPa), substanțele se află în trei stări de agregare: lichide (apă, ulei, alcool), solide (zinc, fier, sulf, fosfor, carbon, cupru) și gazoase (hidrogen, oxigen, ozon, azot, dioxid de carbon, gaze inerte).
REZUMAT ÎNVĂȚAT
Substanțele sunt împărțite în simple și complexe.
Compușii sunt formați din două sau mai multe elemente chimice. sunt mult mai multe decât cele simple.
Fiecare substanță simplă și complexă este caracterizată de anumite proprietăți, adică semne prin care se pot identifica asemănările și diferențele lor.
Compușii sunt de origine organică și anorganică.
Varietatea substanțelor se explică prin capacitatea atomilor elementelor de a se combina între ei.
SARCINI PENTRU CONTROLUL CUNOAȘTERII
1. Explicați ce înseamnă conceptele „moleculă”, „substanță simplă”, „substanță complexă”, „compus chimic”.
2. Dați exemple: a) substanțe simple și complexe; b) substanţe organice şi anorganice.
3. Justificați dacă conceptele de „compus chimic” și „amestec de substanțe” sunt identice.
4. Descrieți proprietățile fizice ale: a) zahărului; b) apa; c) uleiuri.
5. Justificați de ce există substanțe mai complexe decât cele simple.
6. Exprimați-vă propria părere despre importanța substanțelor pentru viața și sănătatea umană.
INTERESANT DE ȘTIUT
Chimistul englez G. Davy a izolat pentru prima dată în stare liberă, prin electroliză, metalele sodiu, potasiu, calciu, stronțiu, bariu și magneziu. Aceste lucrări au marcat începutul fabricării lămpilor puternice pentru proiectoare, faruri etc. Ulterior, omul de știință a creat o lampă de minerit sigură, care a fost folosită în toată lumea până când a fost înlocuită cu un bec cu baterie.
Sklodowska-Curie Maria (1867-1934) - fizician și chimist francez, profesor, persoană publică. Știința îi datorează descoperirea și studiul a două elemente radioactive - Poloniul și Radiul. Descoperirea elementului Radiu a început metoda sa de tratare a cancerului de piele. Pentru munca ei a fost distinsă cu două premii Nobel, pe care le-a donat pentru construcția unui sanatoriu în Zakopane și a Institutului de Radiologie din Varșovia (Polonia).
Substanțe simple și complexe. Element chimic
Despre atomi și elemente chimice
În chimie, pe lângă termenii „atom” și „moleculă”, este adesea folosit conceptul de „element”. Ce este comun și în ce diferă aceste concepte?
Element chimic sunt atomi de același tip. Deci, de exemplu, toți atomii de hidrogen sunt elementul hidrogen; toți atomii de oxigen și mercur sunt elementele oxigen și, respectiv, mercur.
În prezent, sunt cunoscute peste 107 tipuri de atomi, adică mai mult de 107 elemente chimice. Este necesar să se facă distincția între conceptele de „element chimic”, „atom” și „substanță simplă”
Substanțe simple și complexe
Prin compoziția elementară se disting substanțele simple, formate din atomi ai unui element (H2, O2, Cl2, P4, Na, Cu, Au), și substanțele complexe, formate din atomi de diferite elemente (H2O, NH3, OF2, H2SO4, MgCI2, K2S04).
În prezent, sunt cunoscute 115 elemente chimice, care formează aproximativ 500 de substanțe simple.
Aurul nativ este o substanță simplă.
Capacitatea unui element de a exista sub forma diferitelor substanțe simple care diferă în proprietăți se numește alotropie. De exemplu, elementul oxigen O are două forme alotrope - dioxigen O2 și ozon O3 cu un număr diferit de atomi în molecule.
Formele alotropice ale elementului carbon C - diamant și grafit - diferă prin structura cristalelor lor.Există și alte motive pentru alotropie.
Forme alotropice ale carbonului:
grafit:
diamant:
Substanțele complexe sunt adesea numite compuși chimici, de exemplu, mercur (II) oxid HgO (obținut prin combinarea atomilor de substanțe simple - mercur Hg și oxigen O2), bromură de sodiu (obținută prin combinarea atomilor de substanțe simple - sodiu Na și brom Br2) .
Deci haideți să rezumam cele de mai sus. Moleculele materiei sunt de două tipuri:
1. Simplu Moleculele unor astfel de substanțe constau din atomi de același tip. În reacțiile chimice, ele nu se pot descompune cu formarea mai multor substanțe mai simple.
2.Complex- Moleculele unor astfel de substanțe constau din atomi de diferite tipuri. În reacțiile chimice, ele se pot descompune pentru a forma substanțe mai simple.
Diferența dintre conceptele de „element chimic” și „substanță simplă”
Conceptele de „element chimic” și „substanță simplă” pot fi distinse prin compararea proprietăților substanțelor simple și complexe. De exemplu, o substanță simplă - oxigenul - un gaz incolor necesar pentru respirație, susținând arderea. Cea mai mică particulă dintr-o substanță simplă oxigen este o moleculă care constă din doi atomi. Oxigenul este, de asemenea, inclus în compoziția monoxidului de carbon (monoxid de carbon) și a apei. Cu toate acestea, compoziția apei și a monoxidului de carbon include oxigen legat chimic, care nu are proprietățile unei substanțe simple, în special, nu poate fi folosit pentru respirație. Peștii, de exemplu, nu respiră oxigen legat chimic, care face parte din molecula de apă, ci liber, dizolvat în el. Prin urmare, când vine vorba de compoziția oricăror compuși chimici, trebuie să se înțeleagă că acești compuși nu includ substanțe simple, ci atomi de un anumit tip, adică elementele corespunzătoare.
Când substanțele complexe sunt descompuse, atomii pot fi eliberați în stare liberă și combinați pentru a forma substanțe simple. Substanțele simple sunt formate din atomi ai unui element. Diferența dintre conceptele de „element chimic” și „substanță simplă” este confirmată și de faptul că unul și același element poate forma mai multe substanțe simple. De exemplu, atomii elementului oxigen pot forma molecule de oxigen diatomic și molecule de ozon triatomic. Oxigenul și ozonul sunt substanțe simple complet diferite. Așa se explică faptul că se cunosc mult mai multe substanțe simple decât elementele chimice.
Folosind conceptul de „element chimic”, putem da următoarea definiție a substanțelor simple și complexe:
Simplu Substanțele care sunt formate din atomi ai unui singur element chimic se numesc.
complex Substanțele care sunt formate din atomi de diferite elemente chimice se numesc.
Diferența dintre conceptele de „amestec” și „compus chimic”
Substanțele complexe sunt adesea numite compuși chimici.
Urmați linkul și vedeți experiența interacțiunii substanțelor simple de fier și sulf.
Încercați să răspundeți la întrebări:
1. Care este diferența în compoziția amestecului față de compușii chimici?
2. Comparați proprietățile amestecurilor și ale compușilor chimici?
3. În ce moduri pot fi împărțite un amestec și un compus chimic în componente constitutive?
4. Este posibil să se judece după semne externe formarea unui amestec și a unui compus chimic?
Caracteristicile comparative ale amestecurilor și substanțelor chimice
conexiuni
|
Întrebări pentru compararea amestecurilor cu compuși chimici | Cartografiere |
|
Amestecuri | Compuși chimici |
|
Cum diferă amestecurile de compușii chimici în compoziție? | Substanțele pot fi amestecate în orice raport, adică compoziţia amestecurilor este variabilă | Compoziția compușilor chimici este constantă. |
Comparați proprietățile amestecurilor și ale compușilor chimici? | Substanțele din amestecuri își păstrează proprietățile | Substanțele care formează compuși nu își păstrează proprietățile, deoarece se formează compuși chimici cu proprietăți diferite. |
Cum pot fi separate un amestec și un compus chimic în componentele sale constitutive? | Substanțele pot fi separate prin mijloace fizice | Compușii chimici pot fi descompuși numai prin reacții chimice |
Este posibil să se judece după semne externe formarea unui amestec și a unui compus chimic? | Amestecarea mecanică nu este însoțită de eliberare de căldură sau alte semne de reacții chimice | Formarea unui compus chimic poate fi judecată după semnele reacțiilor chimice |
Sarcini pentru reparare
I. Lucrați cu mașinile
Antrenorul #1
Antrenor №2
Antrenor №3
II. Rezolvați sarcina
Din lista propusă de substanțe, scrieți separat substanțele simple și complexe:
NaCI, H2S04, K, S8, CO2, O3, H3PO4, N2, Fe.
Explicați alegerea dvs., în fiecare caz.
III. Răspunde la întrebările
№1
Câte substanțe simple sunt scrise într-o serie de formule:
H2O, N2, O3, HNO3, P2O5, S, Fe, CO2, KOH.
№2
Ambele substanțe sunt complexe:
A) C (cărbune) și S (sulf);
B) CO2 (dioxid de carbon) și H2O (apă);
C) Fe (fier) și CH4 (metan);
D) H2SO4 (acid sulfuric) și H2 (hidrogen).
№3
Alegeți afirmația corectă:
Substanțele simple sunt formate din atomi de același fel.
A) corect
B) Fals
№4
Amestecuri se caracterizează prin
A) au o compoziție constantă;
B) Substanțele din „amestec” nu își păstrează proprietățile individuale;
C) Substanțele din „amestecuri” pot fi separate prin proprietăți fizice;
D) Substanțele din „amestecuri” pot fi separate printr-o reacție chimică.
№5
Pentru „compuși chimici” sunt caracteristici următoarele:
A) Compoziție variabilă;
B) Substanțele din compoziția unui „compus chimic” pot fi separate prin mijloace fizice;
C) Formarea unui compus chimic poate fi judecată după semnele reacțiilor chimice;
D) compoziția permanentă.
№6
În ce caz este vorba despre fier ca element chimic?
A) Fierul este un metal care este atras de un magnet;
B) Fierul face parte din compoziția ruginii;
C) Fierul are un luciu metalic;
D) Sulfura de fier conține un atom de fier.
№7
În ce caz este vorba despre oxigen ca substanță simplă?
A) Oxigenul este un gaz care susține respirația și arderea;
B) Peștii respiră oxigen dizolvat în apă;
C) Atomul de oxigen face parte din molecula de apă;
D) Oxigenul este prezent în aer.
