Химия относится к естественным наукам. Она изучает состав, строение, свойства и превращения веществ, а также явления, сопровождающие эти превращения.
Вещество является одной из основных форм существования материи. Вещество как форма материи состоит из отдельных частиц различной степени сложности и обладает собственной массой, так н а з ы в а е м о й
массой покоя.
Все вещества можно разделить на простые и сложные .
Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента, сложные - из атомов нескольких химических элементов.
Химический элемент - это определенный вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Следовательно, атом - это мельчайшая частица химического элемента.
Понятие простое вещество нельзя отождествлять с понятием
химический элемент . Химический элемент характеризуется определенным положительным зарядом ядра атома, изотопным составом, химическими свойствами. Свойства элементов относятся к его отдельным атомам. Простое вещество характеризуется определенной плотностью, растворимостью, температурами плавления и кипения и т.п. Эти свойства относятся к совокупности атомов и для разных простых веществ они различны.
Простое вещество - это форма существования химического элемента в свободном состоянии. Многие химические элементы образуют несколько простых веществ, различных по строению и свойствам. Это явление называется аллотропией , а образующие вещества - аллотропными видоизменениями . Так, элемент кислород образует две аллотропные модификации - кислород и озон, элемент углерод - алмаз, графит, карбин, фуллерен.
Явление аллотропии вызывается двумя причинами: различным числом атомов в молекуле (например, кислород О 2 и азон О 3 ) либо образованием различных кристаллических форм (например, углерод образует следующие аллотропные модификации: алмаз, графит, карбин, фуллерен), карбин был открыт в 1968г (А.Сладков, Россия), а фуллерен в 1973 г теоретически (Д.Бочвар, Россия), а в 1985г - экспериментально (Г.Крото и Р.Смолли, США).
Сложные вещества состоят не из простых веществ, а из химических элементов. Так водород и кислород, входящие в состав воды, содержатся в воде не в виде газообразных водорода и кислорода с их характерными свойствами, а в виде элементов - водорода и кислорода.
Мельчайшей частицей веществ, имеющих молекулярную структуру, является молекула, которая сохраняет химические свойства данного вещества. Согласно современным представлениям из молекул состоят в основном вещества, находящиеся в жидком и газообразном состоянии. Большинство же твердых веществ (в основном неорганических) состоит не из молекул, а из других частиц (ионов, атомов). Не имеют молекулярной структуры соли, оксиды металлов, алмаз, металлы и пр.
Современные методы исследования позволяют определить чрезвычайно малые массы атомов с большей точностью. Так, например, масса атома водорода составляет 1,674 10 -27 кг, углерода – 1,993 10 -26 кг.
В химии традиционно используются не абсолютные значения атомных масс, а относительные. В 1961г за единицу атомной массы принята атомная единица массы (сокращенно а.е.м.), которая представляет собой 1/12 часть массы атома изотопа углерода 12 С .
Большинство химических элементов имеют атомы с различной массой (изотопы). Поэтому относительной атомной массой (или просто атомной массой) А r химического элемента называется величина, равная отношению средней массы атома элемента к 1/12 массы атома углерода 12 С.
Атомные массы элементов обозначают А r , где индекс r – начальная буква английского слова relative – относительный. Записи A r (H), A r (O), A r (C) означают: относительная атомная масса водорода, относительная атомная масса кислорода, относительная атомная масса углерода.
Относительная атомная масса – одна из основных характеристик химического элемента.
Главное отличие между ними - в их составе. Так, простые вещества включают атомы одного элемента. Их (простых веществ) кристаллы можно синтезировать в лабораторных, а иногда и в домашних условиях. Однако часто для хранения полученных кристаллов необходимо создавать определенные условия.
Существует пять классов, на которые разделены простые вещества: металлы, полуметаллы, неметаллы, интерметаллиды и галогены (не встречающиеся в природе). Они могут быть представлены атомарными (Ar, Не) или молекулярными (О2, Н2, О3) газами.
В качестве примера можно взять простое вещество кислород. Оно включает молекулы, состоящие из двух атомов элемента Кислород. Или, например, вещество железо состоит из кристаллов, включающих только атомы элемента Железо. Исторически принято называть простое вещество по названию элемента, атомы которого входят в его состав. Строение этих соединений может быть молекулярным и немолекулярным.
Сложные вещества включают атомы различного вида и при разложении могут образовывать два (или больше) соединения. Например, вода при расщеплении формирует кислород и водород. При этом не каждое соединение можно разложить на простые вещества. Например, сульфид железа, сформированный атомами серы и железа, не поддается расщеплению. В этом случае, для того чтобы доказать, что соединение является сложным и включает разнородные атомы, применяют принцип обратной реакции. Другими словами, при помощи исходных компонентов получают сульфид железа.
Простые вещества являются формами химических элементов, существующих в свободном виде. Сегодня науке известно более четырехсот видов этих элементов.
В отличие от сложных веществ, простые нельзя получить из других простых веществ. Их также нельзя разложить на другие соединения.
Все аллотропные модификации обладают свойством переходить друг в друга. Разные типы простых веществ, сформированные одним химическим элементом, могут иметь разные и разный уровень химической активности. Так, например, кислород проявляет меньшую, чем озон, активность, а температура плавления фуллерена, например, меньше, чем у алмаза.
В нормальных условиях для одиннадцати элементов простые вещества будут представлять собой газы (Ar, Xe, Rn, N, H, Ne, O, F, Kr, Cl, He,), для двух жидкости (Br, Hg), а для прочих элементов - твердые тела.
При температуре, приближенной к комнатной, пять металлов будут принимать жидкое или полужидкое состояние. Это связано с тем, что температура их плавления почти равна Так, ртуть и рубидий плавятся при 39 градусах, франций - при 27, цезий - при 28, а галлий при 30 градусах.
Следует отметить, что понятия "химический элемент", "атом", "простое вещество" смешивать не следует. Так, например, атом имеет определенное, конкретное значение и существует реально. Определение "химический элемент" является в целом абстрактным, собирательным. В природе элементы присутствуют в форме атомов свободных или химически связанных. При этом характеристики простых веществ (совокупности частиц) и химических элементов (изолированных атомов конкретного вида) имеют свои особенности.
Билет 1:
Химия - это наука о веществах,их строении и свойствах, а также превращении одних веществ в другие. Химический элемент -это определенный вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. Химический элемент существует в виде трех форм: 1) одиночный атом; 2) простые вещества;3) сложные вещества или химические соединения. Вещества,образованные одним химическим элементом,называются простыми. Вещества,образованные несколькими химическими элементами,называются сложными
Билет 2:
Жизнь человека зависит от химии - процессы расщепления еды в организме - это сплошная химическая реакция. Ну и всё, что мы носим, в чем ездим, на что смотрим так или иначе проходит через определенные этапы химической обработки - будь то покраска, изготовление сплавов разных и прочего. Химия играет большую роль промышленности. Как тяжелой, так и легкой. Например: без химии человек бы не смог получить лекарства и некоторые пищевые продукты неприродного происхождения (уксус). По большому счету - химия внутри и вокруг нас. Химическая промышленность - одна из наиболее бурно развивающихся отраслей. Она относится к отраслям, составляющим базу современного научно-технического прогресса (пластмасс, химические волокна, красители, фармацевтические препараты, моющие и косметические средства). В результате хозяйственной деятельности человека изменяется газовый состав и запыленность нижних слоев атмосферы. В результате это может вызвать эффект отдаленного влияния на человека: хронические воспалительные заболевания различных органов, изменения нервной системы, действие на внутриутробное развитие плода, приводящее к различным отклонениям у новорожденных. Экологические проблемы возможно решить лишь при стабилизации экономического положения и создании такого экономического механизма природопользования, когда плата за загрязнение окружающей среды будет соответствовать затратам на ее полную очистку.
Билет 3:
Наиболее известные:
Дмитрий Иванович Менделеев конечно же, со своей известной переодической системой химических элементов.
КУЧЕРОВ МИХАИЛ ГРИГОРЬЕВИЧ - русский химик-органик, открыл реакцию каталитической гидратации ацетиленовых УВ с образованием карбонилсодержащих соединений, в частности, превращение ацетилена в уксусный альдегид в присутствии солей ртути.
КОНОВАЛОВ МИХАИЛ ИВАНОВИЧ - русский химик-органик, открыл нитрующее действие слабого раствора азотной кислоты на предельные УВ, разработал методы выделения и очистки нафтенов.
ЛЕБЕДЕВ СЕРГЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ - русский химик, впервые получил образец синтетичесого бутадиенового каучука, получил синтетический каучук полимеризацией бутадиена под действием металлического натрия. Благодаря Лебедеву с 1932 г в нашей стране начала создаваться отечественная промышленность синтетического каучука.
Билет 4: Тип элемента, какой элемент, информация о нем (кол-во электроных слоёв, кол-во электронов на внешнем уровне, степень оисления, кол-во протонов/нейтронов/электронов, относительная масса, группа элемента, конфигурация внешнего слоя) , реакция - взаимодействие элементов, веществ, формулы - вещества и классы веществ.
Билет 5: Атом состоит из атомного ядра и частиц (электронов, протонов, нейтронов) находящихся на периферии. Протоны и нейтроны составляют ядро атома, которое несёт почти всю массу атома. Электроны составляют электронную оболочку атома, которая делится на энергитические уровни (1,2,3 и тд), уровни делятся на подуровни (обозначаются буквами s, p, d, f).Подуровни состоят из атомных орбиталей, т.е. областей пространства, где вероятно пребывание электронов. Орбитали обозначаются как 1s(орбиталь первого уровня, s-подуровня)Заполнение атомных орбиталей происходит в соответсвии с тремя условиями: 1) Принцип минимума энергии
2)Правило запрета, ну или принцип Паули
3)Принцип максимальной мультиплетности, правило Хунда.
Изотопы - это атомы одного элемента, различающиеся числом нейтронов в ядре.
Так например наиболее ярким примером могут быть изотопы водорода:
1H - протий с одним протоном в ядре и 1 электроном в оболочке
2H - дейтерий с одним протоном и одним нейтроном в ядре и одним электроном в оболочке
3H - тритий с одним протоном и двумя нейтронов в ядре и одним электроном в оболочке
Билет 6:
1. H)1
2. He)2
3. Li)2)1
4. Be)2)2
5. B)2)3
6. C)2)2
7. N)2)5
8. O)2)6
9. F)2)7
10. Ne)2)8
11. Na)2)8)1
12. Mg)2)8)2
13. Al)2)8)3
14. Si)2)8)4
15. P)2)8)5
16. S)2)8)6
17. Cl)2)8)7
18. Ar)2)8)8
19. K)2)8)8)1
20. Ca)2)8)8)8
На внешнем уровне если 2 или 8 электронов - завершенный, а если другое количество - не завершенный.
Билет 8:
Ионная связь это: типичный металл + типичный неметалл. Пример: NaCl, AlBr3. Ковалентная полярная это: неметалл + неметалл (разные). Пример: H2O, HCl.Ковалентная неполярная это: неметалл + неметалл (одинаковые). Пример: H2, Cl2, O2, O3.А металлическая когда металл + металл Li, Na, K
Билет 11:
Сложные вещества состоят из органических и неорганических веществ.
Неорганические вещества: Оксиды, гидроксиды, соли
Органические вещества: кислоты, основания.
Ну, дружище, с чем смог - помог.)
Все вещества, о которых мы говорим в школьном курсе химии, принято делить на простые и сложные. Простые вещества - это такие вещества, в состав молекул которых входят атомы одного и того же элемента. Атомарный кислород (O), молекулярный кислород (O2) или просто кислород, озон (O3), графит, алмаз - это примеры простых веществ, которые образуют химические элементы кислород и углерод. Сложные вещества делятся на органические и неорганические. Среди неорганических веществ, прежде всего выделяют следующие четыре класса: окислы (или оксиды), кислоты (кислродные и безкислородные), основания (растворимые в воде основания называются щелочами) и соли. Соединения неметаллов (исключая кислород и водород) не входят в эти четыре класса, мы будем их называть условно "и другие сложные вещества".
Простые вещества принято делить на металлы, неметаллы и инертные газы. К металлам относятся все химические элементы, у которых идет заполнение d- и f-подуровней, это в 4-ом периоде элементы: Sc - Zn, в 5-ом периоде: Y - Cd, в 6-ом периоде: La - Hg, Ce - Lu, в 7 периоде Ac - Th - Lr. Если теперь среди оставшихся элементов провести линию от Be к At, то слева и внизу от нее будут расположены металлы, а справа и вверху - неметаллы. В 8 группе Периодической системы расположены инертные газы. Элементы, расположенные на диагонали: Al, Ge, Sb, Po (и некоторые другие. Например, Zn) в свободном состоянии обладают свойствами металлов, а гидроксиды обладают свойствами и оснований, и кислот, т.е. являются амфотерными гидроксидами. Поэтому эти элементы можно считать металло-неметаллами, занимающими промежуточное положение между металлами и неметаллами. Таким образом, классификация химических элементов зависит от того, какими свойствами будут обладать их гидроксиды: основными - значит это металл, кислотными - неметалл, и теми и другими (в зависимости от условий) - металло-неметалл. Один и тот же химический элемент в соединениях с низшей положительной степенью окисления (Mn+2, Cr+2) проявляет ярко выраженные "металлические" свойства, а в соединениях с максимальной положительной степенью окисления (Mn+7, Cr+6) проявляет свойства типичного неметалла. Чтобы увидеть взаимосвязь простых веществ, оксидов, гидроксидов и солей приведем сводную таблицу.
Органические и неорганические вещества;
> распознавать металлы и неметаллы;
> определять металлические и неметаллические элементы по их расположению в периодической системе Д. И. Менделеева; понять, почему все металлы похожи по свойствам.
Атомы в обычных условиях не могут долго существовать поодиночке. Они способны соединяться с такими же или другими атомами, что обуславливает большое разнообразие в мире веществ.
Вещество, образованное одним химическим элементом, называется простым, а вещество, образованное несколькими элементами, - сложным, или химическим соединением.
Простые вещества
Простые вещества делят на металлы
и неметаллы. Такую классификацию простых веществ предложил выдающийся французский ученый A.Л. Лавуазье в конце XVIII в. Химические элементы, от которых происходят металлы, называют металлическими, а те, которые образуют неметаллы, -
неметаллическими. В длинном варианте системы Д. И. Менделеева (форзац II) они разграничены ломаной линией. Металлические элементы
находятся слева от нее; их значительно больше, чем неметаллических.
Это интересно
Простые вещества 13 элементов - Au, Ag, Cu, Hg, Pb, Fe, Sn, Pt, S, С, Zn, Sb и As были известны еще в древности.
Каждый из вас может, не задумываясь, назвать несколько металлов (рис. 36). Они отличаются от остальных веществ особым «металлическим» блеском. Эти вещества имеют много общих свойств.
Рис. 36. Металлы
Металлы в обычных условиях являются твердыми веществами (только ртуть - жидкость), хорошо проводят электрическии ток и теплоту, имеют в основном высокие температуры плавления (свыше 500 °С).
Рис. 37. Упрощенная модель внутреннего строения металла
Они пластичны; их можно ковать, вытягивать из них проволоку.
Благодаря своим свойствам металлы уверенно вошли в жизнь людей. Об их огромном значении свидетельствуют названия исторических эпох: медный век, бронзовый1 век, железный век.
Сходство металлов обусловлено их внутренним строением.
Строение металлов. Металлы - кристаллические вещества. Кристаллы в металлах намного мельче, чем кристаллы сахара или поваренной соли, и увидеть их невооруженным глазом невозможно.
Молекула - электронейтральная частица, состоящая из двух или большего числа соединенных атомов.
В каждой молекуле атомы соединены между собой достаточно прочно, а молекулы друг с другом в веществе - очень слабо. Поэтому вещества молекулярного строения имеют невысокие температуры плавления и кипения.
Кислород и озон являются молекулярными веществами. Это простые вещества Оксигена. Молекула кислорода содержит два атома Оксигена, а молекула озона - три (рис. 39).
Рис. 39. Модели молекул
He только Оксиген, но и многие другие элементы образуют по два и более простых веществ. Поэтому простых веществ в несколько раз больше, чем химических элементов .
Названия простых веществ.
Большинство простых веществ называют так, как и соответствующие элементы. Если названия разные, то они приведены в периодической системе, причем название простого вещества расположено ниже названия
элемента (рис. 40).
Назовите простые вещества элементов Гидргена, Лития, Магния, Нитрогена.
1 Термин «молекула» происходит от латинского слова moles (масса), уменьшительного суффикса cula и в переводе означает «маленькая масса».
Названия простых веществ записывают внутри предложения с маленькой буквы.
Рис. 40. Клетка периодической системы
Сложные вещества (химические соединения)
Соединение атомов разных химических элементов порождает множество сложных веществ (их в десятки тысяч раз больше, чем простых).
Существуют сложные вещества с молекулярным, атомным и ионным строением. Поэтому их свойства очень разные.
Молекулярные соединения в основном летучи, нередко имеют запах. Температуры их плавления и кипения значительно ниже, чем соединений с атомным или ионным строением.
Молекулярным веществом является вода. Молекула воды состоит из двух атомов Гидрогена и одного атома Оксигена (рис. 41).
Рис. 41. Модель молекулы воды
Молекулярное строение имеют угарный и углекислый газы , сахар, крахмал, спирт, уксусная кислота и др. Количество атомов в молекулах сложных веществ может быть разным - от двух атомов до сотен и даже тысяч.
Некоторые соединения имеют атомное строение.
Одним из них является минерал кварц, главная составляющая песка. В нем содержатся атомы Силиция и Оксигена (рис. 42).
Рис. 42. Модель соединения атомного строения (кварца)
Существуют также ионные соединения. Это - поваренная соль, мел, сода, известь, гипс и многие другие. Кристаллы поваренной соли состоят из положительно заряженных ионов Натрия и отрицательно заряженных ионов Хлора (рис. 43). Каждый такой ион образуется из соответствующего атома (§ 6).
Рис. 43. Модель ионного соединения (поваренной соли)
Это интересно
В молекулах органических соединений, кроме атомов Карбона, содержатся, как правило, атомы Гидрогена, нередко - атомы Оксигена, иногда - некоторых других элементов.
Взаимное притяжение многих противоположно заряженных ионов обуславливает существование ионных соединений.
Ион, образовавшийся из одного атома, называют простым, а ион, который образовался из нескольких атомов, - сложным.
Положительно заряженные простые ионы существуют для металлических элементов, а отрицательно заряженные - для неметаллических элементов.
Названия сложных веществ.
В учебнике до сих пор приводились технические или бытовые названия сложных веществ. Кроме того, вещества имеют и химические названия. Например, химическое название поваренной соли - натрий хлорид, а мела - кальций карбонат. Каждое такое название состоит из двух слов. Первым словом является название одного из элементов, которыми образовано вещество (оно пишется с маленькой буквы), а второе происходит от названия другого элемента.
Органические и неорганические вещества.
Раньше органическими веществами называли те вещества, которые содержатся в живых организмах. Это белки, жиры, сахар, крахмал, витамины , соединения, придающие цвет, запах, вкус овощам и фруктам, и др. Co временем ученые начали получать в лабораториях подобные по составу и свойствам вещества, которых нет в природе. Сейчас органическими веществами называют соединения Карбона (за исключением угарного и углекислого газов, мела, соды, некоторых других).
Большинство органических соединений способны гореть, а при нагревании в отсутствие воздуха обугливаются (уголь почти полностью состоит из атомов Карбона).
К неорганическим веществам принадлежат остальные сложные вещества, а также все простые. Они составляют основу минерального мира, т. е. содержатся в почве, минералах, горных породах, воздухе, природной воде. Кроме того, неорганические вещества есть и в живых организмах.
Материал параграфа обобщен в схеме 6.
Лабораторный опыт № 2
Ознакомление с веществами различных типов
Вам выданы такие вещества (вариант укажет учитель):
вариант I - сахар, кальций карбонат (мел), графит, медь;
вариант II - парафин, алюминий, сера, натрий хлорид (поваренная соль).
Вещества находятся в банках с этикетками.
Внимательно рассмотрите вещества, обратите внимание на их названия. Определите среди них простые (металлы, неметаллы) и сложные вещества, а также органические и неорганические.
Внесите в таблицу название каждого вещества и укажите его тип, записав в соответствующих столбцах знак «+».
Выводы
Вещества бывают простыми и сложными, органическими и неорганическими.
Простые вещества делят на металлы и неметаллы, а химические элементы - на металлические и неметаллические.
Металлы имеют немало общих свойств благодаря сходству их внутреннего строения.
Неметаллы состоят из атомов или молекул и по своим свойствам отличаются от металлов.
Сложные вещества (химические соединения) имеют атомное, молекулярное или ионное строение.
Почти все соединения Карбона принадлежат к органическим веществам, а остальные соединения и простые вещества - к неорганическим веществам.
?
56. Какое вещество называют простым, а какое - сложным? Какие типы простых веществ существуют и как называют соответствующие элементы?
57. По каким физическим свойствам металл можно отличить от неметалла?
58. Дайте определение молекулы. Чем отличается молекула простого вещества от молекулы сложного вещества?
59. Заполните пропуски, вставив в соответствующих падежах слова «Нитроген» или «азот», и объясните свой выбор:
а) ... - газ, которого в воздухе содержится наибольшее количество;
б) молекула... состоит из двух атомов...;
в) соединения... попадают в растения из почвы;
г)... плохо растворяется в воде.
60. Заполните пропуски, вставив слова «элемент», «атом» или «молекула» в соответствующем падеже и числе:
а)... белого фосфора содержит четыре... Фосфора;
б) в воздухе есть... углекислого газа;
в) золото - простое вещество... Аурума.
