Химия отнася се до природни науки. Изучава състава, структурата, свойствата и превръщанията на веществата, както и явленията, които съпътстват тези превръщания.

вещество е една от основните форми на съществуване на материята. Субстанцията като форма на материята се състои от отделни частици с различна степен на сложност и има собствена маса, т.нар.

маса на покой.

1. Прости и сложни вещества. Алотропия.

Всички вещества могат да бъдат разделени на просто и комплекс .

Прости вещества са съставени от атоми на един и същи химичен елемент комплекс - от атоми на няколко химични елемента.

Химичен елемент Определен тип атом със същия ядрен заряд. Следователно, атом е най-малката частица от химически елемент.

концепция проста работа не може да се идентифицира с

химичен елемент . Химичен елементхарактеризиращ се с определен положителен заряд на атомното ядро, изотопен състав, химични свойства. Свойствата на елементите се отнасят до неговите отделни атоми. Едно просто вещество се характеризира с определена плътност, разтворимост, точки на топене и кипене и др. Тези свойства се отнасят за набор от атоми и за различни прости веществате са различни.

просто вещество е форма на съществуване на химичен елемент в свободно състояние. Много химични елементи образуват няколко прости вещества, различни по структура и свойства. Това явление се нарича алотропия , а образуващите вещества - алотропни модификации . Така елементът кислород образува две алотропни модификации - кислород и озон, елементът въглерод - диамант, графит, карбин, фулерен.

Феноменът алотропия се причинява от две причини: различен брой атоми в молекула (например кислород О 2 и азон О 3 ) или образуването на различни кристални форми (например въглеродът образува следните алотропни модификации: диамант, графит, карбин, фулерен), карбинът е открит през 1968 г. (А. Сладков, Русия), а фулеренът през 1973 г. теоретично (Д. Бочвар). , Русия), а през 1985 г. - експериментално (G. Kroto и R. Smalley, САЩ).

Сложни вещества се състои не от прости вещества, а от химични елементи. Така че водородът и кислородът, които са част от водата, се съдържат във водата не под формата на газообразен водород и кислород с техните характерни свойства, а във формата елементи - водород и кислород.

Най-малката частица от вещества с молекулярна структура е молекула, която запазва химичните свойства на дадено вещество. Според съвременните представи молекулите се състоят главно от вещества, които са в течно и газообразно състояние. Повечето твърди вещества (предимно неорганични) не се състоят от молекули, а от други частици (йони, атоми). Соли, метални оксиди, диамант, метали и др. нямат молекулярна структура.

1. Относителна атомна маса

Съвременните методи на изследване позволяват да се определят изключително малки маси на атоми с по-голяма точност. Например масата на водороден атом е 1,674  10 -27 кг, въглерод - 1,993  10 -26 килограма.

В химията традиционно не се използват абсолютни стойности на атомните маси, а относителни. През 1961 г. е взета единицата за атомна маса единица атомна маса (съкратено а.у.м.), което е 1/12 част от масата на атом на въглероден изотоп 12 с.

Повечето химични елементи имат атоми с различна маса (изотопи). Ето защо относителна атомна маса (или само атомна маса) НО rхимически елемент се нарича стойност, равна на съотношението на средната маса на атом на елемент към 1/12 маси на въглероден атом 12 СЪС.

Атомните маси на елементите означават НО r, където индексът r- начална буква английска дума роднина - роднина. Вписвания А r (H), A r (О) А r (° С)означава: относително атомна масаводород, относителна атомна маса на кислород, относителна атомна маса на въглерод.

Относителната атомна маса е една от основните характеристики на химичния елемент.

За атомите и химичните елементи

В природата няма нищо друго

нито тук, нито там, в дълбините на космоса:

всичко - от малки песъчинки до планети -

на елементите се състои от един.

С. П. Щипачев, „Четене на Менделеев“.

В химията, освен термините "атом"и "молекула"понятието се използва често "елемент". Какво е общото и как се различават тези понятия?

Химичен елемент – те са атоми от един и същи тип . Така, например, всички водородни атоми са елементът водород; всички кислородни и живачни атоми са съответно елементите кислород и живак.

Понастоящем са известни повече от 107 вида атоми, тоест повече от 107 химични елемента. Необходимо е да се прави разлика между понятията „химичен елемент“, „атом“ и „просто вещество“.

Обикновено и сложни вещества

Според елементния състав се разграничават прости вещества, състоящ се от атоми на един елемент (H 2, O 2, Cl 2, P 4, Na, Cu, Au) и сложни вещества, състоящ се от атоми на различни елементи (H 2 O, NH 3, OF 2, H 2 SO 4, MgCl 2, K 2 SO 4).

В момента са известни 115 химични елемента, които образуват около 500 прости вещества.

Самородното злато е просто вещество.

Нарича се способността на един елемент да съществува под формата на различни прости вещества, които се различават по свойства алотропия.Например елементът кислород O има две алотропни форми - дикислород O 2 и озон O 3 с различен брой атоми в молекулите.

Алотропните форми на елемента въглерод С - диамант и графит - се различават по структурата на техните кристали.Има и други причини за алотропията.

химични съединения, например живачен (II) оксид HgO (получен чрез комбиниране на атоми на прости вещества - живак Hg и кислород O 2), натриев бромид (получен чрез комбиниране на атоми на прости вещества - натриев Na и бром Br 2).

Така че нека обобщим горното. Молекулите на материята са два вида:

1. простоМолекулите на такива вещества се състоят от атоми от същия тип. При химични реакции те не могат да се разлагат с образуването на няколко по-прости вещества.

2. Комплекс- молекулите на такива вещества са съставени от атоми различен вид. При химични реакции те могат да се разложат, за да образуват по-прости вещества.

Разликата между понятията "химичен елемент" и "просто вещество"

Разграничаване на понятията "химичен елемент"и "просто вещество"при сравняване на свойствата на прости и сложни вещества. Например, просто вещество кислород- безцветен газ, необходим за дишане, поддържащ горенето. Най-малката частица от просто вещество кислород е молекула, която се състои от два атома. Кислородът също е включен във въглеродния окис ( въглероден окис) и вода. Съставът на водата и въглеродния окис обаче включва химически свързан кислород, който няма свойствата на просто вещество, по-специално не може да се използва за дишане. Рибите например не дишат химически свързан кислород, който е част от водната молекула, а свободен, разтворен в нея. Следователно, когато става въпрос за състава на всякакви химични съединения, трябва да се разбере, че тези съединения не включват прости вещества, а атоми от определен тип, тоест съответните елементи.

Когато сложните вещества се разлагат, атомите могат да бъдат освободени в свободно състояние и да се комбинират, за да образуват прости вещества. Простите вещества са изградени от атоми на един елемент. Разликата между понятията "химичен елемент" и "просто вещество" се потвърждава и от факта, че един и същ елемент може да образува няколко прости вещества. Например, атомите на елемента кислород могат да образуват двуатомни молекули кислород и триатомни молекули озон. Кислородът и озонът са напълно различни прости вещества. Това обяснява факта, че са известни много по-прости вещества от химичните елементи.

Използвайки понятието "химичен елемент", можем да дадем следната дефиниция на прости и сложни вещества:

Простите вещества са вещества, които се състоят от атоми на един химичен елемент.

Веществата, които са съставени от атоми на различни химични елементи, се наричат ​​сложни.

Разликата между понятията "смес" и "химическо съединение"

Съединенията често се наричат химични съединения.

Опитайте се да отговорите на въпросите:

1. Каква е разликата в състава на сместа от химичните съединения?

2. Сравнете свойствата на смесите и химичните съединения?

3. По какви начини сместа и химичното съединение могат да бъдат разделени на съставни компоненти?

4. Може ли да се прецени външни признациза образуването на смес и химическо съединение?

Сравнителна характеристика на смеси и химикал

Задачи за поправка

I. Работа с машините

II. Решете задачата

№1

Колко прости вещества са записани в поредица от формули:
H 2 O, N 2, O 3, HNO 3, P 2 O 5, S, Fe, CO 2, KOH.

№2

И двете вещества са комплексни:

A) C (въглища) и S (сяра);
B) CO 2 (въглероден диоксид) и H 2 O (вода);
B) Fe (желязо) и CH 4 (метан);
D) H 2 SO 4 (сярна киселина) и H 2 (водород).

№3

Изберете правилното твърдение:
Простите вещества са съставени от атоми от един и същи вид.

А) прав

Б) Невярно

№4

Смесите се характеризират с
А) имат постоянен състав;
Б) Веществата в „сместа” не запазват индивидуалните си свойства;
В) Веществата в "смеси" могат да бъдат разделени по физични свойства;
Г) Веществата в "смеси" могат да бъдат разделени чрез химическа реакция.

№5

За "химичните съединения" е характерно следното:
А) Променлив състав;
Б) Веществата в състава на едно "химическо съединение" могат да бъдат разделени по физичен път;
В) За образуването на химично съединение може да се съди по признаците на химичните реакции;
Г) постоянен състав.

№6

В какъв случай става въпрос жлезаКакво ще кажеш химичен елемент?
А) Желязото е метал, който се привлича от магнит;
Б) Желязото влиза в състава на ръждата;
В) Желязото има метален блясък;
Г) Железният сулфид съдържа един железен атом.

№7

В какъв случай става въпрос за кислорода като просто вещество?
А) Кислородът е газ, който поддържа дишането и горенето;
Б) Рибите дишат кислород, разтворен във вода;
В) Кислородният атом е част от водната молекула;
Г) Във въздуха има кислород.

Средата е материална. Материята бива два вида: вещество и поле. Обектът на химията е вещество (включително влиянието върху веществото на различни полета - звуково, магнитно, електромагнитно и др.)

Вещество - всичко, което има маса в покой (т.е. характеризира се с наличие на маса, когато не се движи). Така че, въпреки че масата на покой на един електрон (масата на неподвижен електрон) е много малка - около 10 -27 g, но дори един електрон е вещество.

Веществото идва в три агрегатни състояния- газообразни, течни и твърди. Има и друго състояние на материята - плазма (например има плазма в гръмотевична буря и кълбовидна мълния), но химията на плазмата почти не се разглежда в училищния курс.

Веществата могат да бъдат чисти, много чисти (необходими, например, за създаване на оптични влакна), могат да съдържат забележими количества примеси, могат да бъдат смеси.

Всички вещества са изградени от малки частици, наречени атоми. Вещества, съставени от атоми от един и същи вид(от атоми на един елемент), наречено просто(например, дървени въглища, кислород, азот, сребро и др.). Веществата, които съдържат взаимосвързани атоми на различни елементи, се наричат ​​сложни.

Ако дадено вещество (например във въздуха) съдържа две или повече прости вещества и техните атоми не са свързани помежду си, тогава то се нарича не сложно, а смес от прости вещества. Броят на простите вещества е относително малък (около петстотин), докато броят на сложните вещества е огромен. Към днешна дата са известни десетки милиони различни сложни вещества.

Химични трансформации

Веществата могат да взаимодействат едно с друго и възникват нови вещества. Такива трансформации се наричат химически. Например, едно просто вещество въглища взаимодейства (химиците казват - реагира) с друго просто вещество - кислород, което води до образуването на сложно вещество - въглероден диоксид, в който въглеродните и кислородните атоми са свързани. Такива превръщания на едно вещество в друго се наричат ​​химични. Химичните трансформации са химични реакции.Така че, когато захарта се нагрява във въздуха, сложното сладко вещество - захарозата (от която се състои захарта) - се превръща в просто вещество - въглища и сложно вещество - вода.

Химията е наука за превръщането на едно вещество в друго. Задачата на химията е да разбере с кои вещества това или онова вещество може да взаимодейства (реагира) при определени условия, какво се образува в този случай. Освен това е важно да разберете при какви условия може да се извърши тази или онази трансформация и да се получи желаното вещество.

Физични свойствавещества

Всяко вещество се характеризира с набор от физически и химични свойства. Физическите свойства са свойства, които могат да бъдат характеризирани с помощта на физически инструменти.. Например, като използвате термометър, можете да определите точките на топене и кипене на водата. Физически методихарактеризират способността на веществото да провежда електричество, определят плътността на дадено вещество, неговата твърдост и др. При физически процесивеществата остават непроменени по състав.

Физическите свойства на веществата се делят на изброими (тези, които могат да бъдат характеризирани с помощта на определени физически устройства с число, например, показващо плътност, точки на топене и кипене, разтворимост във вода и т.н.) и неизброими (тези, които не могат да бъдат характеризирани с число или много трудно като цвят, мирис, вкус и т.н.).

Химични свойства на веществата

Химичните свойства на едно вещество са набор от информация за това с какви други вещества и при какви условия то влиза химични взаимодействиядадено вещество. Най-важната задача на химията е да идентифицира химичните свойства на веществата.

Химичните трансформации включват най-малките частици вещества - атомите. По време на химичните трансформации от някои вещества се образуват други вещества, а първоначалните вещества изчезват и вместо тях се образуват нови вещества (продукти на реакцията). НО атоми привсичко химичните трансформации се запазват. Тяхното пренареждане възниква, по време на химични трансформации старите връзки между атомите се разрушават и възникват нови връзки.

Химичен елемент

Броят на различните вещества е огромен (и всяко от тях има свой собствен набор от физични и химични свойства). В заобикалящия ни материален свят има относително малко атоми, които се различават един от друг по най-важните си характеристики - около стотина. Всеки вид атом има свой собствен химичен елемент. Химическият елемент е съвкупност от атоми с еднакви или подобни характеристики.. В природата се срещат около 90 различни химични елемента. Към днешна дата физиците са се научили как да създават нови видове атоми, които липсват на Земята. Такива атоми (и съответно такива химични елементи) се наричат ​​изкуствени (на английски - man-made elements). Към днешна дата са синтезирани повече от две дузини изкуствено получени елементи.

Всеки елемент има латинско име и едно- или двубуквен символ. В рускоезичната химическа литература няма ясни правила за произношението на символите на химичните елементи. Някои го произнасят така: наричат ​​елемента на руски (символи на натрий, магнезий и т.н.), други - на латински букви(символи на въглерод, фосфор, сяра), третият - как звучи името на елемента на латински (желязо, сребро, злато, живак). Обичайно е символът на водородния елемент H да се произнася по същия начин, както тази буква се произнася на френски.

Сравнение най-важните характеристикихимичните елементи и простите вещества са дадени в таблицата по-долу. Няколко прости вещества могат да съответстват на един елемент (феноменът на алотропията: въглерод, кислород и т.н.) или може би на един (аргон и други инертни газове).

Всички вещества, за които говорим в училищния курс по химия, обикновено се разделят на прости и сложни. Простите вещества са тези вещества, чиито молекули съдържат атоми на един и същи елемент.Атомен кислород (O), молекулярен кислород (O2) или просто кислород, озон (O3), графит, диамант са примери за прости вещества, които образуват химичните елементи кислород и въглерод. Съединенията се делят на органични и неорганични. Между неорганични вещества, на първо място, се разграничават следните четири класа: оксиди (или оксиди), киселини (кислородни и безкислородни), основи (водоразтворимите основи се наричат ​​алкали) и соли. Съединенията на неметалите (с изключение на кислорода и водорода) не са включени в тези четири класа, ще ги наречем условно "и други сложни вещества".

Простите вещества обикновено се разделят на метали, неметали и инертни газове. Металите включват всички химични елементи, чиито d- и f-поднива се запълват, това са елементи в 4-ти период: Sc - Zn, в 5-ти период: Y - Cd, в 6-ти период: La - Hg, Ce - Lu, в 7 период Ac - Th - Lr. Ако сега начертаем линия от Be до At сред останалите елементи, тогава металите ще бъдат разположени отляво и под нея, а неметалите отдясно и отгоре. В група 8 Периодична системасе намират инертни газове. Елементите, разположени по диагонала: Al, Ge, Sb, Po (и някои други. Например Zn) в свободно състояние имат свойствата на металите, а хидроксидите имат свойствата както на основи, така и на киселини, т.е. са амфотерни хидроксиди. Следователно тези елементи могат да се считат за метални неметали, заемащи междинна позиция между металите и неметалите. По този начин класификацията на химичните елементи зависи от това какви свойства ще имат техните хидроксиди: основни - това означава метал, киселинни - неметални и двете (в зависимост от условията) - метални неметални. Същият химичен елемент в съединения с най-ниска положителна степен на окисление (Mn + 2, Cr + 2) проявява изразени "метални" свойства, а в съединения с максимална положителна степен на окисление (Mn + 7, Cr + 6) проявява свойствата на типичен неметал. За да видите връзката на прости вещества, оксиди, хидроксиди и соли, представяме обобщена таблица.

Под химичен елементразбирайте набор от атоми с еднакъв положителен заряд на ядрото и с определен набор от свойства. Атомите на един и същи химичен елемент се комбинират, за да се образуват проста работа. Когато се комбинират атоми на различни химични елементи, сложни вещества (химични съединения)или смеси. Разликата между химичните съединения и смесите е, че:

Те имат нови свойства, които простите вещества, от които са получени, не са имали;

Те не могат да бъдат механично разделени на съставните си части;

Химическите елементи в техния състав могат да бъдат само в строго определени количествени съотношения.

Някои химични елементи (въглерод, кислород, фосфор, сяра) могат да съществуват под формата на няколко прости вещества. Това явление се нарича алотропия, а разновидностите на прости вещества от един и същи химичен елемент се наричат ​​негови алотропни модификации(модификации).

Задачи

1.1. Какво съществува повече в природата: химични елементи или прости вещества? Защо?

1.2. Вярно ли е, че сярата и желязото влизат като вещества в състава на железния сулфид? Ако не, кой е верният отговор?

1.3. Назовете алотропните модификации на кислорода. Различават ли се по свойствата си? Ако е така, как?

1.4. Коя от алотропните модификации на кислорода е химически по-активна и защо?

1.5. Прости вещества или химични елементи са цинк, сяра и кислород в следните реакции:

1) СuSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cu;

2) S + O 2 \u003d SO 2;

3) Zn + 2HC1 = ZnCl 2 + H 2 ;

4) Zn + S = ZnS;

5) 2H 2 0 \u003d 2H 2  + O 2 .

1.6. Възможно ли е да се получи друго просто вещество от едно просто вещество? Дайте аргументиран отговор.

1.7. Когато определено вещество се изгаря в кислород, се получават серен оксид (IV), азот и вода. Какви химични елементи образуват първоначалното вещество?

1.8. Посочете дали простите или сложните вещества включват: H 2 O, C1 2, NaOH, O 2, HNO 3, Fe, S, ZnSO 4, N 2, AgCl, I 2, A1 2 O 3, O 3?

1.9. За кои химични елементи са известни алотропни модификации? Назовете тези модификации.

1.10. Възможно ли е химичен елемент да премине от една алотропна модификация в друга? Дай примери.

1.11. Какви химични елементи имат предвид, когато говорят за диамант, озон?

1.12. Кои от веществата са химични съединения и кои смеси:

2) въздух;

4) сярна киселина;

1.13. Как да докажем, че натриевият хлорид е сложно вещество?

1.14. Посочете три алотропни модификации на въглерода.

1.15. Какви са имената на алотропните модификации на фосфора и как се различават една от друга?

1.16. Как се наричат ​​алотропните модификации на сярата и как се различават една от друга?

1.17. Посочете кое от твърденията е вярно и защо - в състава на бариевия сулфат влизат:

1) прости вещества барий, сяра, кислород;

2) химически елементи барий, сяра, кислород.

1.18. Колко литра амоняк могат да се получат от смес от 10 литра азот и 30 литра водород?

1.19. Колко литра водна пара се образува от смес от 10 литра водород и 4 литра кислород? Какъв газ и в какъв обем ще остане в излишък?

1.20. Колко грама цинков сулфид (ZnS) може да се образува от смес от 130 g цинк и 48 g сяра?

1.22. Какво е разтвор на алкохол във вода - смес или химическо съединение?

1.23. Може ли сложно вещество да бъде съставено от атоми от един и същи вид?

1.24. Кои от следните вещества са смеси и кои химични съединения:

1) бронз;

2) нихром;

3) керосин;

4) калиев нитрат:

5) колофон;

6) суперфосфат.

1.25. Дадена е смес от Cl 2 + HCl + CaCl 2 + H 2 O.

1) Колко различни вещества има в сместа;

2) Колко хлорни молекули има в сместа;

3) Колко хлорни атома има в сместа;

4) Колко молекули от различни вещества се съдържат в сместа.