Какие простые и сложные вещества содержатся в воздухе
Об атомах и химических элементах
Другого ничего в природе нет
ни здесь, ни там, в космических глубинах:
все — от песчинок малых до планет —
из элементов состоит единых.
С. П. Щипачев, «Читая Менделеева».
В химии кроме терминов “атом” и “молекула”
часто употребляется понятие “элемент”. Что общего и чем эти понятия
различаются?
Химический элемент – это атомы одного
и того же вида. Так,
например, все атомы водорода – это элемент водород; все атомы кислорода и ртути
– соответственно элементы кислород и ртуть.
В настоящее время известно более 107 видов атомов, то
есть более 107 химических элементов. Нужно различать понятия “химический
элемент”, “атом” и “простое вещество”
Простые и
сложные вещества
По
элементному составу различают простые вещества, состоящие из атомов
одного элемента (H2, O2,Cl2, P4,
Na, Cu, Au), и сложные вещества, состоящие из атомов разных элементов (H2O,NH3,
OF2, H2SO4, MgCl2,K2SO4).
В настоящее
время известно 115 химических элементов, которые образуют около 500простых
веществ.
Самородное золото — простое
вещество.
Способность
одного элемента существовать в виде различных простых веществ, отличающихся по
свойствам, называется аллотропией.Например, элемент кислород O имеет две
аллотропные формы — дикислород O2 и озон O3с различным
числом атомов в молекулах.
Аллотропные
формы элемента углерод C — алмаз и графит — отличаются строение их
кристаллов.Существуют и другие причины аллотропии.
Название | Аллотропные формы |
Углерод С | Графит
|
Алмаз
|
Сложные
вещества часто называют химическими соединениями, например оксид
ртути(II) HgO (получается путем соединения атомов простых веществ — ртути Hg и
кислорода O2), бромид натрия(получается путем соединения атомов
простых веществ — натрия Na и брома Br2).
Итак,
подытожим вышесказанное. Молекулы вещества бывают двух видов:
1. Простые
– молекулы таких веществ состоят из атомов одного вида. В химических
реакциях не могут разлагаться с образованием нескольких более простых веществ.
2. Сложные
– молекулы таких веществ состоят из атомов разного вида. В химических
реакциях могут разлагаться с образованием более простых веществ.
Различие понятий “химический элемент” и
“простое вещество”
Отличить понятия “химический элемент” и “простое
вещество” можно при сравнении свойств простых и сложных веществ. Например,
простое вещество – кислород – бесцветный газ, необходимый для дыхания,
поддерживающий горение. Мельчайшая частица простого вещества кислорода –
молекула, которая состоит из двух атомов. Кислород входит также всостав оксида
углерода (угарный газ) и воды. Однако, в состав воды и оксида углерода входит
химически связанный кислород, который не обладает свойствами простого вещества,
в частности он не может быть использован для дыхания. Рыбы, например, дышат не
химически связанным кислородом, входящим в состав молекулы воды, а свободным,
растворенным в ней. Поэтому, когда речь идет о составе каких – либо химических
соединений, следует понимать, что в эти соединения входят не простые вещества,
а атомы определенного вида, то есть соответствующие элементы.
При разложении сложных веществ, атомы могут выделяться
в свободном состоянии и соединяясь, образовывать простые вещества. Простые
вещества состоят из атомов одного элемента. Различие понятий «химический
элемент» и «простое вещество» подтверждается и тем, что один и тот же элемент
может образовывать несколько простых веществ. Например, атомы элемента
кислорода могут образовать двухатомные молекулы кислорода и трехатомные –
озона. Кислород и озон – совершенно различные простые вещества. Этим
объясняется тот факт, что простых веществ известно гораздо больше, чем
химических элементов.
Пользуясь понятием «химический элемент», можно дать
такое определение простым и сложным веществам:
Простыми называют такие вещества, которые
состоят из атомов одного химического элемента.
Сложными называют такие вещества, которые
состоят из атомов разных химических элементов.
Отличие понятий «смесь» и «химическое
соединение»
Сложные
вещества часто называют химическими соединениями.
Осуществите
переход по ссылке и просмотрите опыт
взаимодействия простых веществ железа и серы.
Попробуйте ответить
на вопросы:
1.Чем отличаются по
составу смеси от химических соединений?
2. Сопоставьте
свойства смесей и химических соединений?
3. Какими
способами можно разделить на составляющие компоненты смеси и химического
соединения?
4. Можно
ли судить по внешним признакам об образовании смеси и химического соединения?
Сравнительная
характеристика смесей и химических
Вопросы для сопоставления смесей с | Сопоставление | |
Смеси | Химические соединения | |
Чем отличаются по составу смеси от | Вещества можно смешивать в любых соотношениях, т.е. | Состав химических соединений постоянный. |
Сопоставьте свойства смесей и | Вещества в составе смесей сохраняют свои свойства | Вещества, образующие соединения, свои свойства не |
Какими способами можно разделить | Вещества можно разделить физическими способами | Химические соединения можно разложить только с |
Можно ли судить по внешним | Механическое смешивание не сопровождается выделением | Об образовании химического соединения можно судить |
Задания для закрепления
I. Поработайте с тренажёрами
Тренажёр №1
Тренажёр №2
Тренажёр №3
Тренажёр №4
Тренажёр №5
II. Решите задание
Из предложенного списка веществ выпишите отдельно простые и сложные вещества:
NaCl, H2SO4, K, S8, CO2, O3, H3PO4, N2, Fe.
Объясните ваш выбор, в каждом из случаев.
III. Ответьте на вопросы
№1
Сколько
простых веществ записано в ряду формул:
H2O, N2, O3, HNO3, P2O5,
S, Fe, CO2, KOH.
№2
К
сложным относятся оба вещества:
А) С (уголь) и S (сера);
Б) CO2 (углекислый газ)и H2O (вода);
В) Fe (железо) и CH4 (метан);
Г) H2SO4 (серная кислота) и H2 (водород).
№3
Выберите
правильное утверждение:
Простые вещества состоят из атомов одного вида.
А) Верно
Б)
Неверно
№4
Для
смесей характерно то, что
А) Они имеют постоянный состав;
Б) Вещества в составе «смеси» не сохраняют свои индивидуальные
свойства;
В) Вещества в «смесях» можно разделить физическими свойствами;
Г) Вещества в «смесях» можно разделить при помощи химической реакции.
№5
Для
«химических соединений» характерно следующее:
А) Переменный состав;
Б) Вещества, в составе «химического соединения»можно разделить
физическими способами;
В) Об образовании химического соединения можно судить по признакам химических
реакций;
Г) Постоянный состав.
№6
В каком
случае идёт речь о железе как о химическом элементе?
А) Железо — это металл, который притягивается магнитом;
Б) Железо входит с состав ржавчины;
В) Для железа характерен металлический блеск;
Г) В состав сульфида железа входит один атом железа.
№7
В каком
случае идёт речь о кислороде как о простом веществе?
А) Кислород — это газ, поддерживает дыхание и горение;
Б) Рыбы дышат кислородом, растворённым в воде;
В) Атом кислород входит в состав молекулы воды;
Г) Кислород входит в состав воздуха.
Просты́е вещества́ — химические вещества, состоящие исключительно из атомов одного химического элемента (из гомоядерных молекул)[1][2], в отличие от сложных веществ. Являются формой существования химических элементов в свободном виде[1][3]; или, иначе говоря, химические элементы, не связанные химически ни с каким другим элементом, образуют простые вещества[3]. Известно свыше 400 разновидностей простых веществ[2].
В зависимости от типа химической связи между атомами простые вещества могут быть металлами (Na, Mg, Al, Bi и др.) и неметаллами (H2, N2, Br2, Si и др.)[2].
Примеры простых веществ: молекулярные (O2, O3, H2, Cl2) и атомарные (He, Ar) газы; различные формы углерода, иод (I2), металлы (не в виде сплавов).
Аллотропные модификации[править | править код]
Один и тот же химический элемент зачастую может образовывать несколько типов простых веществ (аллотропия), называемых аллотропными модификациями. Явление аллотропии может быть обусловлено либо различным составом молекул данного элемента (аллотропия состава), либо различным строением молекул и способом размещения молекул (атомов) в кристаллах (аллотропия формы). Способность элемента к образованию соответствующих аллотропных модификаций обусловлена строением атома, которое определяет тип химической связи, строение молекул и кристаллов[2].
Различные аллотропные модификации могут переходить друг в друга. Для данного химического элемента его аллотропные модификации всегда различаются по физическим свойствам и химической активности (например, озон активнее кислорода, температура плавления алмаза больше, чем фуллерена)[4].
Агрегатное состояние[править | править код]
При нормальных условиях соответствующие простые вещества для 11 элементов являются газами (H, He, N, O, F, Ne, Cl, Ar, Kr, Xe, Rn), для 2 — жидкостями (Br, Hg), для остальных элементов — твёрдыми телами.
При комнатной температуре (либо близкой к ней) 5 металлов находятся в жидком либо полужидком состоянии, так как их температура плавления близка к комнатной:
- Ртуть (−39 °C)
- Франций (27 °C)
- Цезий (28 °C)
- Галлий (30 °C)
- Рубидий (39 °C)
Отношение понятий[править | править код]
Понятия «атом», «химический элемент» и «простое вещество» имеют каждый своё индивидуальное смысловое значение. Применение этих понятий возможно только в учебных целях. В научной и практической работе эта информация крайне недостаточна.
В таблице приведена классификация материальных объектов, в части масса-габаритных размеров и их вероятные соответствующие характеристики, см. таблицу ниже[4]:
Широта и правильность применения этих понятий базируется на знании русского языка и предмета Вашего изучения.
См. также[править | править код]
- Сложные вещества
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — М.: Советская энциклопедия, 1987. — Т. 1. — С. 361. — 623 с. — 100 000 экз.
- ↑ 1 2 3 4 Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — 4 изд., испр. — М.: Высшая школа, Издательский центр «Академия», 2001. — С. 253-269. — 743 с. — 15 000 экз. — ISBN 5-06-003363-5, ISBN 5-7695-0704-7.
- ↑ 1 2 Глинка Н. Л. Общая химия. — 24 изд., испр. — Л.: Химия, 1985. — С. 18-19. — 702 с.
- ↑ 1 2 Врублевский А. И. Химия: базовый школьный курс. — Мн.: Юнипресс, 2009. — С. 11-12. — 576 с. — 3100 экз. — ISBN 978-985-507-813-6.
Литература[править | править код]
- Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — 4 изд., испр. — М.: Высшая школа, Издательский центр «Академия», 2001. — 743 с. — 15 000 экз. — ISBN 5-06-003363-5, ISBN 5-7695-0704-7.
- Врублевский А. И. Химия: базовый школьный курс. — Мн.: Юнипресс, 2009. — 576 с. — 3 100 экз. — ISBN 978-985-507-813-6.
Ссылки[править | править код]
- Простые и сложные вещества. Аллотропия
2.4. Простые
и сложные вещества. Аллотропия.
Химические соединения и смеси
Все
вещества делятся на простые и сложные.
Простые вещества
– это вещества, которые состоят из атомов одного элемента.
Сложные вещества
– это вещества, которые состоят из атомов разных химических элементов.
Сложные
вещества часто называют химическими
соединениями. В химических соединениях свойства простых веществ, из которых
образуются эти соединения, не сохраняются.
Свойства
сложного вещества отличаются от свойств простых
веществ, из которых оно образуется.
Существует также
группа простых веществ, которые называются благородными газами.
Каждый
элемент образует как минимум одно простое вещество. Некоторые элементы могут
образовывать не одно, а два или несколько простых веществ. Это явление
называется аллотропией.
Аллотропия – это
явление образования нескольких простых веществ одним элементом.
Разные
простые вещества, которые образуются одним и тем же химическим элементом,
называются аллотропными видоизменениями (модификациями).
В
природе, как правило, встречаются не чистые вещества, а смеси веществ. Любая смесь состоит из двух или большего числа
веществ, которые называются компонентами
смеси.
Смеси
веществ бывают гомогенными (однородными)
и гетерогенными (неоднородными).
Важнейшие
отличия смесей от химических соединений:
1.
В
смесях свойства отдельных веществ (компонентов) сохраняются.
2.
Состав
смесей не является постоянным.
УПРАЖНЕНИЯ
1.
Укажите, где о кислороде говорится как о
химическом элементе, а где – как о простом веществе:
а) кислород мало
растворим в воде; б) молекулы воды состоят из двух атомов водорода и одного
атома кислорода;
в) в воздухе содержится 20% кислорода (по объему);
г) кислород входит в состав углекислого газа.
Решение:
О
химическом элементе:
б) молекулы воды состоят из двух атомов водорода и одного атома кислорода;
г) кислород входит в состав углекислого газа.
О простом веществе:
а) кислород мало растворим в воде;
в) в воздухе содержится 20% кислорода (по объему).
_______________________________________________________________
2.
Укажите, где о водороде говорится как о
простом веществе, а где – как о химическом элементе:
а) водород
входит в состав большинства органических соединений;
б) водород – самый легкий газ;
в) водородом заполняют воздушные шары;
г) молекула метана содержит четыре атома водорода.
Решение:
О
химическом элементе:
а) водород входит в состав большинства органических соединений;
г) молекула метана содержит четыре атома водорода.
О простом веществе:
б) водород – самый легкий газ;
в) водородом заполняют воздушные шары;
_______________________________________________________________
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1.
Из
предложенного списка веществ выпишите отдельно простые и сложные вещества:
NaCl, H2SO4, K, S8,
CO2, O3, H3PO4, N2, Fe.
2.
Сколько простых
веществ записано в ряду формул:
H2O, N2, O3, HNO3, P2O5,
S, Fe, CO2, KOH.
3.
Какие простые вещества имеют
молекулярное строение (названия и формулы).
4.
Какие простые вещества имеют
атомное строение, приведите примеры.
5.
Почему число простых веществ больше
числа химических элементов.
6.
Сохраняются ли свойства простых
веществ при образовании из них сложного вещества.
7.
Напишите формулы известных вам:
а)простых веществ (5 примеров); б)
сложных веществ (5 примеров).
8.
Чем отливаются смеси от химических
соединений.
9.
Разделите вещества, формулы которых
приведены ниже на простые и сложные:
10.
Элемент фосфор образует три простых вещества,
отличающихся, в частности, цветом: белый, красный и черный фосфор. Чем являются
эти простые вещества по отношению друг к другу.
ВИДЕО ОПЫТ
1. В каком | |
а) кислород, азот, вода | б) хлор, аммиак, углекислый газ |
в) водород, бром, углерод | г) алмаз, оксид кремния (IV), медь |
2. Аллотропные видоизменения кислорода – озон и | |
а) все ответы верны | б) физическими свойствами |
в) химическими свойствами | г) количественным составом молекул |
3. В каких выражениях речь идет о простом веществе | |
а) кислород входит в состав воды | б) кислород плохо растворяется в воде |
в) в оксиде меди (II) массовая доля кислорода составляет 20 % | г) все ответы верны |
4. Какие утверждения справедливы для понятия «простое | |
а) форма существования химического | б) все ответы верны |
в) состоит из атомов одного вида | г) простых веществ больше, чем |
5. Найдите вариант ответа, где | |
а) H2O | б) CO2 |
в)O2 | г) FeO |
6. К простым веществам относится | |
а) | б)хлор |
в) | г) серная кислота и аммиак |
7. В перечне азотная кислота, калий, | |
а) | б) двум |
в)трем | г) |
8. К сложным веществам относятся: | |
а) O2 | б)H3PO4 |
в) Ra | г) |
9. Аллотропные модификации углерода: | |
а) алмаз | б) графит |
в) феллерен | г) все ответы верны |
10. Благородные газы: | |
а) гелий | б) неон |
в) аргон | г) все ответы верны |
Ответы:
1 | б |
2 | а |
3 | б |
4 | б |
5 | в |
6 | б |
7 | в |
8 | б |
9 | г |
10 | г |
Упражнение: 1
Филео (греч.) означает «люблю», фобос — «боюсь». Дайте объяснение терминов «хемофилия» и «хемофобия», отражающих резко противоположное отношение групп людей к химии. Кто из них прав? Обоснуйте свою точку зрения.
«Хемофилия» — интерес, склонность к химии. Также люди увлеченные наукой химией, интересующиеся ею, считающие, что современный мир невозможен без разработок новых химических веществ, и относящиеся положительно к производству химических веществ нужных в промышленности, сельском хозяйстве, космической индустрии, пищевой промышленности, в быту и т.д.
«Хемофобия» — неприятие химии и всего химического, противопоставление «химического» и «натурального». (Например, при выращивании растений в пищу.) Также люди, отрицательно относящиеся, к химии приводят, в пример загрязнение окружающей среды почвы, воды, воздуха. Это ведет к повышению заболеваемости людей и животных, живущих рядом с химическими производствами.
Правы и «хемофилы» и «хемофобы» — без химии невозможно существование современного мира, но создание безотходных, не отравляющих окружающую природу производств, создание производств по вторичной переработке различных пластиковых и иных отходов абсолютно необходимо. Химия – это только наука, а пользу или вред она приносит людям зависит от самих людей.
Упражнение: 5
Сравните понятие «простое вещество» и «сложное вещество». Найдите сходство и различие.
Общее у простых и сложных веществ, то, что они состоят из молекул и атомов.
Разное: простые состоят из атомов одного химического элемента, а сложные — из атомов разных химических элементов.
Упражнение: 6
Определите, какие из веществ, модели молекул которых изображены на рисунке 6, относят: а) к простым веществам; б) к сложным веществам.
Простые вещества: кислород, сера, гелий, озон.
Сложные вещества: этиловый спирт, метан, углекислый газ, угарный газ.
Упражнение: 8
Укажите, где о кислороде говорится как о химическом элементе, а где – как о простом веществе:
в) в воздухе содержится 20% кислорода (по объему);
г) кислород входит в состав углекислого газа.
О химическом элементе:
б) молекулы воды состоят из двух атомов водорода и одного атома кислорода;
г) кислород входит в состав углекислого газа.
О простом веществе:
а) кислород мало растворим в воде;
в) в воздухе содержится 20% кислорода (по объему).
Упражнение: 10
Рассмотрите связь между свойствами вещества и его применением на примере: а) стекла; б) полиэтилена; в) сахара; г) железа.
Стекло: твёрдое, прозрачное вещество, при плавлении способно принимать различную форму и сохранять её, не ядовито. На этих свойствах основано применение стекла в производстве оконных стекол, посуды, в оптических приборах.
Полиэтилен: легкое, пластичное вещество, не ядовито, способно вытягиваться в тонкие пленки, при плавлении способно принимать различную форму и сохранять её. На этих свойствах основано применение полиэтилена в производстве одноразовой посуды, упаковочного материала, в производстве труб.
Сахар: белое твердое вещество хорошо растворимо в воде не ядовито, без запаха, имеет сладкий вкус. Его используют в пищу, также применяют в пищевой промышленности и медицине.
Железо: серебристо-белый блестящий металл, Тпл.= 15390С, пластичный, поэтому легко обрабатывается, куется, прокатывается, штампуется, тепло- и электропроводный. Железо способно намагничиваться и размагничиваться, его применяют в качестве сердечников электромагнитов в различных электрических машинах и аппаратах.
Железо – это основа современной техники и сельскохозяйственного машиностроения, транспорта, средств связи всей современной цивилизации. От швейной иглы до космической техники.
Упражнение: 2
Обязательный атрибут бесконечного множества шпионских и прочих детективных произведений – цианистый калий, точнее цианид калия, который обладает свойством парализовывать нервную систему, приводя тем самым жертву к мгновенной смерти. Приведите примеры свойств других веществ, которые используются в литературных произведениях.
В произведении Артура Конан Дойла «Собака Баскервилей» — упоминается о фосфоре (светящемся веществе).
Упражнение: 3
Из приведенного перечня выпишите отдельно названия веществ и названия тел: медь, монета, стекло, стакан, ваза, керамика, проволока, алюминий. Воспользуйтесь подсказкой: к названию тела – существительному – можно подобрать относительное прилагательное, образованное от названия вещества, например: железо и гвоздь – железный гвоздь.
Вещества: медь, стекло, керамика, алюминий.
Тела: монета, стакан, ваза, проволока.
Упражнение: 4
Выпишите качественные прилагательные: легкий, круглый, длинный, тяжелый, пахучий, растворимый, увесистый, вогнутый, мягкий, жидкий, прозрачный – которые могут быть отнесены:
а) к веществам; б) к телам; в) и к телам, и к веществам.
Вещества: твердый, растворимый, жидкий, тяжелый, прозрачный, пахучий.
Тела: тяжелый, увесистый, вогнутый, мягкий, твердый, пахучий, прозрачный, жидкий.
Вещества и тела: твердый, жидкий, прозрачный, пахучий.
Упражнение: 7
Какое понятие более широкое: химический элемент или простое вещество? Дайте доказательный ответ.
Понятие химический элемент более широкое, чем простое вещество. Например, когда говорят о том, что в состав воды входит водород, то имеют ввиду химический элемент, а когда говорят о том, что водород – экологически чистый вид топлива, то имеют в виду простое вещество.
Упражнение: 9
Укажите, где о водороде говорится как о простом веществе, а где – как о химическом элементе:
а) водород входит в состав большинства органических соединений;
б) водород – самый легкий газ;
в) водородом заполняют воздушные шары;
г) молекула метана содержит четыре атома водорода.
О химическом элементе:
а) водород входит в состав большинства органических соединений;
г) молекула метана содержит четыре атома водорода.
О простом веществе:
б) водород – самый легкий газ;
в) водородом заполняют воздушные шары;