Какие вещества называются простыми по каким свойствам
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.
Простые вещества: молекулы состоят из атомов одного вида (атомов одного элемента).
Пример: H2, O2,Cl2, P4, Na, Cu, Au.
Сложные вещества (или химические соединения): молекулы состоят из атомов разного вида (атомов различных химических элементов).
Пример: H2O, NH3, OF2, H2SO4, MgCl2, K2SO4.
Аллотропия — способность одного химического элемента образовывать несколько простых веществ, различающихся по строению и свойствам.
Пример:
- С — алмаз, графит, карбин, фуллерен.
- O — кислород, озон.
- S — ромбическая, моноклинная, пластическая.
- P — белый, красный, чёрный.
Явление аллотропии вызывается двумя причинами:
- Различным числом атомов в молекуле, например кислород O2 и озон O3.
- Образованием различных кристаллических форм, например алмаз, графит, карбин и фуллерен (смотри рисунок выше).
Основные классы неорганических веществ
Бинарные соединения
Вещества, состоящие из двух химических элементов называются бинарными (от лат. би – два) или двухэлементными.
Названия бинарных соединений образуют из двух слов – названий входящих в их состав химических элементов.
Первое слово обозначает электроотрицательную часть соединения – неметалл, его латинское название с суффиксом –ид стоит всегда в именительном падеже.
Второе слово обозначает электроположительную часть – металл или менее электроотрицательный элемент, его название стоит в родительном падеже, затем указывается степень окисления (только в том случае, если она переменная):
Запомни!
BH3 — боран
B2H6 — диборан
CH4 — метан
SiH4 — силан
NH3 — аммиак
PH3 — фосфин
AsH3 — арсин
Оксиды
Оксиды — сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых кислород в степени окисления -2.
Общая формула оксидов: ЭхОу
Основные оксиды
Основные оксиды — оксиды, которым соответствуют основания.
Основные оксиды образованы металлом со степенью окисления +1, +2.
Пример
Соответствие основных оксидов и оснований
- Na2O — Na2(+1)O(-2) — NaOH
- MgO — Mg(+2)O(-2) — Mg(OH)2
- FeO — Fe(+2)O(-2) — Fe(OH)2
- MnO — Mn(+2)O(-2) — Mn(OH)2
Амфотерные оксиды
Амфотерные оксиды — оксиды, которые в зависимости от условий проявляют либо основные, либо кислотные свойства.
Амфотерные оксиды образованы металлом со степенью окисления +3, +4, а также некоторыми металлами (Zn, Be) со степенью окисления +2.
Пример
Al2(+3)O3(-2), Fe2(+3)O3(-2), Mn(+4)O2(-2), Zn(+2)O(-2), Be(+2)O(-2)
Кислотные оксиды
Кислотные оксиды — оксиды, которым соответствуют кислоты.
Кислотные оксиды образованы неметаллом, а также металлом со степенью окисления +5, +6, +7.
Пример
Соответствие кислотных оксидов и кислот
- SO3 — S(+6)O3(-2) — H2SO4
- N2O5 — N2(+5)O5(-2) — HNO3
- CrO3 — Cr(+6)O3(-2) — H2CrO4
- Mn2O7 — Mn2(+7)O7(-2) — HMnO4
Гидроксиды
Гидроксиды — сложные вещества, состоящие из трех элементов, два из которых водород со степенью окисления +1 и кислород со степенью окисления -2.
Общая формула гидроксидов: ЭхОуНz
Основания
Основания — сложные вещества, состоящие из ионов металла и одной или нескольких гидроксо-групп (ОН-).
В основаниях металл имеет степень окисления +1, +2 или вместо металла стоит ион аммония NH4+
Пример
NaOH, NH4OH, Ca(OH)2
Амфотерные гидроксиды
Амфотерные гидроксиды — сложные вещества, которые в зависимости от условий проявляют свойства оснований или кислот.
Амфотерные гидроксиды имеют металл со степенью окисления +3, +4, а также некоторые металлы (Zn, Be) со степенью окисления +2.
Пример
Zn(OH)2, Be(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3
Кислоты
Кислоты — сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотных остатков.
В состав кислот входит неметалл или металл со степенью окисления +5, +6, +7.
Пример
H2SO4, HNO3, H2Cr2O7, HMnO4
Соли
Соли- соединения, состоящие из катионов металлов (или NH4+) и кислотных остатков.
Общая формула солей: MexAcy
- Me — металл
- Ac — кислотный остаток
Пример
KNO3 — нитрат калия
(NH4)2SO4 — сульфат аммония
Mg(NO3)2 — нитрат магния
Названия кислот и кислотных остатков
| Кислота | Кислотный остаток | ||
| Название | Формула | Название | Формула |
| Соляная (хлороводородная) | HCl | Хлорид | Cl(-) |
| Плавиковая (фтороводородная) | HF | Фторид | F(-) |
| Бромоводородная | HBr | Бромид | Br(-) |
| Иодоводородная | HI | Иодид | I(-) |
| Азотистая | HNO2 | Нитрит | NO2(-) |
| Азотная | HNO3 | Нитрат | NO3(-) |
| Сероводородная | H2S | Сульфид Гидросульфид | S(2-) HS(-) |
| Сернистая | H2SO3 | Сульфит Гидросульфит | SO3(2-) HSO3(-) |
| Серная | H2SO4 | Сульфат Гидросульфат | SO4(2-) HSO4(-) |
| Угольная | H2CO3 | Карбонат Гидрокарбонат | СО3(2-) НСО3(-) |
| Кремниевая | H2SiO3 | Силикат | SiO3(2-) |
| Ортофосфорная | H3PO4 | Ортофосфат Гидроортофосфат Дигидроортофосфат | РО4(3-) НРО4(2-) Н2РО4(-) |
| Муравьиная | НСООН | Формиат | НСОО(-) |
| Уксусная | СН3СООН | Ацетат | СН3СОО(-) |
Полезные ссылки
Источник материала
Классификация неорганических веществ (видео)
Классификация неорганических веществ. Сложные вопросы (видео)
Кислотные оксиды (видео)
Основные оксиды (видео)
Основания (видео)
Характеристика солей (видео)
Дополнительные материалы
Классификация и номенклатура неорганических веществ (видео)
Классификация соединений (видео)
Аллотропные формы углерода (видео)
Простые вещества и их классификация
При изучении материала предыдущих параграфов, вы уже познакомились с некоторыми веществами. Так, например, молекула газа водорода, состоит из двух атомов химического элемента водорода –
Н + Н = Н2
Простые вещества – вещества, в состав которых входят атомы одного вида
К простым веществам, из числа известных вам веществ, относят: кислород, графит, серу, азот, все металлы: железо, медь, алюминий, золото и т.д. Сера состоит только из атомов химического элемента серы, а графит состоит из атомов химического элемента углерода. Нужно четко различать понятия «химический элемент» и «простое вещество».
Например, алмаз и углерод – не одно и тоже.
Углерод – химический элемент, а алмаз – простое вещество, образованное химическим элементов углеродом. В данном случае химический элемент (углерод) и простое вещество (алмаз) называются по-разному.
Часто химический элемент и отвечающее ему простое вещество называются одинаково. Например, элементу кислороду, соответствует простое вещество – кислород. Различать, где идет речь об элементе, а где о веществе, необходимо научиться! Например, когда говорят, что кислород входит в состав воды – речь идет об элементе кислороде. Когда говорят, что кислород – это газ, необходимый для дыхания – здесь идет речь о простом веществе кислороде. Простые вещества химических элементов подразделяют на две группы – металлы и неметаллы.
Металлы и неметаллы кардинально отличаются по своим физическим свойствам. Все металлы при нормальных условиях твердые вещества, исключение составляет ртуть – единственный жидкий металл.
Металлы непрозрачны, обладают характерным металлическим блеском. Металлы пластичны, хорошо проводят тепло и электрический ток.Неметаллы не похожи друг на друга по физическим свойствам. Так, водород, кислород, азот – газы, кремний, сера, фосфор – твердые вещества. Единственный жидкий неметалл – бром – жидкость коричнево-красного цвета.Если провести условную линию от химического элемента бора к химическому элементу астату, то в длинном варианте
Периодической Системы над линией расположены неметаллические элементы, а под ней – металлические. В коротком варианте Периодической Системы под этой линией расположены неметаллические элементы, а над ней – как металлические, так и неметаллические элементы. Значит, определять, является элемент металлическим или неметаллическим, удобнее по длинному варианту Периодической Системы.
Это деление условное, поскольку все элементы так или иначе проявляют как металлические, так и неметаллические свойства, но в большинстве случаев такое распределение соответствует действительности.
Сложные вещества и их классификация
Если в состав простых веществ входят атомы только одного вида, несложно догадаться, что в состав сложных веществ будут входить несколько видов различных атомов, как минимум двух. Примером сложного вещества является вода, ее химическая формула вам известна – Н2О.
Молекулы воды состоят из двух видов атомов: водорода и кислорода.
Сложные вещества – вещества, в состав которых входят атомы различных видов
Проведем следующий эксперимент. Смешаем порошки серы и цинка. Поместим смесь на металлический лист и подожжем при помощи деревянной лучины. Смесь загорается и быстро сгорает ярким пламенем. После завершения химической реакции образовалось новое вещество, в состав которого входят атомы серы и цинка. Свойства этого вещества совершенно другие, нежели свойства исходных веществ – серы и цинка.
Сложные вещества принято делить на две группы: неорганические вещества и их производные и органические вещества и их производные. Например, каменная соль – это неорганическое вещество, а крахмал, содержащийся в картофеле – органическое вещество.
Типы строения веществ
По типу частиц, входящих в состав веществ, вещества делят на вещества молекулярного и немолекулярного строения. В состав вещества могут входить различные структурные частицы, такие как атомы, молекулы, ионы. Следовательно, существует три типа веществ: вещества атомного, ионного и молекулярного строения. Вещества различного типа строения будут иметь различные свойства.
Вещества атомного строения
Примером веществ атомного строения могут быть вещества, образованные элементом углеродом: графит и алмаз. В состав этих веществ входят только атомы углерода, но свойства этих веществ очень сильно отличаются. Графит – хрупкое, легко расслаивающееся вещество серо-черного цвета. Алмаз – прозрачный, один из самых твердых на планете, минерал. Почему вещества, состоящие из одного типа атомов, имеют различные свойства? Все дело в строении этих веществ. Атомы углерода в графите и алмазе соединяются различным способом. Вещества атомного строения имеют высокие температуры кипения и плавления, как правило, нерастворимы в воде, нелетучи. Кристаллическая решетка – вспомогательный геометрический образ, вводимый для анализа строения кристалла
Вещества молекулярного строения
Вещества молекулярного строения – это практически все жидкости и большинство газообразных веществ. Существуют и кристаллические вещества, в состав кристаллической решетки которых входят молекулы. Вода – вещество молекулярного строения. Лед также имеет молекулярное строение, но в отличие от жидкой воды, имеет кристаллическую решетку, где все молекулы строго упорядочены. Вещества молекулярного строения имеют невысокие температуры кипения и плавления, как правило хрупкие, не проводят электрический ток.
Вещества ионного строения
Вещества ионного строения – это твердые кристаллические вещества. Примером вещества ионного соединения может быть поваренная соль. Ее химическая формула NaCl. Как видим, NaCl состоит из ионов Na+ и Cl⎺, чередующихся в определенных местах (узлах) кристаллической решетки. Вещества ионного строения имеют высокие температуры плавления и кипения, хрупкие, как правило, хорошо растворимы в воде, не проводят электрический ток. Понятия «атом», «химический элемент» и «простое вещество» не следует смешивать.
- «Атом» – конкретное понятие, так как атомы существуют реально.
- «Химический элемент» – это собирательное, абстрактное понятие; в природе химический элемент существует в виде свободных или химически связанных атомов, то есть простых и сложных веществ.
Названия химических элементов и соответствующих простых веществ совпадают в большинстве случаев. Когда мы говорим о материале или компоненте смеси – например, колба наполнена газообразным хлором, водный раствор брома, возьмём кусочек фосфора, – мы говорим о простом веществе. Если же мы говорим, что в атоме хлора содержится 17 электронов, вещество содержит фосфор, молекула состоит из двух атомов брома, то имеем в виду химический элемент.
Нужно различать свойства (характеристики) простого вещества (совокупности частиц) и свойства (характеристики) химического элемента (изолированного атома определенного вида), см. таблицу ниже:
| Характеристики химического элемента | Характеристики простого вещества |
|
|
Сложные вещества необходимо отличать от смесей, которые тоже состоят из разных элементов. Количественное соотношение компонентов смеси может быть переменным, а химические соединения имеют постоянный состав. Например, в стакан чая вы можете внести одну ложку сахара, или несколько, а молекулы сахарозы С12Н22О11 содержит точно 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода.
Таким образом, состав соединений можно описать одной химической формулой, а состав смеси – нет. Компоненты смеси сохраняют свои физические и химические свойства. Например, если смешать железный порошок с серой, то образуется смесь двух веществ.
И сера, и железо в этой смеси сохраняют свои свойства: железо притягивается магнитом, а сера не смачивается водой и плавает по ее поверхности. Если же сера и железо прореагируют друг с другом, образуется новое соединение с формулой FeS, не имеющее свойств ни железа, ни серы, но обладающее набором собственных свойств. В соединении FeS железо и сера связаны друг с другом, и разделить их методами, которыми разделяют смеси, нельзя.
Выводы из статьи по теме Простые и сложные вещества
- Простые вещества – вещества, в состав которых входят атомы одного вида
- Простые вещества делят на металлы и неметаллы
- Сложные вещества – вещества, в состав которых входят атомы различных видов
- Сложные вещества делят на органические и неорганические
- Существуют вещества атомного, молекулярного и ионного строения, их свойства различны
- Кристаллическая решетка – вспомогательный геометрический образ, вводимый для анализа строения кристалла