In het vorige hoofdstuk werd gezegd dat niet alleen atomen van hetzelfde chemische element bindingen met elkaar kunnen vormen, maar ook atomen van verschillende elementen. Stoffen gevormd door atomen van één chemisch element worden eenvoudige stoffen genoemd, en stoffen gevormd door atomen van verschillende chemische elementen worden complexe stoffen genoemd. Sommige eenvoudige stoffen hebben een moleculaire structuur, d.w.z. bestaan ​​uit moleculen. Stoffen zoals zuurstof, stikstof, waterstof, fluor, chloor, broom en jodium hebben bijvoorbeeld een moleculaire structuur. Elk van deze stoffen wordt gevormd door diatomische moleculen, dus hun formules kunnen worden geschreven als respectievelijk O 2, N 2, H 2, F 2, Cl 2, Br 2 en I 2. Zoals je kunt zien, kunnen eenvoudige stoffen dezelfde naam hebben als de elementen waaruit ze bestaan. Daarom is het noodzakelijk om duidelijk onderscheid te maken tussen situaties waarin we praten over over een chemisch element, en wanneer over een eenvoudige stof.

Vaak hebben eenvoudige stoffen geen moleculaire, maar een atomaire structuur. In dergelijke stoffen kunnen atomen verbindingen met elkaar vormen verschillende types, die later in detail zal worden besproken. Stoffen met een vergelijkbare structuur zijn alle metalen, bijvoorbeeld ijzer, koper, nikkel, evenals enkele niet-metalen - diamant, silicium, grafiet, enz. Deze stoffen worden meestal niet alleen gekenmerkt door het samenvallen van de naam van het chemische element met de naam van de daardoor gevormde stof, maar ook door de identieke registratie van de formule van de stof en de aanduiding van het chemische element. De chemische elementen ijzer, koper en silicium, genaamd Fe, Cu en Si, vormen bijvoorbeeld eenvoudige stoffen waarvan de formules respectievelijk Fe, Cu en Si zijn. Er is ook een kleine groep eenvoudige stoffen die bestaat uit geïsoleerde atomen die op geen enkele manier met elkaar verbonden zijn. Dergelijke stoffen zijn gassen, die vanwege hun extreem lage chemische activiteit edelgassen worden genoemd. Deze omvatten helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), radon (Rn).

Omdat er slechts ongeveer 500 eenvoudige stoffen bekend zijn, volgt de logische conclusie dat veel chemische elementen worden gekenmerkt door een fenomeen dat allotropie wordt genoemd.

Allotropie is een fenomeen waarbij één chemisch element meerdere eenvoudige stoffen kan vormen. Verschillend chemische substanties gevormd door één chemisch element worden allotrope modificaties of allotropen genoemd.

Het chemische element zuurstof kan bijvoorbeeld twee eenvoudige stoffen vormen, waarvan er één de naam heeft van het chemische element: zuurstof. Zuurstof als stof bestaat uit diatomische moleculen, d.w.z. de formule is O 2. Het is deze verbinding die deel uitmaakt van de lucht die we nodig hebben voor het leven. Een andere allotrope modificatie van zuurstof is het triatomische gas ozon, waarvan de formule O 3 is. Ondanks het feit dat zowel ozon als zuurstof door hetzelfde chemische element worden gevormd, is hun chemisch gedrag heel verschillend: ozon is veel actiever dan zuurstof in reacties met dezelfde stoffen. Bovendien verschillen deze stoffen qua fysische eigenschappen van elkaar, althans vanwege het feit dat het molecuulgewicht van ozon 1,5 keer groter is dan dat van zuurstof. Dit leidt ertoe dat de dichtheid in gasvormige toestand ook 1,5 keer groter is.

Veel chemische elementen hebben de neiging allotrope modificaties te vormen die qua structurele kenmerken van elkaar verschillen kristal rooster. In Figuur 5 kun je bijvoorbeeld schematische afbeeldingen zien van fragmenten van de kristalroosters van diamant en grafiet, dit zijn allotrope modificaties van koolstof.

Figuur 5. Fragmenten van kristalroosters van diamant (a) en grafiet (b)

Daarnaast kan koolstof ook een moleculaire structuur hebben: een dergelijke structuur wordt waargenomen in een soort stof als fullerenen. Stoffen van dit type worden gevormd door bolvormige koolstofmoleculen. Figuur 6 toont ter vergelijking 3D-modellen van een c60-fullereenmolecuul en een voetbal. Let op hun interessante overeenkomsten.

Figuur 6. C60-fullereenmolecuul (a) en voetbal(B)

Complexe stoffen zijn stoffen die bestaan ​​uit atomen van verschillende elementen. Ze kunnen, net als eenvoudige stoffen, een moleculaire en niet-moleculaire structuur hebben. Het niet-moleculaire type structuur van complexe stoffen kan diverser zijn dan die van eenvoudige stoffen. Alle complexe chemische stoffen kunnen worden verkregen door directe interactie van eenvoudige stoffen of door een reeks van hun interacties met elkaar. Het is belangrijk om één feit te beseffen, namelijk dat de eigenschappen van complexe stoffen, zowel fysisch als chemisch, heel anders zijn dan de eigenschappen van de eenvoudige stoffen waaruit ze zijn verkregen. Bijvoorbeeld, zout, dat het NaCl-forum heeft en kleurloze transparante kristallen is, kan worden verkregen door de interactie van natrium, een metaal met eigenschappen die kenmerkend zijn voor metalen (glans en elektrische geleidbaarheid), met chloor Cl 2, een geelgroen gas.

Zwavelzuur H 2 SO 4 kan worden gevormd door een reeks opeenvolgende transformaties van eenvoudige stoffen - waterstof H 2, zwavel S en zuurstof O 2. Waterstof is een gas dat lichter is dan lucht en dat explosieve mengsels vormt met lucht; zwavel is een vaste stof. gele kleur, in staat om te verbranden, en zuurstof is een gas dat iets zwaarder is dan lucht en waarin veel stoffen kunnen branden. Zwavelzuur, dat uit deze eenvoudige stoffen kan worden gewonnen, is een zware olieachtige vloeistof met sterke waterverwijderende eigenschappen, waardoor het veel stoffen van organische oorsprong verkoolt.

Uiteraard zijn er naast individuele chemicaliën ook mengsels daarvan. Voornamelijk mengsels verschillende stoffen de wereld om ons heen wordt gevormd: metaallegeringen, voedsel, dranken, diverse materialen, waaruit de objecten om ons heen zijn gemaakt.

De lucht die we inademen bestaat bijvoorbeeld voornamelijk uit stikstof N2 (78%), zuurstof (21%), wat van vitaal belang is voor ons, en de resterende 1% bestaat uit onzuiverheden van andere gassen ( kooldioxide edelgassen, enz.).

Mengsels van stoffen zijn onderverdeeld in homogeen en heterogeen. Homogene mengsels zijn mengsels die geen fasegrenzen hebben. Homogene mengsels zijn een mengsel van alcohol en water, metaallegeringen, een oplossing van zout en suiker in water, mengsels van gassen, enz. Heterogene mengsels zijn die mengsels die een fasegrens hebben. Mengsels van dit type omvatten een mengsel van zand en water, suiker en zout, een mengsel van olie en water, enz.

De stoffen waaruit mengsels bestaan, worden componenten genoemd.

Mengsels van eenvoudige stoffen behouden, in tegenstelling tot chemische verbindingen die uit deze eenvoudige stoffen kunnen worden verkregen, de eigenschappen van elke component.

Over atomen en chemische elementen

Er is niets anders in de natuur

noch hier noch daar, in de diepten van de ruimte:

alles - van kleine zandkorrels tot planeten -

bestaat uit verenigde elementen.

S. P. Shchipachev, “Mendelejev lezen.”

In de scheikunde, behalve termen "atoom" En "molecuul" het concept wordt vaak gebruikt "element". Wat hebben deze concepten gemeen en waarin verschillen ze?

Chemish element – dit zijn atomen van hetzelfde type . Alle waterstofatomen zijn dus bijvoorbeeld het element waterstof; alle zuurstof- en kwikatomen zijn respectievelijk de elementen zuurstof en kwik.

Momenteel zijn er meer dan 107 soorten atomen bekend, dat wil zeggen meer dan 107 chemische elementen. Het is noodzakelijk om onderscheid te maken tussen de concepten “chemisch element”, “atoom” en “eenvoudige substantie”

Eenvoudige en complexe stoffen

Volgens hun elementaire samenstelling onderscheiden ze zich eenvoudige stoffen, bestaande uit atomen van één element (H 2, O 2, Cl 2, P 4, Na, Cu, Au), en complexe stoffen, bestaande uit atomen van verschillende elementen (H 2 O, NH 3, OF 2, H 2 SO 4, MgCl 2, K 2 SO 4).

Momenteel zijn er 115 chemische elementen bekend, die ongeveer 500 eenvoudige stoffen vormen.

Inheems goud is een eenvoudige substantie.

Het vermogen van één element om te bestaan ​​in de vorm van verschillende eenvoudige stoffen met verschillende eigenschappen wordt genoemd allotropie Het element zuurstof O heeft bijvoorbeeld twee allotrope vormen: dizuurstof O 2 en ozon O 3 met verschillende aantallen atomen in de moleculen.

Allotrope vormen van het element koolstof C - diamant en grafiet - verschillen in de structuur van hun kristallen.Er zijn andere redenen voor allotropie.

chemische bestanddelen bijvoorbeeld kwik(II)oxide HgO (verkregen door atomen van eenvoudige stoffen te combineren - kwik Hg en zuurstof O 2), natriumbromide (verkregen door atomen van eenvoudige stoffen te combineren - natrium Na en broom Br 2).

Dus laten we het bovenstaande samenvatten. Er zijn twee soorten materiemoleculen:

1. Eenvoudig– de moleculen van dergelijke stoffen bestaan ​​uit atomen van hetzelfde type. Bij chemische reacties kunnen ze niet ontleden tot verschillende eenvoudigere stoffen.

2. Complex- moleculen van dergelijke stoffen bestaan ​​uit atomen verschillende soorten. Bij chemische reacties kunnen ze ontleden tot eenvoudiger stoffen.

Het verschil tussen de concepten ‘chemisch element’ en ‘eenvoudige substantie’

Maak onderscheid tussen concepten "chemish element" En “eenvoudige stof” mogelijk door de eigenschappen van eenvoudige en complexe stoffen te vergelijken. Een eenvoudige stof bijvoorbeeld - zuurstof– een kleurloos gas dat nodig is om te ademen en de verbranding te ondersteunen. Het kleinste deeltje van de eenvoudige stof zuurstof is een molecuul dat uit twee atomen bestaat. Zuurstof zit ook in koolmonoxide ( koolmonoxide) en water. Water en koolmonoxide bevatten echter chemisch gebonden zuurstof, die niet de eigenschappen van een eenvoudige stof heeft; het kan met name niet voor de ademhaling worden gebruikt. Vissen ademen bijvoorbeeld geen chemisch gebonden zuurstof in, die deel uitmaakt van het watermolecuul, maar de daarin opgeloste vrije zuurstof. Daarom, als we het hebben over de samenstelling van chemische verbindingen, moet het duidelijk zijn dat deze verbindingen geen eenvoudige stoffen bevatten, maar atomen van een bepaald type, dat wil zeggen de overeenkomstige elementen.

Wanneer complexe stoffen uiteenvallen, kunnen atomen in vrije staat vrijkomen en zich combineren om eenvoudige stoffen te vormen. Eenvoudige stoffen bestaan ​​uit atomen van één element. Het verschil tussen de begrippen “chemisch element” en “eenvoudige stof” wordt ook bevestigd door het feit dat hetzelfde element meerdere eenvoudige stoffen kan vormen. Atomen van het element zuurstof kunnen bijvoorbeeld tweeatomige zuurstofmoleculen en drieatomige ozonmoleculen vormen. Zuurstof en ozon zijn totaal verschillende eenvoudige stoffen. Dit verklaart het feit dat er veel eenvoudiger stoffen bekend zijn dan chemische elementen.

Met behulp van het concept van “chemisch element” kunnen we de volgende definitie geven aan eenvoudige en complexe stoffen:

Eenvoudige stoffen zijn stoffen die bestaan ​​uit atomen van één chemisch element.

Complexe stoffen zijn stoffen die bestaan ​​uit atomen van verschillende chemische elementen.

Het verschil tussen de concepten ‘mengsel’ en ‘chemische verbinding’

Complexe stoffen worden vaak genoemd chemische bestanddelen.

Probeer de vragen te beantwoorden:

1. Hoe verschillen mengsels qua samenstelling van chemische verbindingen?

2. Vergelijk de eigenschappen van mengsels en chemische verbindingen?

3. Op welke manieren kun je de componenten van een mengsel en een chemische verbinding scheiden?

4. Is het mogelijk om te oordelen naar uiterlijke tekenen over de vorming van een mengsel en een chemische verbinding?

Vergelijkende kenmerken van mengsels en chemicaliën

Taken voor consolidatie

I. Werk met simulatoren

II. Het probleem oplossen

№1

Hoeveel eenvoudige stoffen zijn er in een reeks formules geschreven:
H 2 O, N 2, O 3, HNO 3, P 2 O 5, S, Fe, CO 2, KOH.

№2

Beide stoffen zijn complex:

A) C (steenkool) en S (zwavel);
B) CO 2 (kooldioxide) en H 2 O (water);
B) Fe (ijzer) en CH4 (methaan);
D) H 2 SO 4 (zwavelzuur) en H 2 (waterstof).

№3

Kies de juiste stelling:
Simpele stoffen bestaan ​​uit atomen van hetzelfde type.

A) Juist

B) Onjuist

№4

Typisch voor mengsels is dat
A) Ze hebben een constante samenstelling;
B) Stoffen in het “mengsel” behouden hun individuele eigenschappen niet;
C) Stoffen in “mengsels” kunnen worden gescheiden op basis van fysieke eigenschappen;
D) Stoffen in “mengsels” kunnen worden gescheiden door middel van een chemische reactie.

№5

Typisch voor “chemische verbindingen” zijn:
A) Variabele samenstelling;
B) Stoffen die zich in een “chemische verbinding” bevinden, kunnen met fysieke middelen worden gescheiden;
C) De vorming van een chemische verbinding kan worden beoordeeld aan de hand van de tekenen van chemische reacties;
D) Permanente samenstelling.

№6

Over welk geval hebben we het? klier wat dacht je van chemish element?
A) IJzer is een metaal dat wordt aangetrokken door een magneet;
B) IJzer maakt deel uit van roest;
C) IJzer wordt gekenmerkt door een metaalachtige glans;
D) IJzersulfide bevat één ijzeratoom.

№7

In welk geval hebben we het over zuurstof als een eenvoudige stof?
A) Zuurstof is een gas dat de ademhaling en verbranding ondersteunt;
B) Vissen ademen zuurstof opgelost in water in;
C) Het zuurstofatoom maakt deel uit van het watermolecuul;
D) Zuurstof maakt deel uit van lucht.

Alles om ons heen heeft zijn eigen fysieke en chemische aard. Hoe heet een stof en welke soorten bestaan ​​er? Het is een fysieke substantie met een specifiek karakter chemische samenstelling. In het Latijn is het woord voor ‘substantie’ Substantia, dat ook vaak door wetenschappers wordt gebruikt. Waar staat het voor?

Tegenwoordig zijn er meer dan 20 miljoen verschillende stoffen bekend. Er zitten allerlei soorten gassen in de lucht, en water met mineralen en zouten in de oceaan, zeeën en rivieren. De vaste oppervlaktelaag van onze planeet bestaat uit talloze rotsen. In elk levend organisme zijn een groot aantal verschillende stoffen aanwezig.

Algemene concepten

In de moderne scheikunde wordt een stof gedefinieerd als een stof met rustmassa. Het bestaat uit elementaire deeltjes of quasideeltjes. Een integraal kenmerk van elke stof is de massa. In de regel met relatief lage dichtheden en temperaturen worden elementaire deeltjes als elektronen, neutronen en protonen het vaakst aangetroffen in de samenstelling ervan. De laatste twee vormen atoomkernen. Al deze elementaire deeltjes vormen stoffen zoals moleculen en kristallen. In de kern bestaat hun atomaire materie (atomen) uit elektronen, protonen en neutronen.

Vanuit biologisch oogpunt is ‘materie’ het concept van materie dat de weefsels van alle organismen vormt. Het maakt deel uit van de organellen die in cellen worden aangetroffen. In algemene zin is ‘substantie’ de vorm van materie waaruit alle fysieke lichamen worden gevormd.

Eigenschappen van materie

De eigenschappen van een stof zijn een reeks objectieve kenmerken die de individualiteit bepalen. Ze maken het mogelijk de ene stof van de andere te onderscheiden. Het meest karakteristieke fysisch-chemische kenmerken stoffen:

Dikte;

Kook- en smeltpunten;

Thermodynamische kenmerken;

Chemische eigenschappen;

Kristalstructuurwaarden.

Alle vermelde parameters zijn onveranderlijke constanten. Omdat alle stoffen van elkaar verschillen, hebben ze bepaalde kenmerken.Wat wordt met dit concept bedoeld? De eigenschappen van een stof zijn de kenmerken ervan die worden bepaald door meting of observatie, zonder deze in een andere stof te transformeren. De belangrijkste daarvan zijn:

Staat van aggregatie;

Kleur en glans;

Aanwezigheid van geur;

Onoplosbaarheid of oplosbaarheid in water;

Smelt- en kookpunten;

Dikte;

Elektrische geleiding;

Warmtegeleiding;

Hardheid;

Breekbaarheid;

Plastic.

Het wordt ook gekenmerkt door een fysieke eigenschap als vorm. Kleur, smaak, geur worden visueel en met behulp van de zintuigen bepaald. Zo een fysieke parameters, zoals dichtheid, smelt- en kookpunten, en elektrische geleidbaarheid worden berekend met behulp van verschillende metingen. Informatie over de fysische eigenschappen van de meeste stoffen wordt gepresenteerd in speciale naslagwerken. Ze zijn afhankelijk van de aggregatietoestand van de stof. De dichtheden van water, ijs en stoom zijn dus totaal verschillend. Zuurstof in gasvormige toestand is kleurloos, maar in vloeibare toestand heeft het een blauwe tint. Door verschillen in fysische eigenschappen kunnen veel stoffen worden onderscheiden. Koper is dus het enige metaal dat een roodachtige tint heeft. Heeft alleen zoute smaak. Om een ​​stof te identificeren, is het in de meeste gevallen noodzakelijk om rekening te houden met verschillende bekende eigenschappen ervan.

Relatie van concepten

Veel mensen verwarren de begrippen ‘chemisch element’, ‘atoom’, ‘eenvoudige substantie’. In feite verschillen ze van elkaar. Een atoom is dus een concreet concept omdat het echt bestaat. Chemisch element - abstracte (collectieve) definitie. In de natuur bestaat het alleen in de vorm van gebonden of vrije atomen. Met andere woorden, het is een eenvoudige of complexe stof. Elk chemisch element heeft zijn eigen element symbool- teken (symbool). In sommige gevallen drukt het ook de samenstelling van een eenvoudige stof uit (B, C, Zn). Maar vaak duidt dit symbool alleen een chemisch element aan. Dit wordt duidelijk aangetoond door de zuurstofformule. O is dus slechts een chemisch element, en de eenvoudige stof zuurstof wordt aangegeven met de formule O 2.

Er zijn nog meer verschillen tussen deze concepten. Het is noodzakelijk om onderscheid te maken tussen de kenmerken (eigenschappen) van eenvoudige stoffen, die een verzameling deeltjes zijn, en een chemisch element, dat een atoom van een bepaald type is. Er zijn bepaalde verschillen in de namen. Meestal is de aanduiding van een chemisch element en een eenvoudige substantie hetzelfde. Er zijn echter uitzonderingen op deze regel.

Classificatie van stoffen

Hoe wordt een stof vanuit wetenschappelijk oogpunt genoemd? Het aantal verschillende stoffen is zeer groot. Een natuurlijke substantie waarvan de definitie betrekking heeft op de natuurlijke oorsprong ervan, kan organisch of anorganisch zijn. De mens heeft geleerd veel verbindingen kunstmatig te synthetiseren. De definitie van “stof” impliceert een indeling in eenvoudige (afzonderlijke) stoffen en mengsels. De houding ten opzichte van classificatie hangt af van hoeveel ervan erin zijn opgenomen.

De definitie van een eenvoudige substantie omvat een abstract concept dat een reeks atomen betekent die met elkaar zijn verbonden volgens bepaalde fysische en chemische wetten. Desondanks is de grens tussen het mengsel en het mengsel erg vaag, omdat sommige stoffen een variabele samenstelling hebben. Er is nog geen exacte formule voor hen voorgesteld. Vanwege het feit dat voor een eenvoudige substantie alleen de uiteindelijke zuiverheid haalbaar is, blijft dit concept een abstractie. Met andere woorden, in elk van hen is er een mengsel van chemische elementen waarin één de overhand heeft. Vaak heeft de zuiverheid van een stof rechtstreeks invloed op de eigenschappen ervan. In algemene zin bestaat een eenvoudige substantie uit atomen van één chemisch element. Een molecuul zuurstofgas bevat bijvoorbeeld twee identieke atomen (O 2).

Wat wordt een complexe stof genoemd? Zo'n chemische verbinding omvat verschillende atomen waaruit de moleculen bestaan. Het wordt soms een gemengde chemische stof genoemd. Complexe stoffen zijn mengsels waarvan de moleculen worden gevormd uit atomen van twee of meer elementen. In een watermolecuul bevinden zich bijvoorbeeld één zuurstofatoom en twee waterstofatomen (H 2 O). Het concept van een complexe stof is een molecuul dat verschillende chemische elementen bevat. Er zijn veel meer van dergelijke stoffen dan eenvoudige stoffen. Ze kunnen natuurlijk of kunstmatig zijn.

Eenvoudige en waarvan het concept enigszins conventioneel is, verschillen in hun eigenschappen. Titanium wordt bijvoorbeeld pas sterk als het voor minder dan een honderdste procent is bevrijd van zuurstofatomen. Complexe en eenvoudige substantie chemische definitie wat een beetje moeilijk waar te nemen is, er kunnen twee soorten zijn: anorganisch en organisch.

Anorganische stoffen

Ze zijn allemaal anorganisch chemische bestanddelen, zonder koolstof. Tot deze groep behoren ook enkele stoffen die dit element bevatten (cyaniden, carbonaten, carbiden, koolstofoxiden en verschillende andere stoffen). Ze hebben geen skelet dat kenmerkend is voor organische stoffen. Iedereen kan een stof aan de hand van de formule benoemen dankzij het periodieke systeem van Mendelejev en een scheikundecursus op school. Ze worden allemaal aangeduid met Latijnse letters. Hoe heet de stof in dit geval? Alle anorganische stoffen zijn onderverdeeld in de volgende groepen:

Eenvoudige stoffen: metalen (Mg, Na, Ca); niet-metalen (P, S); edelgassen (He, Ar, Xe); amfotere stoffen (Al, Zn, Fe);

Complex: zouten, oxiden, zuren, hydroxiden.

Organisch materiaal

De definitie van organische stoffen is vrij eenvoudig. Deze stoffen omvatten chemische verbindingen die koolstof bevatten. Deze klasse stoffen is het meest uitgebreid. Toegegeven, er zijn uitzonderingen op deze regel. Onder organische stoffen vallen dus niet: koolstofoxiden, carbiden, carbonaten, koolzuur, cyaniden en thiocyanaten.

Het antwoord op de vraag "naam omvat hele lijn complexe verbindingen. Deze omvatten: aminen, amiden, ketonen, anhydriden, aldehyden, nitrillen, carbonzuren, organische zwavelverbindingen, koolwaterstoffen, alcoholen, ethers en esters, aminozuren.

De belangrijkste klassen van biologische organische stoffen omvatten lipiden, eiwitten, nucleïnezuren, koolhydraten. Naast koolstof bevatten ze waterstof, zuurstof, fosfor, zwavel en stikstof. Welke karaktereigenschappen op het gebied van organische stof? Hun diversiteit en verscheidenheid aan structuur wordt verklaard door de kenmerken van koolstofatomen, die in staat zijn sterke bindingen te vormen wanneer ze in ketens zijn verbonden. Dit resulteert in zeer stabiele moleculen. De koolstofatomen vormen een zigzagketen karakteristieke eigenschap organische stoffen. In dit geval heeft de structuur van moleculen rechtstreeks invloed op de chemische eigenschappen. Koolstof erin organisch materiaal kan worden gecombineerd in open en cyclische (gesloten) circuits.

Geaggregeerde staten

De definitie van ‘substantie’ in de chemie geeft geen gedetailleerd concept van de aggregatietoestand ervan. Ze verschillen in de rol die de interactie van moleculen in hun bestaan ​​​​speelt. Er zijn 3 toestanden van materie:

Een vaste stof waarin de moleculen stevig met elkaar verbonden zijn. Er ontstaat een sterke aantrekkingskracht tussen hen. In de vaste toestand kunnen de moleculen van een stof niet vrij bewegen. Ze kunnen alleen oscillerende bewegingen uitvoeren. Daarbij vaste stoffen behouden perfect hun vorm en volume.

Vloeistof, waarin de moleculen vrijer zijn en van de ene plaats naar de andere kunnen bewegen. Dankzij deze eigenschappen kan elke vloeistof de vorm van een vat aannemen en stromen.

Gasvormig, waarbij de elementaire deeltjes van een substantie vrij en chaotisch bewegen. De moleculaire bindingen in deze toestand zijn zo zwak dat ze ver uit elkaar kunnen liggen. In gasvormige toestand is de stof in staat grote volumes te vullen.

Met water als voorbeeld is het heel gemakkelijk om het verschil tussen ijs, vloeistof en stoom te begrijpen. Al deze aggregatietoestanden hebben geen betrekking op de individuele kenmerken van een chemische stof. Ze komen alleen overeen met de bestaanstoestanden van een substantie die afhankelijk zijn van externe fysieke omstandigheden. Daarom kan het teken vloeistof niet ondubbelzinnig aan water worden toegeschreven. Wanneer het verandert externe omstandigheden Veel chemische stoffen veranderen van de ene aggregatietoestand in de andere. Tijdens dit proces worden tussenliggende (borderline) typen ontdekt. De bekendste hiervan is de amorfe toestand die glazig wordt genoemd. Deze definitie van "substantie" in de chemie houdt verband met de structuur ervan (vertaald uit het Grieks amorphos - vormloos).

In de natuurkunde wordt een andere aggregatietoestand overwogen, genaamd plasma. Het is geheel of gedeeltelijk geïoniseerd en wordt gekenmerkt door dezelfde dichtheid van negatieve en positieve ladingen. Met andere woorden: plasma is elektrisch neutraal. Deze toestand van materie treedt alleen in het uiterste geval op hoge temperaturen. Soms bereiken ze duizenden Kelvin. In sommige eigenschappen is plasma het tegenovergestelde van gas. Deze laatste heeft een lage elektrische geleidbaarheid. Gas bestaat uit deeltjes die op elkaar lijken. Ze botsen echter zelden. Plasma heeft een hoge elektrische geleidbaarheid. Het bestaat uit elementaire deeltjes die verschillen in elektrische lading. Ze communiceren voortdurend met elkaar.

Er zijn ook tussentoestanden van materie, zoals polymeer (zeer elastisch). Door de aanwezigheid van deze overgangsvormen gebruiken specialisten het begrip ‘fase’ vaak breder. Onder bepaalde omstandigheden, die heel anders zijn dan gewone, transformeren sommige stoffen in speciale toestanden, bijvoorbeeld supergeleidend en supervloeibaar.

Kristallen

Kristallen zijn vaste stoffen die van nature de vorm hebben van regelmatige veelvlakken. Het is gebaseerd op hun interne structuur en hangt af van de rangschikking van de samenstellende atomen, moleculen en ionen. In de scheikunde wordt het een kristalrooster genoemd. Deze structuur is voor elke stof individueel en is dus een van de belangrijkste fysisch-chemische parameters.

De afstanden tussen de deeltjes waaruit de kristallen bestaan, worden roosterparameters genoemd. Ze worden bepaald met behulp van fysieke methoden voor structurele analyse. Het is niet ongebruikelijk dat vaste stoffen meer dan één kristalroostervorm hebben. Dergelijke structuren worden polymorfe modificaties genoemd. Van de eenvoudige stoffen komen rhombische en monokliene vormen veel voor. Dergelijke stoffen omvatten grafiet, diamant en zwavel, dit zijn hexagonale en kubieke modificaties van koolstof. Deze vorm Het wordt ook waargenomen in complexe stoffen zoals kwarts, cristobaliet en tridymiet, dit zijn modificaties van siliciumdioxide.

Substantie als vorm van materie

Ondanks het feit dat de concepten ‘substantie’ en ‘materie’ qua betekenis zeer dicht bij elkaar liggen, zijn ze niet volledig gelijkwaardig. Dit wordt door veel wetenschappers bevestigd. Wanneer de term ‘materie’ wordt genoemd, betekent dit dus meestal de ruwe, inerte en dode realiteit, onderworpen aan de dominantie van mechanische wetten. De definitie van ‘substantie’ wordt meer begrepen als een materiaal dat door zijn vorm het idee van vitaliteit en vorm oproept.

Tegenwoordig beschouwen wetenschappers materie als een objectieve realiteit die in de ruimte bestaat en in de tijd verandert. Het kan in twee vormen worden gepresenteerd:

De eerste heeft een golfkarakter. Deze omvatten gewichtloosheid, doorlaatbaarheid en continuïteit. Het kan reizen met de snelheid van het licht.

De tweede is corpusculair en heeft een rustmassa. Het bestaat uit elementaire deeltjes die verschillen in hun lokalisatie. Het is slecht doorlaatbaar of ondoordringbaar en kan niet met de snelheid van het licht reizen.

De eerste bestaansvorm van materie wordt veld genoemd, en de tweede substantie. Ze hebben veel gemeen, omdat zelfs elektronen de eigenschappen van een deeltje en een golf hebben. Ze manifesteren zich op microkosmosniveau. Daarom is de indeling in vakgebied en inhoud erg handig.

Eenheid van materie en veld

Wetenschappers hebben al lang vastgesteld dat hoe massiever en groter het elementaire deeltje van een substantie is, hoe scherper de individualiteit en begrenzing ervan tot uitdrukking komt. Tegelijkertijd wordt de tegenstelling tussen materie en het veld, die wordt gekenmerkt door continuïteit, duidelijker zichtbaar. Hoe kleiner de elementaire deeltjes van een stof, hoe kleiner de massa ervan. In dit geval wordt het moeilijker om het te contrasteren met het veld. In verschillende microgolven verliest het over het algemeen zijn betekenis, omdat verschillende elementaire deeltjes quanta worden geëxciteerd door toestanden van verschillende velden (elektromagnetisch - fotonen, nucleair - mesonen).

De eenheid van materie en veld en de afwezigheid van een duidelijke grens daartussen komt tot uiting in het feit dat onder bepaalde omstandigheden deeltjes ontstaan ​​als gevolg van het veld, en in andere gevallen - omgekeerd. Een duidelijk voorbeeld Dit kan te wijten zijn aan een fenomeen als annihilatie (het fenomeen van transformatie van elementaire deeltjes). Elk materieel lichaam is een stabiel geheel, mogelijk gemaakt door de verbinding van de elementen door middel van velden.

Stoffen kunnen bestaan ​​uit atomen van één of verschillende chemische elementen. Op basis hiervan zijn alle stoffen onderverdeeld in eenvoudig en complex.

Stoffen bestaande uit atomen van één chemisch element worden eenvoudig genoemd. Eenvoudige stoffen worden onderverdeeld in metalen (gevormd door metaalatomen: Na, K, Ca, Mg) en niet-metalen (gevormd door niet-metaalatomen H2, N2, O2, Cl2, F2, S, P, Si) volgens hun fysische en chemische eigenschappen.

Stoffen die bestaan ​​uit atomen van verschillende chemische elementen worden complexe stoffen genoemd. Naar de hoofdklassen van complex anorganische stoffen omvatten oxiden, basen, zuren en zouten.

Oxiden zijn binaire verbindingen (verbindingen bestaande uit twee chemische elementen), waaronder het element zuurstof in de -2 oxidatietoestand.
Oxiden zijn onderverdeeld in basisch, amfoteer, zuur en niet-zoutvormend:
1. Basische oxiden worden gevormd door typische metaalatomen en zuurstofatomen. Bijvoorbeeld Na2O, CaO, LiO. Ze komen overeen met hydroxiden - basen.
2. Amfotere oxiden worden gevormd door overgangsmetaalatomen en zuurstofatomen. Bijvoorbeeld BeO, ZnO, Al2O3. Ze komen overeen met amfotere hydroxiden.
3. Zure oxiden worden gevormd door niet-metaalatomen en zuurstofatomen. Bijvoorbeeld CO2, SiO2, N2O3, NO2, N2O5, P2O3, P2O5, SO2, SO3, Cl2O7, enz. Ze komen overeen met hydroxiden - zuren.
4. Niet-zoutvormende oxiden worden gevormd door niet-metaalatomen en zuurstof. Niet-zoutvormende oxiden omvatten 4 oxiden: CO, SiO, N2O, NO.

Basen zijn verbindingen die een metaal- (of ammonium) kation en een of meer hydroxylgroepen bevatten. Bijvoorbeeld NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH.
Er wordt speciale nadruk gelegd op oplosbare basen, die alkaliën worden genoemd. Deze omvatten hydroxiden van alkali- en aardalkalimetalen.
Op basis van het aantal hydroxylgroepen worden basen verdeeld in één-, twee- en driezuurgroepen.

Amfotere hydroxiden worden gevormd door beryllium-, zink- of aluminiumkationen en hydroxydanionen: Be(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3.

Zuren zijn verbindingen die waterstofkationen en anionen van een zuurresidu bevatten. Afhankelijk van het aantal waterstofkationen zijn zuren verdeeld in één-, twee- en drie-basisch. Op basis van de aanwezigheid van zuurstof in het zuurresidu worden zuren verdeeld in zuurstofvrij en zuurstofhoudend.
HF - fluorwaterstofzuur (of fluorwaterstofzuur).
HCl - zoutzuur (of zoutzuur).
HBr - waterstofbromide
HI - waterstofjodidezuur
H2S - hydrosulfidezuur
HNO3 - salpeterzuur (komt overeen met zuuroxide N2O5)
HNO2 - salpeterigzuur (komt overeen met zuuroxide N2O3)
H2SO4 - zwavelzuur (komt overeen met zuuroxide SO3)
H2SO3 - zwaveligzuur (komt overeen met zuuroxide SO2)
H2CO3 - koolzuur (komt overeen met zuuroxide CO2)
H2SiO3 - kiezelzuur (overeenkomend met zuuroxide SiO2)
H3PO4 - fosforzuur (komt overeen met zuuroxide P2O5).

Zouten zijn verbindingen die een metaal- (of ammonium-) kation en een zuurresidu-anion bevatten.
Volgens hun samenstelling zijn zuren onderverdeeld in:
1. Medium - bestaat uit een metaalkation en een zuurresidu - dit is het product van de volledige vervanging van de waterstofatomen van het zuur door metaal- (of ammonium-) kationen. Bijvoorbeeld Na2SO4, K3PO4.
Zouten van fluorwaterstofzuur - fluoriden,
zouten van zoutzuur - chloriden,
zouten van waterstofbromide - bromiden,
zouten van waterstofjodide - jodiden,
zouten van hydrosulfidezuur - sulfiden,
zout salpeterzuur- nitraten,
zouten van salpeterigzuur - nitrieten,
zouten van zwavelzuur - sulfaten,
zouten van zwavelig zuur - sulfieten,
zouten van koolzuur - carbonaten,
kiezelzuurzouten - silicaten,
zouten van fosforzuur - fosfaten.
2. Zure zouten - bestaan ​​uit een metaal- (of ammonium-) kation, waterstofkation(en) en een zuurresidu-anion - dit is het product van onvolledige vervanging van de waterstofatomen van het zuur door metaalkationen. Zure zouten kunnen alleen dibasische en tribasische zuren vormen. Het voorvoegsel hydro- (of digdro) wordt toegevoegd aan de naam van het zout. Bijvoorbeeld NaHSO4 (natriumwaterstofsulfaat), KH2PO4 (kaliumdiwaterstoffosfaat).
3. Basische zouten - bestaan ​​uit een metaalkation (of ammonium), een hydroxydanion en een anion van een zuur residu - dit is het product van onvolledige vervanging van de hydroxylgroepen van de base door zure residuen. Basische zouten kunnen alleen twee- en driezuurbasen vormen. Het voorvoegsel hydroxo- wordt toegevoegd aan de naam van het zout. (CuOH)2CO3 is bijvoorbeeld koper(II)hydroxycarbonaat.

De wereld om ons heen is materieel. Er zijn twee soorten materie: substantie en veld. Het object van de chemie is een stof (inclusief de invloed van verschillende velden op de stof - geluid, magnetisch, elektromagnetisch, enz.)

Materie is alles dat rustmassa heeft (dat wil zeggen wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van massa wanneer het niet beweegt). Dus hoewel de rustmassa van één elektron (de massa van een niet-bewegend elektron) erg klein is - ongeveer 10 -27 g, is zelfs één elektron materie.

Stof bestaat in drie aggregatietoestanden: gasvormig, vloeibaar en vast. Er is een andere toestand van materie: plasma (er is bijvoorbeeld plasma in onweersbuien en bolbliksem), maar in schoolcursus Plasmachemie wordt bijna niet overwogen.

Stoffen kunnen puur, heel puur zijn (bijvoorbeeld nodig om glasvezel te maken), ze kunnen merkbare hoeveelheden onzuiverheden bevatten, of het kunnen mengsels zijn.

Alle stoffen bestaan ​​uit kleine deeltjes die atomen worden genoemd. Stoffen bestaande uit atomen van hetzelfde type(van atomen van één element), worden eenvoudig genoemd(Bijvoorbeeld, houtskool, zuurstof, stikstof, zilver, enz.). Stoffen die atomen van verschillende onderling verbonden elementen bevatten, worden complex genoemd.

Als een stof (bijvoorbeeld lucht) twee of groter aantal eenvoudige stoffen, en hun atomen zijn niet met elkaar verbonden, dan wordt er geen sprake van een complexe stof, maar van een mengsel van eenvoudige stoffen. Het aantal eenvoudige stoffen is relatief klein (ongeveer vijfhonderd), maar het aantal complexe stoffen is enorm. Tot op heden zijn tientallen miljoenen verschillende complexe stoffen bekend.

Chemische transformaties

Stoffen kunnen met elkaar interageren, waardoor er nieuwe stoffen ontstaan. Dergelijke transformaties worden genoemd chemisch. Een eenvoudige stof, steenkool, heeft bijvoorbeeld een wisselwerking (chemici zeggen dat het reageert) met een andere eenvoudige stof, zuurstof, wat resulteert in de vorming van een complexe stof, kooldioxide, waarin de koolstof- en zuurstofatomen met elkaar verbonden zijn. Dergelijke transformaties van de ene stof in de andere worden chemisch genoemd. Chemische transformaties zijn chemische reacties. Dus wanneer suiker in de lucht wordt verwarmd, verandert een complexe zoete substantie - sucrose (waar suiker van is gemaakt) - in een eenvoudige substantie - steenkool en een complexe substantie - water.

Scheikunde bestudeert de transformatie van de ene stof in de andere. De taak van de scheikunde is om erachter te komen met welke stoffen een bepaalde stof onder bepaalde omstandigheden kan interageren (reageren) en wat er wordt gevormd. Daarnaast is het belangrijk om uit te vinden onder welke omstandigheden een bepaalde transformatie kan plaatsvinden en de gewenste stof kan worden verkregen.

Fysische eigenschappen van stoffen

Elke stof wordt gekenmerkt door een reeks fysieke en chemische eigenschappen. Fysische eigenschappen zijn eigenschappen die kunnen worden gekarakteriseerd met behulp van fysieke instrumenten. Met behulp van een thermometer kunt u bijvoorbeeld het smelt- en kookpunt van water bepalen. Door fysieke methoden kan het vermogen van een stof om te geleiden karakteriseren elektriciteit, bepaal de dichtheid van een stof, de hardheid ervan, enz. Tijdens fysische processen blijven stoffen onveranderd van samenstelling.

De fysische eigenschappen van stoffen zijn onderverdeeld in telbare (degenen die kunnen worden gekarakteriseerd met behulp van bepaalde fysieke instrumenten op basis van aantal, bijvoorbeeld door de dichtheid, smelt- en kookpunten, oplosbaarheid in water, enz. aan te geven) en ontelbare (degenen die niet kunnen worden gekarakteriseerd door aantal of is erg moeilijk - zoals kleur, geur, smaak, enz.).

Chemische eigenschappen van stoffen

De chemische eigenschappen van een stof zijn een reeks informatie over welke andere stoffen en onder welke omstandigheden een bepaalde stof chemische interacties aangaat. De belangrijkste taak van de chemie is het identificeren van de chemische eigenschappen van stoffen.

Bij chemische transformaties zijn de kleinste deeltjes van stoffen betrokken: atomen. Tijdens chemische transformaties worden uit sommige stoffen andere stoffen gevormd en verdwijnen de oorspronkelijke stoffen en worden in hun plaats nieuwe stoffen (reactieproducten) gevormd. A atomen bij iedereen chemische transformaties blijven behouden. Hun herschikking vindt plaats; tijdens chemische transformaties worden oude bindingen tussen atomen vernietigd en ontstaan ​​er nieuwe bindingen.

Chemish element

Het aantal verschillende stoffen is enorm (en elk heeft zijn eigen fysische en chemische eigenschappen). Atomen die van elkaar verschillen in hun belangrijkste kenmerken in de omgeving om ons heen materiele wereld relatief klein - ongeveer honderd. Elk type atoom heeft zijn eigen chemische element. Een chemisch element is een verzameling atomen met dezelfde of vergelijkbare kenmerken. In de natuur komen ongeveer 90 verschillende chemische elementen voor. Tot nu toe hebben natuurkundigen geleerd nieuwe soorten atomen te creëren die niet op aarde voorkomen. Dergelijke atomen (en dienovereenkomstig dergelijke chemische elementen) worden kunstmatige (in het Engels door de mens gemaakte elementen) genoemd. Tot nu toe zijn er meer dan twintig kunstmatig verkregen elementen gesynthetiseerd.

Elk element heeft Latijnse naam en een teken van één of twee letters. In de Russischtalige chemische literatuur zijn er geen duidelijke regels voor de uitspraak van symbolen van chemische elementen. Sommigen spreken het zo uit: ze noemen het element in het Russisch (symbolen van natrium, magnesium, enz.), anderen - in Latijnse letters (symbolen van koolstof, fosfor, zwavel), anderen - hoe de naam van het element klinkt in het Latijn (ijzer, zilver, goud, kwik). Meestal spreken we het symbool van het element waterstof H uit zoals deze letter in het Frans wordt uitgesproken.

Vergelijking de belangrijkste kenmerken chemische elementen en eenvoudige stoffen worden in de onderstaande tabel gegeven. Eén element kan overeenkomen met meerdere eenvoudige stoffen (het fenomeen allotropie: koolstof, zuurstof, enz.), of misschien slechts één (argon en andere inerte gassen).