W poprzednim rozdziale powiedziano, że nie tylko atomy jednego pierwiastka chemicznego, ale także atomy różnych pierwiastków mogą tworzyć ze sobą wiązania. Substancje utworzone przez atomy jednego pierwiastka chemicznego nazywane są substancjami prostymi, a substancje utworzone przez atomy różnych pierwiastków chemicznych nazywane są substancjami złożonymi. Niektóre proste substancje mają strukturę molekularną, tj. składają się z cząsteczek. Na przykład substancje takie jak tlen, azot, wodór, fluor, chlor, brom i jod mają strukturę molekularną. Każda z tych substancji jest utworzona przez cząsteczki dwuatomowe, więc ich wzory można zapisać odpowiednio jako O 2, N 2, H 2, F 2, Cl 2, Br 2 i I 2. Jak widać, proste substancje mogą mieć taką samą nazwę jak pierwiastki, które je tworzą. Dlatego ważne jest, aby wyraźnie rozróżnić sytuacje, w których rozmawiamy o pierwiastku chemicznym, a kiedy o prostej substancji.

Często proste substancje nie mają struktury molekularnej, ale atomowej. W takich substancjach atomy mogą tworzyć ze sobą wiązania różne rodzaje, który zostanie szczegółowo omówiony nieco później. Substancjami o tej strukturze są wszystkie metale, na przykład żelazo, miedź, nikiel, a także niektóre niemetale - diament, krzem, grafit itp. W przypadku tych substancji nie tylko nazwa pierwiastka chemicznego pokrywa się z nazwą utworzonej przez niego substancji, ale także wzór substancji i oznaczenie pierwiastka chemicznego są identyczne. Na przykład pierwiastki chemiczne żelazo, miedź i krzem, które mają oznaczenia Fe, Cu i Si, tworzą proste substancje, których wzory to odpowiednio Fe, Cu i Si. Istnieje również niewielka grupa substancji prostych, składających się z różnych atomów, nie połączonych w żaden sposób. Takimi substancjami są gazy, które ze względu na wyjątkowo niską aktywność chemiczną nazywane są szlachetnymi. Należą do nich hel (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), ksenon (Xe), radon (Rn).

Ponieważ znanych jest tylko około 500 prostych substancji, logiczne jest, że wiele pierwiastków chemicznych charakteryzuje zjawisko zwane alotropią.

Alotropia to zjawisko, w którym jeden pierwiastek chemiczny może utworzyć kilka prostych substancji. Różny substancje chemiczne, utworzone przez jeden pierwiastek chemiczny, nazywane są modyfikacjami alotropowymi lub alotropami.

Na przykład pierwiastek chemiczny tlen może tworzyć dwie proste substancje, z których jedna ma nazwę pierwiastka chemicznego - tlenu. Tlen jako substancja składa się z cząsteczek dwuatomowych, tj. jego formuła to O 2 . To właśnie ten związek jest częścią niezbędnego nam powietrza. Inną odmianą alotropową tlenu jest trójatomowy gaz ozonowy, którego formuła to O 3 . Pomimo faktu, że zarówno ozon, jak i tlen są tworzone przez ten sam pierwiastek chemiczny, ich zachowanie chemiczne jest bardzo różne: ozon jest znacznie bardziej aktywny niż tlen w reakcjach z tymi samymi substancjami. Ponadto substancje te różnią się między sobą właściwościami fizycznymi, choćby ze względu na fakt, że masa cząsteczkowa ozonu jest 1,5 razy większa niż tlenu. Prowadzi to do tego, że jego gęstość w stanie gazowym jest również 1,5 razy większa.

Wiele pierwiastków chemicznych ma tendencję do tworzenia modyfikacji alotropowych, które różnią się między sobą cechami strukturalnymi. sieci krystalicznej. Na przykład na rysunku 5 można zobaczyć schematyczne przedstawienia fragmentów sieci krystalicznych diamentu i grafitu, które są alotropowymi modyfikacjami węgla.

Rycina 5. Fragmenty sieci krystalicznych diamentu (a) i grafitu (b)

Ponadto węgiel może mieć również strukturę molekularną: taką strukturę obserwuje się w tego rodzaju substancjach, jak fulereny. Substancje tego typu zbudowane są z kulistych cząsteczek węgla. Rysunek 6 przedstawia modele 3D cząsteczki fulerenu c60 i piłki nożnej dla porównania. Zwróć uwagę na ich interesujące podobieństwo.

Rysunek 6. Cząsteczka fulerenu C60 (a) i piłka nożna(B)

Związki to substancje zbudowane z atomów różnych pierwiastków. Podobnie jak proste substancje mogą mieć strukturę molekularną i niemolekularną. Niemolekularny typ struktury złożonych substancji może być bardziej zróżnicowany niż w przypadku prostych. Wszelkie złożone substancje chemiczne można uzyskać albo przez bezpośrednie oddziaływanie prostych substancji, albo przez sekwencję ich wzajemnych oddziaływań. Ważne jest, aby zdawać sobie sprawę z jednego faktu, a mianowicie, że właściwości substancji złożonych, zarówno fizycznych, jak i chemicznych, bardzo różnią się od właściwości substancji prostych, z których pochodzą. Na przykład, sól, który ma forum NaCl i jest bezbarwnym przezroczystym kryształem, można otrzymać w reakcji sodu, który jest metalem o właściwościach charakterystycznych dla metali (połysk i przewodność elektryczna), z chlorem Cl 2, żółto-zielonym gazem.

Kwas siarkowy H 2 SO 4 może powstać w wyniku szeregu następujących po sobie przemian z substancji prostych - wodoru H 2 , siarki S i tlenu O 2 . Wodór jest gazem lżejszym od powietrza, tworzącym z powietrzem mieszaniny wybuchowe, siarka jest ciałem stałym żółty kolor, zdolny do spalania, oraz tlen, gaz nieco cięższy od powietrza, w którym może palić się wiele substancji. Kwas siarkowy, który można otrzymać z tych prostych substancji, jest ciężką oleistą cieczą o silnych właściwościach odwadniających, dzięki czemu zwęgla wiele substancji pochodzenia organicznego.

Oczywiście oprócz pojedynczych chemikaliów istnieją również ich mieszaniny. Głównie mieszanki różne substancje ukształtowały otaczający nas świat: stopy metali, żywność, napoje, różne materiały które tworzą otaczające nas obiekty.

Na przykład powietrze, którym oddychamy, składa się głównie z azotu N 2 (78%), niezbędnego nam tlenu (21%), a pozostały 1% to zanieczyszczenia innymi gazami ( dwutlenek węgla, gazy szlachetne itp.).

Mieszaniny substancji dzielą się na jednorodne i niejednorodne. Mieszaniny jednorodne to takie mieszaniny, które nie mają granic fazowych. Mieszaniny jednorodne to mieszanina alkoholu i wody, stopów metali, roztworu soli i cukru w ​​wodzie, mieszanin gazów itp. Mieszaniny heterogeniczne to takie mieszaniny, które mają granicę faz. Mieszaniny tego typu obejmują mieszaninę piasku i wody, cukru i soli, mieszaninę oleju i wody itp.

Substancje tworzące mieszaniny nazywane są składnikami.

Mieszaniny prostych substancji, w przeciwieństwie do związków chemicznych, które można otrzymać z tych prostych substancji, zachowują właściwości każdego składnika.

O atomach i pierwiastkach chemicznych

W naturze nie ma nic innego

ani tu, ani tam, w głębi kosmosu:

wszystko - od małych ziarenek piasku po planety -

elementów składa się z jednego.

SP Shchipachev, „Czytanie Mendelejewa”.

W chemii oprócz terminów "atom" I "cząsteczka" pojęcie jest często używane "element". Co jest wspólne i czym różnią się te pojęcia?

Pierwiastek chemiczny – są to atomy tego samego typu . Na przykład wszystkie atomy wodoru są pierwiastkiem wodoru; wszystkie atomy tlenu i rtęci są odpowiednio pierwiastkami tlenu i rtęci.

Obecnie znanych jest ponad 107 rodzajów atomów, czyli ponad 107 pierwiastków chemicznych. Konieczne jest rozróżnienie pojęć „pierwiastek chemiczny”, „atom” i „substancja prosta”

Substancje proste i złożone

Wyróżnia się je według składu pierwiastkowego proste substancje, składający się z atomów jednego pierwiastka (H 2, O 2, Cl 2, P 4, Na, Cu, Au) oraz złożone substancje, składający się z atomów różnych pierwiastków (H 2 O, NH 3, OF 2, H 2 SO 4, MgCl 2, K 2 SO 4).

Obecnie znanych jest 115 pierwiastków chemicznych, które tworzą około 500 prostych substancji.

Rodzime złoto jest prostą substancją.

Nazywa się zdolność jednego pierwiastka do istnienia w postaci różnych prostych substancji różniących się właściwościami alotropia.Na przykład pierwiastek tlen O ma dwie formy alotropowe - ditlen O 2 i ozon O 3 o różnej liczbie atomów w cząsteczkach.

Formy alotropowe pierwiastka węgla C - diament i grafit - różnią się budową kryształów.Istnieją inne przyczyny alotropii.

związki chemiczne na przykład tlenek rtęci (II) HgO (otrzymywany przez łączenie atomów prostych substancji - rtęci Hg i tlenu O 2), bromek sodu (otrzymywany przez łączenie atomów prostych substancji - sodu Na i bromu Br 2).

Podsumujmy więc powyższe. Cząsteczki materii są dwojakiego rodzaju:

1. Prosty Cząsteczki takich substancji składają się z atomów tego samego typu. W reakcjach chemicznych nie mogą rozkładać się z utworzeniem kilku prostszych substancji.

2. Złożony- cząsteczki takich substancji składają się z atomów różnego rodzaju. W reakcjach chemicznych mogą rozkładać się, tworząc prostsze substancje.

Różnica między pojęciami „pierwiastek chemiczny” i „substancja prosta”

Rozróżnij pojęcia "pierwiastek chemiczny" I „prosta substancja” przy porównywaniu właściwości substancji prostych i złożonych. Na przykład prosta substancja tlen- bezbarwny gaz niezbędny do oddychania, wspomagający spalanie. Najmniejsza cząsteczka prostej substancji tlenu to cząsteczka składająca się z dwóch atomów. Tlen jest również zawarty w tlenku węgla ( tlenek węgla) i woda. Jednak w skład wody i tlenku węgla wchodzi chemicznie związany tlen, który nie ma właściwości prostej substancji, w szczególności nie może być używany do oddychania. Na przykład ryby nie oddychają chemicznie związanym tlenem, który jest częścią cząsteczki wody, ale wolnym, rozpuszczonym w niej. Dlatego jeśli chodzi o skład jakichkolwiek związków chemicznych, należy rozumieć, że związki te nie obejmują prostych substancji, ale atomy określonego rodzaju, czyli odpowiadające im pierwiastki.

Kiedy złożone substancje ulegają rozkładowi, atomy mogą zostać uwolnione w stanie wolnym i połączyć się, tworząc proste substancje. Proste substancje składają się z atomów jednego pierwiastka. Różnicę między pojęciami „pierwiastek chemiczny” i „substancja prosta” potwierdza również fakt, że jeden i ten sam pierwiastek może tworzyć kilka substancji prostych. Na przykład atomy pierwiastka tlenu mogą tworzyć dwuatomowe cząsteczki tlenu i trójatomowe cząsteczki ozonu. Tlen i ozon to zupełnie różne proste substancje. To wyjaśnia fakt, że znane są znacznie prostsze substancje niż pierwiastki chemiczne.

Używając pojęcia „pierwiastek chemiczny”, możemy podać następującą definicję substancji prostych i złożonych:

Substancje proste to substancje, które składają się z atomów jednego pierwiastka chemicznego.

Substancje, które składają się z atomów różnych pierwiastków chemicznych, nazywane są złożonymi.

Różnica między pojęciami „mieszanina” i „związek chemiczny”

Związki są często nazywane związki chemiczne.

Spróbuj odpowiedzieć na pytania:

1. Jaka jest różnica w składzie mieszaniny od związków chemicznych?

2. Porównywać właściwości mieszanin i związków chemicznych?

3. W jaki sposób można podzielić mieszaninę i związek chemiczny na składniki składowe?

4. Czy można sądzić znaki zewnętrzne o powstawaniu mieszaniny i związku chemicznego?

Charakterystyka porównawcza mieszanin i substancji chemicznych

Zadania do naprawy

I. Praca z maszynami

II. Rozwiąż zadanie

№1

Ile prostych substancji jest zapisanych w serii wzorów:
H2O, N2, O3, HNO3, P2O5, S, Fe, CO2, KOH.

№2

Obie substancje są złożone:

A) C (węgiel) i S (siarka);
B) CO2 (dwutlenek węgla) i H2O (woda);
B) Fe (żelazo) i CH4 (metan);
D) H2SO4 (kwas siarkowy) i H2 (wodór).

№3

Wybierz poprawne stwierdzenie:
Proste substancje składają się z atomów tego samego typu.

A) racja

B) Fałsz

№4

Mieszanki charakteryzują się
A) mają stały skład;
B) Substancje w „mieszaninie” nie zachowują swoich indywidualnych właściwości;
C) Substancje w „mieszaninach” można rozdzielić na podstawie właściwości fizycznych;
D) Substancje w „mieszaninach” można rozdzielić na drodze reakcji chemicznej.

№5

Dla „związków chemicznych” charakterystyczne są:
A) Zmienny skład;
B) Substancje wchodzące w skład „związku chemicznego” można rozdzielić środkami fizycznymi;
C) Tworzenie związku chemicznego można ocenić na podstawie oznak reakcji chemicznych;
D) trwały skład.

№6

W jakim przypadku chodzi gruczoł Co powiesz na pierwiastek chemiczny?
A) Żelazo to metal przyciągany przez magnes;
B) Żelazo jest częścią składu rdzy;
C) Żelazo ma metaliczny połysk;
D) Siarczek żelaza zawiera jeden atom żelaza.

№7

W jakim przypadku chodzi o tlen jako substancję prostą?
A) Tlen jest gazem wspomagającym oddychanie i spalanie;
B) Ryby oddychają tlenem rozpuszczonym w wodzie;
C) Atom tlenu jest częścią cząsteczki wody;
D) W powietrzu obecny jest tlen.

Wszystko, co nas otacza, ma swoją fizyczną i chemiczną naturę. Jak nazywa się substancja i jakie jej rodzaje istnieją? Jest to substancja fizyczna, która ma określony skład chemiczny. W języku łacińskim słowo „substancja” oznacza termin Substantia, który jest również często używany przez naukowców. Co to reprezentuje?

Do tej pory znanych jest ponad 20 milionów różnych substancji. W powietrzu, w oceanach, morzach i rzekach znajdują się wszelkiego rodzaju gazy - woda z minerałami i solami. Stała warstwa powierzchniowa naszej planety składa się z wielu skały. W każdym żywym organizmie występuje ogromna liczba różnych substancji.

Pojęcia ogólne

We współczesnej chemii substancja, której definicja jest rozumiana jako posiadająca masę spoczynkową. Składa się z cząstek elementarnych lub kwazicząstek. Integralną cechą każdej substancji jest jej masa. Z reguły w porównaniu niskie gęstości i temperatury w jej składzie najczęściej znajdują się cząstki elementarne, takie jak elektrony, neutrony i protony. Te dwa ostatnie tworzą jądra atomowe. Wszystkie te cząstki elementarne tworzą takie substancje, jak cząsteczki i kryształy. Zasadniczo ich substancja atomowa (atomy) składa się z elektronów, protonów i neutronów.

Z punktu widzenia biologii „substancja” to pojęcie materii, która tworzy tkanki dowolnych organizmów. Jest częścią organelli znajdujących się w komórkach. W ogólnym sensie „substancja” jest formą materii, z której utworzone są wszystkie ciała fizyczne.

Właściwości materii

Właściwości substancji nazywane są zbiorem obiektywnych cech, które określają indywidualność. Pozwalają odróżnić jedną substancję od drugiej. Najbardziej charakterystyczny właściwości fizykochemiczne Substancje:

Gęstość;

Punkty wrzenia i topnienia;

charakterystyki termodynamiczne;

Właściwości chemiczne;

Wartości struktury krystalicznej.

Wszystkie wymienione parametry są niezmiennymi stałymi. Ponieważ wszystkie substancje różnią się od siebie, mają pewne cechy.Co oznacza to pojęcie? Właściwości substancji to jej cechy, określone przez pomiar lub obserwację, bez przekształcania jej w inną substancję. Najważniejsze z nich to:

Stan skupienia;

Kolor i połysk;

Obecność zapachu;

Nierozpuszczalność lub rozpuszczalność w wodzie;

temperatura topnienia i wrzenia;

Gęstość;

przewodnictwo elektryczne;

Przewodność cieplna;

Twardość;

kruchość;

Plastikowy.

Charakteryzuje się również taką właściwością fizyczną jak kształt. Kolor, smak, zapach określa się wizualnie i za pomocą zmysłów. Taki parametry fizyczne podobnie jak gęstość, temperatura topnienia i temperatura wrzenia, przewodność elektryczną oblicza się za pomocą różnych pomiarów. Informacje o właściwościach fizycznych większości substancji są przedstawione w specjalnych podręcznikach. Zależą one od stanu skupienia substancji. Tak więc gęstość wody, lodu i pary jest zupełnie inna. Tlen jest bezbarwny w stanie gazowym, ale niebieski w stanie ciekłym. Ze względu na różnice we właściwościach fizycznych można wyróżnić wiele substancji. Tak więc miedź jest jedynym metalem, który ma czerwonawy odcień. Ma tylko słony smak. W większości przypadków w celu zdefiniowania substancji konieczne jest uwzględnienie kilku jej znanych właściwości.

Związek pojęć

Wiele osób myli pojęcia „pierwiastek chemiczny”, „atom”, „prosta substancja”. W rzeczywistości różnią się od siebie. Tak więc atom jest konkretną koncepcją, ponieważ naprawdę istnieje. Pierwiastek chemiczny - definicja abstrakcyjna (zbiorowa). W naturze istnieje tylko w postaci związanych lub wolnych atomów. Innymi słowy, jest to substancja prosta lub złożona. Każdy pierwiastek chemiczny ma swój własny symbol- znak (symbol). W niektórych przypadkach wyraża również skład prostej substancji (B, C, Zn). Ale często ten symbol oznacza tylko pierwiastek chemiczny. Wyraźnie pokazuje to wzór tlenu. Więc O jest tylko pierwiastkiem chemicznym, a prosta substancja tlen jest oznaczona wzorem O 2.

Istnieją inne różnice między tymi pojęciami. Konieczne jest rozróżnienie cech (właściwości) substancji prostych, będących zbiorem cząstek, od pierwiastka chemicznego, jakim jest atom określonego typu. Istnieją również pewne różnice w nazwach. Najczęściej oznaczenie pierwiastka chemicznego i prostej substancji jest takie samo. Istnieją jednak wyjątki od tej reguły.

Klasyfikacja substancji

Co nazywa się substancją z punktu widzenia nauki? Liczba różnych substancji jest bardzo duża. Substancja naturalna, której definicja związana jest z jej naturalnym pochodzeniem, może być organiczna lub nieorganiczna. Człowiek nauczył się sztucznie syntetyzować wiele związków. Definicja „substancji” implikuje podział na proste (pojedyncze) substancje i mieszaniny. Stosunek do klasyfikacji zależy od tego, ile z nich jest w niej zawartych.

Definicja prostej substancji rozumie abstrakcyjne pojęcie, które oznacza zestaw atomów połączonych ze sobą zgodnie z pewnymi prawami fizycznymi i chemicznymi. Mimo to granica między nim a mieszaniną jest bardzo niejasna, ponieważ niektóre substancje mają zmienny skład. Dla nich nawet dokładna formuła nie jest jeszcze oferowana. Ze względu na to, że dla prostej substancji możliwa jest jedynie jej ostateczna czystość, pojęcie to pozostaje abstrakcją. Innymi słowy, w każdym z nich występuje mieszanina pierwiastków chemicznych, w której dominuje jeden. Często czystość substancji bezpośrednio wpływa na jej właściwości. W ogólnym sensie prosta substancja zbudowana jest z atomów jednego pierwiastka chemicznego. Na przykład cząsteczka gazowego tlenu zawiera 2 identyczne atomy (O 2).

Co to jest substancja złożona? Taki związek chemiczny zawiera różne atomy, które tworzą cząsteczkę. Czasami określa się go jako mieszaną substancję chemiczną. Substancje złożone to mieszaniny, których cząsteczki składają się z atomów dwóch lub więcej pierwiastków. Na przykład w cząsteczce wody jest jeden atom tlenu i 2 atomy wodoru (H2O). Pojęcie złożonej substancji odpowiada cząsteczce zawierającej różne pierwiastki chemiczne. Takich substancji jest znacznie więcej niż prostych. Mogą być naturalne i sztuczne.

Proste, których koncepcja jest do pewnego stopnia warunkowa, różnią się właściwościami. Na przykład tytan staje się mocny tylko wtedy, gdy jest wolny od atomów tlenu do mniej niż jednej setnej procenta. Złożona i prosta sprawa definicja chemiczna co jest nieco trudne do zauważenia, może być dwojakiego rodzaju: nieorganiczne i organiczne.

substancje nieorganiczne

Wszystkie są nieorganiczne związki chemiczne nie zawierające węgla. Do tej grupy zalicza się również niektóre substancje zawierające ten pierwiastek (cyjanki, węglany, węgliki, tlenki węgla i kilka innych substancji). Nie mają szkieletu charakterystycznego dla substancji organicznych. Każdy może nazwać substancję zgodnie ze wzorem dzięki układowi okresowemu Mendelejewa i szkolnemu kursowi chemii. Wszystkie są oznaczone literami łacińskimi. Jak nazywa się substancja w tym przypadku? Wszystkie substancje nieorganiczne dzielą się na następujące grupy:

Substancje proste: metale (Mg, Na, Ca); niemetale (P, S); gazy szlachetne (He, Ar, Xe); substancje amfoteryczne (Al, Zn, Fe);

Kompleks: sole, tlenki, kwasy, wodorotlenki.

materia organiczna

Definicja materii organicznej jest dość prosta. Substancje te obejmują związki chemiczne zawierające węgiel. Ta klasa substancji jest najbardziej obszerna. To prawda, że ​​istnieją wyjątki od tej reguły. Zatem do substancji organicznych nie zalicza się: tlenków węgla, węglików, węglanów, kwasu węglowego, cyjanków i tiocyjanianów.

Odpowiedź na pytanie „nazwa zawiera cała linia złożone połączenia. Należą do nich: aminy, amidy, ketony, bezwodniki, aldehydy, nitryle, kwasy karboksylowe, związki siarkoorganiczne, węglowodory, alkohole, etery i estry, aminokwasy.

Główne klasy biologicznych substancji organicznych obejmują lipidy, białka, kwasy nukleinowe, węglowodany. Oprócz węgla mają w swoim składzie wodór, tlen, fosfor, siarkę, azot. Który cechy charakteru w materii organicznej? Ich różnorodność i różnorodność struktury tłumaczy się osobliwościami atomów węgla, które są w stanie tworzyć silne wiązania, gdy są połączone w łańcuchy. Powoduje to bardzo stabilne cząsteczki. Atomy węgla tworzą łańcuch zygzakowaty, tj charakterystyczna cecha substancje organiczne. W tym przypadku struktura cząsteczek wpływa bezpośrednio na właściwości chemiczne. Węgiel w materia organiczna można łączyć w obwody otwarte i cykliczne (zamknięte).

Stany zagregowane

Definicja „substancji” w chemii nie daje szczegółowego pojęcia jej stanu skupienia. Różnią się one rolą, jaką w ich istnieniu odgrywa oddziaływanie cząsteczek. Są 3 stany skupienia:

Ciało stałe, w którym cząsteczki są ściśle połączone. Istnieje między nimi silne przyciąganie. W stanie stałym cząsteczki substancji nie mogą się swobodnie poruszać. Mogą wykonywać tylko ruchy oscylacyjne. A tym samym ciała stałe doskonale zachowują swój kształt i objętość.

Ciecz, w której cząsteczki są bardziej swobodne i mogą przemieszczać się z miejsca na miejsce. Dzięki tym właściwościom każda ciecz może przybrać formę naczynia i płynąć.

Gazowy, w którym elementarne cząstki materii poruszają się swobodnie i losowo. Wiązania molekularne w tym stanie są tak słabe, że mogą być daleko od siebie. W stanie gazowym substancja jest w stanie wypełnić duże objętości.

Używając wody jako przykładu, bardzo łatwo jest zrozumieć różnicę między lodem, cieczą i parą. Wszystkie te stany skupienia nie należą do indywidualnych cech substancji chemicznej. Odpowiadają one jedynie stanom istnienia substancji, które zależą od zewnętrznych warunków fizycznych. Dlatego nie można jednoznacznie przypisać wodzie atrybutu cieczy. Kiedy to się zmienia warunki zewnętrzne wiele substancji chemicznych przechodzi z jednego stanu skupienia w inny. Podczas tego procesu odkrywane są typy pośrednie (graniczne). Najbardziej znanym z nich jest stan amorficzny, zwany szklistym. Taka definicja „substancji” w chemii jest związana z jej strukturą (przetłumaczona z greckiego amorphos - bezkształtna).

W fizyce rozważany jest jeszcze jeden stan skupienia, zwany plazmą. Jest całkowicie lub częściowo zjonizowany i charakteryzuje się taką samą gęstością ładunków ujemnych i dodatnich. Innymi słowy: plazma jest elektrycznie obojętna. Ten stan materii występuje tylko na granicy wysokie temperatury. Czasami osiągają tysiące kelwinów. W niektórych swoich właściwościach plazma jest przeciwieństwem gazu. Ten ostatni ma niską przewodność elektryczną. Gaz składa się z cząsteczek, które są do siebie podobne. Spotykają się jednak rzadko. Plazma ma wysoką przewodność elektryczną. Składa się z cząstek elementarnych, które różnią się ładunkiem elektrycznym. Nieustannie wchodzą ze sobą w interakcję.

Istnieją również takie stany pośrednie materii, jak polimer (wysoce elastyczny). W związku z występowaniem tych form przejściowych specjaliści często szerzej posługują się pojęciem „fazy”. W pewnych warunkach, zupełnie odmiennych od zwykłych, niektóre substancje przechodzą w specjalne stany, na przykład nadprzewodzący i nadciekły.

kryształy

Kryształy to ciała stałe, które mają naturalny kształt regularnych wielościanów. Opiera się na ich strukturze wewnętrznej i zależy od ułożenia wchodzących w jej skład atomów, cząsteczek i jonów. W chemii nazywa się to siecią krystaliczną. Taka budowa jest indywidualna dla każdej substancji, dlatego jest jednym z głównych parametrów fizykochemicznych.

Odległości między cząstkami tworzącymi kryształy nazywane są parametrami sieci. Wyznacza się je za pomocą fizycznych metod analizy strukturalnej. Nierzadko zdarza się, że ciała stałe mają więcej niż jedną formę sieci krystalicznej. Takie struktury nazywane są modyfikacjami polimorficznymi. Wśród prostych substancji powszechne są formy rombowe i jednoskośne. Takie substancje obejmują grafit, diament, siarkę, które są sześciokątnymi i sześciennymi modyfikacjami węgla. Ten formularz obserwuje się w substancjach złożonych, takich jak kwarc, krystobalit, trydymit, które są modyfikacjami dwutlenku krzemu.

Substancja jako forma materii

Pomimo faktu, że pojęcia „substancji” i „materii” są bardzo zbliżone w swoim znaczeniu, nie są one całkowicie równoważne. Tak twierdzi wielu naukowców. Mówiąc więc „materia” najczęściej mają na myśli szorstką, bezwładną i martwą rzeczywistość, podlegającą dominacji praw mechaniki. Definicja „substancji” jest bardziej rozumiana jako materiał, który ze względu na swój kształt przywołuje ideę przydatności do życia i formy.

Dziś naukowcy uważają materię za obiektywną rzeczywistość istniejącą w przestrzeni i zmieniającą się w czasie. Można go przedstawić w dwóch formach:

Pierwszy ma charakter falowy. Obejmuje nieważkość, przepuszczalność, ciągłość. Może podróżować z prędkością światła.

Drugi jest korpuskularny i ma masę spoczynkową. Składa się z cząstek elementarnych różniących się lokalizacją. Jest trudno przepuszczalny lub nieprzenikalny i nie może rozprzestrzeniać się z prędkością światła.

Pierwsza forma istnienia materii nazywana jest polem, a druga – substancją. Mają ze sobą wiele wspólnego, bo nawet elektrony mają właściwości cząstki i fali. Pojawiają się na poziomie mikrokosmosu. Dlatego podział na dziedzinę i substancję jest bardzo wygodny.

Jedność materii i pola

Naukowcy od dawna ustalili, że im bardziej masywna i większa jest elementarna cząstka materii, tym ostrzejsza jest jej indywidualność i rozgraniczenie. Jednocześnie wyraźniej widoczny jest kontrast między materią a polem, które cechuje ciągłość. Im mniejsze cząstki elementarne substancji, tym mniejsza jest jej masa. W takim przypadku skontrastowanie go z polem staje się trudniejsze. W różnych mikrofalach generalnie traci to sens, ponieważ różne cząstki elementarne są kwantowo wzbudzane przez stany różnych pól (elektromagnetyczne - fotony, jądrowe - mezony).

Jedność materii i pola oraz brak wyraźnej granicy między nimi wyraża się w tym, że w pewnych warunkach cząstki powstają z powodu pola, aw innych przypadkach - odwrotnie. dobry przykład może temu służyć takie zjawisko jak anihilacja (zjawisko transformacji cząstek elementarnych). Każde ciało materialne jest stabilną całością, możliwą dzięki połączeniu jego elementów poprzez pola.

Substancje mogą składać się z atomów tych samych lub różnych pierwiastków chemicznych. Na tej podstawie wszystkie substancje dzielą się na proste i złożone.

Substancje składające się z atomów jednego pierwiastka chemicznego nazywane są prostymi. Substancje proste dzielą się na metale (zbudowane z atomów metali: Na, K, Ca, Mg) i niemetale (zbudowane z atomów niemetali H2, N2, O2, Cl2, F2, S, P, Si) według ich fizyczne i chemiczne właściwości.

Substancje składające się z atomów różnych pierwiastków chemicznych nazywane są substancjami złożonymi. Do głównych klas złożonych substancje nieorganiczne obejmują tlenki, zasady, kwasy i sole.

Tlenki to związki dwuskładnikowe (związki składające się z dwóch pierwiastków chemicznych), do których należy pierwiastek tlen na stopniu utlenienia -2.
Tlenki dzielą się na zasadowe, amfoteryczne, kwaśne i niesolotwórcze:
1. Podstawowe tlenki tworzą typowe atomy metali i atomy tlenu. Na przykład Na2O, CaO, LiO. Odpowiadają wodorotlenkom - zasadom.
2. Tlenki amfoteryczne powstają z atomów metali przejściowych i atomów tlenu. Na przykład BeO, ZnO, Al2O3. Odpowiadają wodorotlenkom amfoterycznym.
3. Tlenki kwasowe powstają z atomów niemetali i atomów tlenu. Na przykład CO2, SiO2, N2O3, NO2, N2O5, P2O3, P2O5, SO2, SO3, Cl2O7 itp. Odpowiadają wodorotlenkom - kwasom.
4. Tlenki nietworzące soli powstają z atomów niemetali i tlenu. Tlenki nietworzące soli obejmują 4 tlenki: CO, SiO, N2O, NO.

Zasady to związki zawierające kation metalu (lub amonowy) i jedną lub więcej grup hydroksylowych. Na przykład NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH.
Atrakcja rozpuszczalne zasady które nazywamy alkaliami. Należą do nich wodorotlenki metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych.
Ze względu na liczbę grup hydroksylowych zasady dzielą się na jedno-, dwu- i trójkwasowe.

Wodorotlenki amfoteryczne tworzą kationy berylu, cynku lub glinu oraz aniony wodorotlenkowe: Be(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3.

Kwasy to związki zawierające kationy wodoru i aniony reszty kwasowej. W zależności od liczby kationów wodorowych kwasy dzielą się na jedno-, dwu- i trójzasadowe. W zależności od obecności tlenu w pozostałości kwasowej, kwasy dzielą się na beztlenowe i zawierające tlen.
HF - kwas fluorowodorowy (lub fluorowodorowy).
HCl - kwas solny (lub chlorowodorowy).
HBr - kwas bromowodorowy
HI - kwas jodowodorowy
H2S - kwas siarkowodorowy
HNO3 - kwas azotowy (odpowiada kwaśnemu tlenkowi N2O5)
HNO2 - kwas azotawy (odpowiada kwaśnemu tlenkowi N2O3)
H2SO4 - kwas siarkowy (odpowiada kwaśnemu tlenkowi SO3)
H2SO3 - kwas siarkawy (odpowiada kwaśnemu tlenkowi SO2)
H2CO3 - kwas węglowy (odpowiada kwaśnemu tlenkowi CO2)
H2SiO3 - kwas krzemowy (odpowiada kwaśnemu tlenkowi SiO2)
H3PO4 - kwas fosforowy (odpowiada kwaśnemu tlenkowi P2O5).

Sole to związki zawierające kation metalu (lub amonowy) i anion reszty kwasowej.
Według składu kwasu dzielą się na:
1. Medium - składa się z kationu metalu i reszty kwasowej - jest to produkt całkowitego zastąpienia kwaśnych atomów wodoru kationami metali (lub amonowymi). Na przykład Na2SO4, K3PO4.
Sole kwasu fluorowodorowego - fluorki,
sole kwasu solnego – chlorki,
sole kwasu bromowodorowego – bromki,
sole kwasu jodowodorowego – jodki,
sole kwasu siarkowodorowego – siarczki,
sól kwas azotowy- azotany,
sole kwasu azotawego – azotyny,
sole kwasu siarkowego – siarczany,
sole kwasu siarkawego - siarczyny,
sole kwasu węglowego – węglany,
sole kwasu krzemowego – krzemiany,
sole kwasu fosforowego - fosforany.
2. Sole kwasów - składają się z kationu metalu (lub amoniaku), kationu(ów) wodoru i anionu reszty kwasowej - jest to produkt niecałkowitego zastąpienia kwaśnych atomów wodoru kationami metali. Sole kwaśne mogą tworzyć tylko kwasy dwuzasadowe i trójzasadowe. Do nazwy soli dodaje się przedrostek hydro- (lub digdro). Na przykład NaHSO4 (wodorosiarczan sodu), KH2PO4 (diwodorofosforan potasu).
3. Sole zasadowe - składają się z kationu metalu (lub amoniaku), hydroksydanionu i anionu reszty kwasowej - jest to produkt niecałkowitego zastąpienia grup hydroksylowych zasady resztami kwasowymi. Sole zasadowe mogą tworzyć tylko zasady dwu- i trójkwasowe. Do nazwy soli dodaje się przedrostek hydroksy-. Na przykład (CuOH)2CO3 to wodorowęglan miedzi (II).

Środowisko jest materialne. Materia jest dwojakiego rodzaju: substancja i pole. Przedmiotem chemii jest substancja (w tym oddziaływanie na substancję różnych pól - dźwiękowych, magnetycznych, elektromagnetycznych itp.)

Substancja - wszystko, co ma masę spoczynkową (tj. charakteryzuje się obecnością masy, gdy się nie porusza). Tak więc, chociaż masa spoczynkowa jednego elektronu (masa nieruchomego elektronu) jest bardzo mała - około 10 -27 g, ale nawet jeden elektron jest substancją.

Materia istnieje w trzech stanach skupienia - gazowym, ciekłym i stałym. Istnieje inny stan materii - plazma (na przykład w burzy i piorunach kulistych występuje plazma), ale w kurs szkolny Prawie nie bierze się pod uwagę chemii plazmy.

Substancje mogą być czyste, bardzo czyste (niezbędne np. do tworzenia światłowodów), mogą zawierać zauważalne ilości zanieczyszczeń, mogą być mieszaninami.

Wszystkie substancje składają się z maleńkich cząstek zwanych atomami. Substancje zbudowane z atomów tego samego typu(z atomów jednego pierwiastka), zwany prostym(Na przykład, węgiel drzewny, tlen, azot, srebro itp.). Substancje zawierające połączone ze sobą atomy różnych pierwiastków nazywane są złożonymi.

Jeśli substancja (na przykład powietrze) zawiera dwa lub więcej proste substancje, a ich atomy nie są ze sobą połączone, to nazywa się to nie złożonym, ale mieszaniną prostych substancji. Liczba substancji prostych jest stosunkowo niewielka (około pięciuset), podczas gdy liczba substancji złożonych jest ogromna. Do chwili obecnej znanych jest dziesiątki milionów różnych złożonych substancji.

Przemiany chemiczne

Substancje mogą wchodzić ze sobą w interakcje i powstają nowe substancje. Takie przekształcenia to tzw chemiczny. Na przykład prosta substancja węgiel oddziałuje (chemicy mówią - reaguje) z inną prostą substancją - tlenem, w wyniku czego powstaje złożona substancja - dwutlenek węgla, w którym połączone są atomy węgla i tlenu. Takie przekształcenia jednej substancji w inną nazywamy chemicznymi. Przemiany chemiczne to reakcje chemiczne. Tak więc, gdy cukier jest podgrzewany w powietrzu, złożona słodka substancja - sacharoza (z której składa się cukier) - zamienia się w prostą substancję - węgiel i złożoną substancję - wodę.

Chemia to nauka o przemianie jednej substancji w inną. Zadaniem chemii jest ustalenie, z jakimi substancjami ta lub inna substancja może wchodzić w interakcje (reagować) w danych warunkach, co powstaje w tym przypadku. Ponadto ważne jest, aby dowiedzieć się, w jakich warunkach może przebiegać ta lub inna transformacja i można uzyskać pożądaną substancję.

Właściwości fizyczne substancji

Każda substancja charakteryzuje się zestawem właściwości fizycznych i właściwości chemiczne. Właściwości fizyczne to właściwości, które można scharakteryzować za pomocą przyrządów fizycznych.. Na przykład za pomocą termometru możesz określić temperaturę topnienia i wrzenia wody. Metody fizyczne scharakteryzować zdolność substancji do przewodzenia Elektryczność, określić gęstość substancji, jej twardość itp. Podczas procesów fizycznych substancje pozostają niezmienione w składzie.

Fizyczne właściwości substancji dzielą się na policzalne (te, które można scharakteryzować za pomocą określonych urządzeń fizycznych za pomocą liczby, na przykład wskazujące gęstość, temperaturę topnienia i wrzenia, rozpuszczalność w wodzie itp.) i niezliczone (te, których nie można scharakteryzować za pomocą liczba lub bardzo trudne, takie jak kolor, zapach, smak itp.).

Właściwości chemiczne substancji

Właściwości chemiczne substancji to zbiór informacji o tym, jakie inne substancje iw jakich warunkach dana substancja wchodzi w interakcje chemiczne.. Najważniejszym zadaniem chemii jest określenie właściwości chemicznych substancji.

Przemiany chemiczne dotyczą najmniejszych cząstek substancji - atomów. Podczas przemian chemicznych z niektórych substancji powstają inne substancje, a pierwotne substancje znikają, a zamiast nich powstają nowe substancje (produkty reakcji). A atomy w Wszystko przemiany chemiczne są zachowane. Następuje ich przegrupowanie, podczas przemian chemicznych stare wiązania między atomami ulegają zniszczeniu i powstają nowe wiązania.

Pierwiastek chemiczny

Liczba różnych substancji jest ogromna (a każda z nich ma swój własny zestaw właściwości fizycznych i chemicznych). Atomy, różniące się od siebie najważniejszymi cechami, znajdują się w otaczającym nas środowisku świat materialny stosunkowo mały - około stu. Każdy typ atomu ma swój własny pierwiastek chemiczny. Pierwiastek chemiczny to zbiór atomów o takich samych lub podobnych właściwościach.. W przyrodzie występuje około 90 różnych pierwiastków chemicznych. Do tej pory fizycy nauczyli się tworzyć nowe typy atomów, których nie ma na Ziemi. Takie atomy (i odpowiednio takie pierwiastki chemiczne) nazywane są sztucznymi (po angielsku - elementy stworzone przez człowieka). Do tej pory zsyntetyzowano ponad dwa tuziny sztucznie uzyskanych pierwiastków.

Każdy element ma Nazwa łacińska oraz znak jedno- lub dwuliterowy. W rosyjskojęzycznej literaturze chemicznej nie ma jasnych zasad wymowy symboli pierwiastków chemicznych. Niektórzy wymawiają to w ten sposób: nazywają pierwiastek po rosyjsku (symbole sodu, magnezu itp.), Inni - literami łacińskimi (symbole węgla, fosforu, siarki), inni - jak brzmi nazwa pierwiastka po łacinie ( żelazo, srebro, złoto, rtęć). Zwyczajowo wymawia się symbol pierwiastka wodoru H w taki sam sposób, jak tę literę wymawia się po francusku.

Porównanie najważniejsze cechy pierwiastki chemiczne i substancje proste podano w poniższej tabeli. Jednemu pierwiastkowi może odpowiadać kilka prostych substancji (zjawisko alotropii: węgiel, tlen itp.), a może jeden (argon i inne gazy obojętne).