Mik azok a komplex anyagok a kémiában? Egyszerű és összetett anyagok. Allotrópia. Kémiai vegyületek és keverékek

Kémia a természettudományokhoz tartozik. Tanulmányozza az anyagok összetételét, szerkezetét, tulajdonságait és átalakulásait, valamint az ezeket az átalakulásokat kísérő jelenségeket.

Anyag az anyag létezésének egyik fő formája. Az anyag, mint anyagforma, különböző összetettségű, egyedi részecskékből áll, és saját tömeggel rendelkezik, az ún.

pihenő tömeg.

1. Egyszerű és összetett anyagok. Allotrópia.

Minden anyag felosztható egyszerű És összetett .

Egyszerű anyagok egy kémiai elem atomjaiból áll, összetett - több kémiai elem atomjaiból.

Kémiai elem - ez egy bizonyos típusú atom azonos nukleáris töltéssel. Ennélfogva, atom a kémiai elem legkisebb részecskéje.

Koncepció egyszerű anyag nem azonosítható a fogalommal

kémiai elem . A kémiai elemeket az atommag bizonyos pozitív töltése, az izotóp-összetétel és a kémiai tulajdonságok jellemzik. Egy elem tulajdonságai az egyes atomjaira vonatkoznak. Egy egyszerű anyagot bizonyos sűrűség, oldhatóság, olvadás- és forráspont stb. jellemez. Ezek a tulajdonságok az atomok halmazára és különbözőre vonatkoznak egyszerű anyagok különbözőek.

Egyszerű anyag - ez a kémiai elem szabad állapotú létezési formája. Sok kémiai elem több egyszerű anyagot képez, amelyek szerkezetükben és tulajdonságaikban különböznek egymástól. Ezt a jelenséget az ún allotrópia , és az alkotó anyagok azok allotróp módosítások . Így az oxigén elem két allotróp módosulatot képez - oxigént és ózont, a szén elemet - gyémántot, grafitot, karbint, fullerént.

Az allotrópia jelenségét két ok okozza: eltérő számú atom van a molekulában (például oxigén RÓL RŐL 2 és azon RÓL RŐL 3 ) vagy különféle kristályformák képződése (például a szén a következő allotróp módosulatokat képezi: gyémánt, grafit, karabin, fullerén), a karabint 1968-ban fedezték fel (A. Sladkov, Oroszország), a fullerént pedig elméletileg 1973-ban (D Bochvar, Oroszország), 1985-ben pedig kísérletileg (G. Kroto és R. Smalley, USA).

Komplex anyagok Nem egyszerű anyagokból állnak, hanem kémiai elemekből. Így a víz részét képező hidrogént és oxigént a víz nem gázhalmazállapotú hidrogén és oxigén formájában tartalmazza jellegzetes tulajdonságaikkal, hanem elemeket - hidrogén és oxigén.

A molekulaszerkezettel rendelkező anyagok legkisebb részecskéje olyan molekula, amely megtartja Kémiai tulajdonságok ennek az anyagnak. A modern fogalmak szerint a molekulák főként folyékony és gáz halmazállapotú anyagokból állnak. A legtöbb szilárd anyag (többnyire szervetlen) nem molekulákból, hanem más részecskékből (ionokból, atomokból) áll. A sók, fém-oxidok, gyémánt, fémek stb. nem rendelkeznek molekulaszerkezettel.

1. Relatív atomtömeg

A modern kutatási módszerek lehetővé teszik rendkívül kis atomtömegek nagyobb pontosságú meghatározását. Például a hidrogénatom tömege az 1,674  10 -27 kg, szén – 1,993  10 -26 kg.

A kémiában hagyományosan nem az atomtömegek abszolút értékeit használják, hanem relatív értékeket. 1961-ben elfogadták az atomtömeg mértékegységét atomtömeg egység (rövidítve a.u.m.), ami az 1/12 egy szénizotóp atom tömegének egy része 12 VAL VEL.

A legtöbb kémiai elemnek különböző tömegű atomjai (izotópjai) vannak. Ezért relatív atomtömeg (vagy csak atomtömeg) A r egy kémiai elem értéke egyenlő az elem atomjának átlagos tömegének arányával 1/12 szénatom tömege 12 VAL VEL.

Az elemek atomtömege az A r, ahol index r– kezdőbetű angol szó relatív - relatív. Hozzászólások A r (H), A r (O) A r (C)átlag: hidrogén relatív atomtömege, oxigén relatív atomtömege, szén relatív atomtömege.

A relatív atomtömeg a kémiai elemek egyik fő jellemzője.

Az előző bekezdések anyagának tanulmányozásakor már megismerkedett néhány anyaggal. Például egy hidrogéngáz molekula a hidrogén kémiai elem két atomjából áll - H + H = H2.

Az egyszerű anyagok olyan anyagok, amelyek azonos típusú atomokat tartalmaznak

Az Ön által ismert egyszerű anyagok a következők: oxigén, grafit, kén, nitrogén, minden fém: vas, réz, alumínium, arany stb. A kén csak a kén kémiai elem atomjaiból áll, míg a grafit a szén kémiai elem atomjaiból áll.

Világos különbséget kell tenni a fogalmak között « kémiai elem» És "egyszerű dolog". Például a gyémánt és a szén nem ugyanaz. A szén kémiai elem, a gyémánt pedig egy egyszerű anyag, amelyet a szén kémiai elem alkot. BAN BEN ebben az esetben egy kémiai elemet (szén) és egy egyszerű anyagot (gyémántot) másképp neveznek. Egy kémiai elemet és a hozzá tartozó egyszerű anyagot gyakran ugyanazzal a névvel neveznek. Például az oxigén elem egy egyszerű anyagnak - oxigénnek - felel meg.

Meg kell tanulni megkülönböztetni, hogy hol beszélünk elemről és hol anyagról! Például amikor azt mondják, hogy az oxigén a víz része, arról beszélünk az oxigén elemről. Amikor azt mondják, hogy az oxigén a légzéshez szükséges gáz, akkor az egyszerű oxigénről beszélünk.

A kémiai elemek egyszerű anyagait két csoportra osztják - fémek és nem fémek.

Fémek és nemfémek gyökeresen különböznek egymástól fizikai tulajdonságok. Minden fém at normál körülmények között szilárd anyagok, a higany kivételével - az egyetlen folyékony fém . A fémek átlátszatlanok és jellegzetes fémes fényűek. A fémek képlékenyek és jól vezetik a hőt és az elektromosságot.

A nemfémek fizikai tulajdonságaikban nem hasonlítanak egymásra. Tehát a hidrogén, az oxigén, a nitrogén gázok, a szilícium, a kén, a foszfor szilárd anyagok. Az egyetlen folyékony nemfém a bróm, egy barnásvörös folyadék.

Ha konvencionális vonalat húzunk a bór kémiai elemtől az asztatin kémiai elemig, akkor hosszú változat A periódusos rendszerben a nem fémes elemek a vonal felett, alatta helyezkednek el fém. A periódusos rendszer rövid változatában ez alatt a vonal alatt nem fémes elemek találhatók, felette pedig fémes és nemfémes elemek egyaránt. Ez azt jelenti, hogy a periódusos rendszer hosszú változatával kényelmesebb meghatározni, hogy egy elem fémes vagy nem fémes. Ez a felosztás önkényes, mivel minden elem így vagy úgy fémes és nemfémes tulajdonságokkal is rendelkezik, de a legtöbb esetben ez az eloszlás megfelel a valóságnak.

Összetett anyagok és osztályozásuk

Ha az egyszerű anyagok összetétele csak egy típusú atomot tartalmaz, akkor könnyen kitalálható, hogy az összetett anyagok összetétele többféle különböző atomot tartalmaz, legalább kettőt. Példa egy összetett anyagra a víz; ismeri a kémiai képletét - H2O. A vízmolekulák kétféle atomból állnak: hidrogénből és oxigénből.

Komplex anyagok- különböző típusú atomokat tartalmazó anyagok

Végezzük el a következő kísérletet. Keverje össze a ként és a cinkport. Helyezze rá a keveréket egy fémlemezés egy fáklya segítségével felgyújtotta. A keverék meggyullad és gyorsan megég, erős lánggal. A kémiai reakció befejeződése után egy új anyag keletkezett, amely kén- és cinkatomokat tartalmazott. Ennek az anyagnak a tulajdonságai teljesen eltérnek a kiindulási anyagok - kén és cink - tulajdonságaitól.

A komplex anyagokat általában két csoportra osztják: szervetlen anyagok és származékaik, valamint szerves anyagok és származékaik. Például a kősó szervetlen anyag, a burgonyában lévő keményítő pedig szerves anyag.

Az anyagok szerkezetének típusai

Az anyagokat alkotó részecskék típusa alapján az anyagokat anyagokra osztják molekuláris és nem molekuláris szerkezet.

Az anyag különféle szerkezeti részecskéket tartalmazhat, például atomok, molekulák, ionok. Ebből következően háromféle anyag létezik: atomi, ionos és molekuláris szerkezetű anyagok. A különböző típusú szerkezetű anyagoknak lesz különféle tulajdonságok.

Atomszerkezetű anyagok

Az atomi szerkezetű anyagok példái a szén elem által alkotott anyagok: grafit és gyémánt. Ezek az anyagok csak szénatomot tartalmaznak, de ezeknek az anyagoknak a tulajdonságai nagyon eltérőek. Grafit– szürkésfekete színű, törékeny, könnyen hámló anyag. gyémánt– átlátszó, az egyik legkeményebb ásvány a bolygón. Miért különböznek egymástól az azonos típusú atomokból álló anyagok? Mindez ezen anyagok szerkezetén múlik. A grafit és a gyémánt szénatomjai egyesülnek különböző módon. Az atomi szerkezetű anyagok magas forrás- és olvadásponttal rendelkeznek, általában vízben oldhatatlanok és nem illékonyak.

Kristályrács – a kristály szerkezetének elemzésére bevezetett segédgeometriai kép

Molekulaszerkezetű anyagok

Molekulaszerkezetű anyagok– Ezek szinte mind folyadékok és a legtöbb gáznemű anyag. Vannak olyan kristályos anyagok is, amelyek kristályrácsa molekulákat tartalmaz. A víz molekuláris szerkezetű anyag. A jégnek is van molekulaszerkezete, de a folyékony víztől eltérően kristályrácsa van, ahol minden molekula szigorúan rendezett. A molekulaszerkezetű anyagok alacsony forrás- és olvadásponttal rendelkeznek, általában törékenyek és nem vezetnek elektromosságot.

Ionos szerkezetű anyagok

Az ionos szerkezetű anyagok szilárd kristályos anyagok. Az ionos vegyület például a következő só. Kémiai képlete NaCl. Amint látjuk, a NaCl ionokból áll Na+ és Cl⎺, a kristályrács bizonyos helyein (csomópontjain) váltakozva. Az ionos szerkezetű anyagok magas olvadáspontú és forráspontúak, törékenyek, általában jól oldódnak vízben és nem vezetnek elektromos áramot.

Nem szabad összetéveszteni az „atom”, a „kémiai elem” és az „egyszerű anyag” fogalmát.

• "Atom"– sajátos fogalom, hiszen az atomok valóban léteznek.
• "kémiai elem"– ez egy gyűjtőfogalom, elvont fogalom; A természetben egy kémiai elem szabad vagy kémiailag kötött atomok, azaz egyszerű és összetett anyagok formájában létezik.

A kémiai elemek és a megfelelő egyszerű anyagok nevei a legtöbb esetben megegyeznek.

Amikor egy keverék anyagáról vagy összetevőjéről beszélünk - például egy lombikot klórgázzal, bróm vizes oldatával töltenek meg, vegyünk egy darab foszfort -, akkor egy egyszerű anyagról beszélünk. Ha azt mondjuk, hogy egy klóratom 17 elektront tartalmaz, az anyag foszfort tartalmaz, a molekula két brómatomból áll, akkor kémiai elemet értünk.

Különbséget kell tenni egy egyszerű anyag (részecskegyűjtemény) tulajdonságai (jellemzői) és egy kémiai elem (egy bizonyos típusú izolált atom) tulajdonságai (jellemzői) között, lásd az alábbi táblázatot:

Az összetett anyagokat meg kell különböztetni keverékek, amelyek szintén különböző elemekből állnak.

A keverék összetevőinek mennyiségi aránya változó lehet, de a kémiai vegyületek állandó összetételűek.

Például egy pohár teába adhatsz egy kanál cukrot vagy több szacharózmolekulát. С12Н22О11 pontosan tartalmazza 12 szénatom, 22 hidrogénatom és 11 oxigénatom.

Így a vegyületek összetétele egy kémiai képlettel és az összetétellel írható le nincs keverék.

A keverék összetevői megőrzik fizikai és kémiai tulajdonságaikat. Például, ha vasport keverünk kénnel, két anyag keveréke képződik. Ebben a keverékben a kén és a vas is megőrzi tulajdonságait: a vasat mágnes vonzza, a ként pedig nem nedvesíti a víz, és a felületén lebeg.

Ha a kén és a vas reakcióba lép egymással, új vegyület keletkezik a képlettel FeS, amely nem rendelkezik sem a vas, sem a kén tulajdonságaival, de rendelkezik saját tulajdonságokkal. Kapcsolatban FeS a vas és a kén egymáshoz kötődnek, és a keverékek szétválasztására használt módszerekkel lehetetlen szétválasztani őket.

Így az anyagok több paraméter szerint osztályozhatók:

Következtetések a témában megjelent cikkből Egyszerű és összetett anyagok

• Egyszerű anyagok- olyan anyagok, amelyek azonos típusú atomokat tartalmaznak
• Az egyszerű anyagokat fémekre és nemfémekre osztják
• Komplex anyagok- különböző típusú atomokat tartalmazó anyagok
• Az összetett anyagokat a szerves és szervetlen
• Vannak atomi, molekuláris és ionos szerkezetű anyagok, tulajdonságaik eltérőek
• Kristály cella– a kristályszerkezet elemzéséhez bevezetett segédgeometriai kép

Szerves és szervetlen anyagok;
> felismerni a fémeket és nemfémeket;
> azonosítsa a fémes és nemfémes elemeket D. I. Mengyelejev periódusos rendszerében elfoglalt helyük alapján; megérteni, miért rendelkezik minden fém hasonló tulajdonságokkal.

Az atomok normál körülmények között nem létezhetnek sokáig egyedül. Képesek azonos vagy más atomokkal egyesülni, ami sokféle anyagot okoz a világon.

Az egy kémiai elem által alkotott anyagot egyszerűnek, a több elemből álló anyagot pedig komplexnek vagy kémiai vegyületnek nevezzük.

Egyszerű anyagok

Az egyszerű anyagokat felosztják fémekés nem fémek. Az egyszerű anyagok ezen osztályozását a kiváló francia tudós, A.L. Lavoisier a 18. század végén. Azokat a kémiai elemeket, amelyekből a fémek származnak, fémeknek, a nemfémeket alkotó kémiai elemeket pedig fémeknek nevezzük
nemfémes. D. I. Mengyelejev rendszerének hosszú változatában (II. véglap) szaggatott vonal határolja őket. Fém elemeket attól balra vannak; lényegesen több van belőlük, mint nem fémből.

Ez érdekes

A 13 elemből álló egyszerű anyagok - Au, Ag, Cu, Hg, Pb, Fe, Sn, Pt, S, C, Zn, Sb és As az ókorban ismertek voltak.

Mindannyian habozás nélkül megnevezhetnek több fémet (36. ábra). Különleges „fémes” fényükben különböznek más anyagoktól. Ezek az anyagok sok általános tulajdonságok.

Rizs. 36. Fémek

A fémek normál körülmények között szilárd anyagok (csak a higany folyékony), jól vezetik az elektromosságot és a hőt, és általában magasak. hőfok olvadáspont (500 °C felett).

Rizs. 37. Egyszerűsített modell belső szerkezet fém

Ezek műanyagok; kovácsolhatók és drót húzhatók belőlük.

Tulajdonságaiknak köszönhetően a fémek magabiztosan beléptek az emberek életébe. Óriási jelentőségükről a történelmi korszakok elnevezései tanúskodnak: rézkor, bronzkor, vaskor.

A fémek hasonlósága belső szerkezetüknek köszönhető.

Fémek szerkezete. A fémek kristályos anyagok. A fémekben lévő kristályok sokkal kisebbek, mint a cukor vagy a konyhasó kristályai, és szabad szemmel nem láthatók.

Molekula - elektromosan semleges részecske, amely két ill többösszekapcsolt atomok.

Mindegyik molekulában az atomok elég erősen kapcsolódnak egymáshoz, de a molekulák egy anyagban nagyon gyengén kapcsolódnak egymáshoz. Ezért a molekulaszerkezetű anyagok alacsony olvadáspontú és forráspontúak.

Az oxigén és az ózon molekuláris anyagok. Ezek egyszerű oxigén anyagok. Egy oxigénmolekula két oxigénatomot, az ózonmolekula pedig hármat tartalmaz (39. ábra).

Rizs. 39. Molekulák modelljei

Nemcsak az oxigén, hanem sok más elem is két vagy több egyszerű anyagot alkot. Ezért többszörösen több egyszerű anyag van, mint kémiai elemek.

Egyszerű anyagok nevei.

A legtöbb egyszerű anyagot a megfelelő elemekről nevezték el. Ha a nevek eltérnek, akkor a periódusos rendszerben adjuk meg az egyszerű anyag nevét a név alatt
elem (40. ábra).

Nevezze meg a Hidrogén, Lítium, Magnézium, Nitrogén elemek egyszerű anyagait!

1 A „molekula” kifejezés a latin moles (tömeg) szóból származik, a cula kicsinyítő utótag, lefordítva „kis tömeget” jelent.

Az egyszerű anyagok neveit kis betűvel írjuk a mondat belsejébe.

Rizs. 40. A periódusos rendszer cellája

Összetett anyagok (kémiai vegyületek)

A különböző kémiai elemek atomjainak kombinációja sokakat eredményez összetett anyagok(tízezerszer több van belőlük, mint egyszerűből).

Léteznek összetett, molekuláris, atomi és ionos szerkezetű anyagok. Ezért tulajdonságaik nagyon eltérőek.

A molekuláris vegyületek többnyire illékonyak és gyakran szaguk. Olvadáspontjuk és forráspontjuk lényegesen alacsonyabb, mint az atomi vagy ionos szerkezetű vegyületeké.

A molekuláris anyag a víz. Egy vízmolekula két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll (41. ábra).

Rizs. 41. Vízmolekula modell

A molekula szerkezete szén-monoxid és szén-dioxid. gázok, cukor, keményítő, alkohol, ecetsav stb. Az összetett anyagok molekuláiban lévő atomok száma változhat - két atomtól több százig, sőt több ezerig.

Egyes vegyületek atomi szerkezettel rendelkeznek.

Az egyik a kvarc ásvány, a homok fő alkotóeleme. Szilícium- és oxigénatomokat tartalmaz (42. ábra).

Rizs. 42. Atomszerkezetű vegyület (kvarc) modellje

Vannak ionos vegyületek is. Ezek a konyhasó, kréta, szóda, mész, gipsz és még sokan mások. Az asztali sókristályok pozitív töltésű nátriumionokból és negatív töltésű klórionokból állnak (43. ábra). Mindegyik ilyen ion a megfelelő atomból képződik (6. §).

Rizs. 43. Ionos vegyület modellje (étkezési só)

Ez érdekes

Molekulákban szerves vegyületek A szénatomokon kívül általában vannak hidrogénatomok is, gyakran oxigénatomok, és néha más elemek is.

Számos ellentétes töltésű ion kölcsönös vonzása okozza az ionos vegyületek létezését.

Az egy atomból képződött iont egyszerűnek, a több atomból képződött iont komplexnek nevezzük.

Pozitív töltésű egyszerű ionok léteznek fém elemek, és negatív töltésű - nem fémes elemekhez.

Összetett anyagok nevei.

A tankönyv eddig technikai vagy köznapi neveket adott az összetett anyagoknak. Ezenkívül az anyagoknak kémiai neveik is vannak. Például a konyhasó kémiai neve nátrium-klorid, a kréta pedig kalcium-karbonát. Minden ilyen név két szóból áll. Az első szó az anyagot alkotó egyik elem neve (kis betűvel írják), a második pedig egy másik elem nevéből származik.

Szerves és szervetlen anyagok.

Korábban a szerves anyagok azok az anyagok voltak, amelyek az élő szervezetekben találhatók. Ezek a fehérjék, zsírok, cukor, keményítő, vitaminok, olyan vegyületek, amelyek színt, illatot, ízt adnak a zöldségeknek és gyümölcsöknek stb.. Idővel a tudósok elkezdtek laboratóriumokban beszerezni összetételükben és tulajdonságaiban hasonló, a természetben nem létező anyagokat. Napjainkban a szerves anyagokat szénvegyületeknek nevezik (a szén-dioxid és a szén-dioxid, a kréta, a szóda és néhány más kivételével).

A legtöbb szerves vegyület égni képes, levegő hiányában hevítve elszenesednek (a szén szinte teljes egészében szénatomokból áll).

Más összetett anyagok, valamint minden egyszerű anyag a szervetlen anyagok közé tartozik. Ezek képezik az ásványvilág alapját, vagyis megtalálhatók a talajban, ásványokban, kőzetekben, levegőben és természetes vízben. Emellett szervetlen anyagok is megtalálhatók az élő szervezetekben.

Az ebben a bekezdésben szereplő anyagokat a 6. ábra foglalja össze.

2. sz. laboratóriumi kísérlet

Bevezetés az anyagokba különféle típusok

A következő anyagokat kaptad (a lehetőséget a tanár jelzi):

I. lehetőség - cukor, kalcium-karbonát (kréta), grafit, réz;
lehetőség II - paraffin, alumínium, kén, nátrium-klorid (asztali só).

Az anyagok címkével ellátott üvegekben vannak.

Gondosan vizsgálja meg az anyagokat, ügyeljen a nevükre. Azonosítson köztük egyszerű (fémek, nemfémek) és összetett anyagokat, valamint szerves és szervetlen anyagokat.

Írja be az egyes anyagok nevét a táblázatba, és adja meg a típusát a megfelelő oszlopokba írt „+” jellel.

következtetéseket

Az anyagok lehetnek egyszerűek és összetettek, szervesek és szervetlenek.

Az egyszerű anyagokat fémekre és nemfémekre, a kémiai elemeket pedig fémekre és nemfémesekre osztják.

A fémek belső szerkezetük hasonlósága miatt számos közös tulajdonsággal rendelkeznek.

A nemfémek atomokból vagy molekulákból állnak, és a fémektől eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek.

Az összetett anyagok (kémiai vegyületek) atomi, molekuláris vagy ionos szerkezetűek.

Szinte minden szénvegyület szerves anyagokhoz, a többi vegyület és egyszerű anyag pedig szervetlen anyagokhoz tartozik.

?
56. Melyik anyagot nevezzük egyszerűnek és melyiket komplexnek? Milyen típusú egyszerű anyagok léteznek, és mi a neve a megfelelő elemeknek?

57. Milyen fizikai tulajdonságok alapján lehet megkülönböztetni egy fémet a nemfémtől?

58. Határozzon meg egy molekulát! Miben különbözik egy egyszerű anyag molekulája egy összetett anyag molekulájától?
59. Töltse ki az üres helyeket a „Nitrogén” vagy a „nitrogén” szavak beszúrásával a megfelelő esetekben, és indokolja választását:
a) ... - a levegőben a legnagyobb mennyiséget tartalmazó gáz;
b) egy molekula... két atomból áll...;
c) vegyületek... a talajból jutnak be a növényekbe;
d)... vízben rosszul oldódik.

60. Töltse ki az üres helyeket az „elem”, „atom” vagy „molekula” szavak megfelelő kis- és nagybetűvel és számmal történő beszúrásával:
A)... fehér foszfor négyet tartalmaz... Foszfor;
b)... szén-dioxid van a levegőben;
c) az arany egyszerű anyag... Aurum.

Az előző fejezetben elhangzott, hogy nemcsak ugyanazon kémiai elem atomjai alkothatnak kötést egymással, hanem különböző elemek atomjai is. Az egy kémiai elem atomjai által alkotott anyagokat egyszerű anyagoknak, a különböző kémiai elemek atomjai által alkotott anyagokat pedig összetett anyagoknak nevezzük. Néhány egyszerű anyag molekulaszerkezettel rendelkezik, pl. molekulákból áll. Például az olyan anyagok, mint az oxigén, nitrogén, hidrogén, fluor, klór, bróm, jód molekulaszerkezettel rendelkeznek. Ezen anyagok mindegyikét kétatomos molekulák alkotják, így képleteik O 2, N 2, H 2, F 2, Cl 2, Br 2 és I 2 formában írhatók fel. Mint látható, az egyszerű anyagoknak ugyanaz a neve lehet, mint az őket alkotó elemeknek. Ezért világosan meg kell különböztetni azokat a helyzeteket, amikor egy kémiai elemről beszélünk, és amikor egy egyszerű anyagról.

Az egyszerű anyagok gyakran nem molekuláris, hanem atomi szerkezetűek. Az ilyen anyagokban az atomok különféle típusú kötéseket hozhatnak létre egymással, amelyekről egy kicsit később lesz szó. Hasonló szerkezetű anyagok minden fém, például vas, réz, nikkel, valamint néhány nemfém - gyémánt, szilícium, grafit stb. Ezeket az anyagokat általában nemcsak a kémiai elem nevének egybeesése az általa alkotott anyag nevével jellemzi, hanem az anyag képletének és a kémiai elem megnevezésének azonos rögzítése is. Például a vas, réz és szilícium kémiai elemek, amelyeket Fe-nek, Cu-nak és Si-nek neveznek, egyszerű anyagokat alkotnak, amelyek képlete Fe, Cu és Si. Van egy kis csoportja az egyszerű anyagoknak is, amelyek izolált atomokból állnak, amelyek semmilyen módon nem kapcsolódnak egymáshoz. Ilyen anyagok a gázok, amelyeket rendkívül alacsony kémiai aktivitásuk miatt nemesgázoknak neveznek. Ide tartozik a hélium (He), a neon (Ne), az argon (Ar), a kripton (Kr), a xenon (Xe), a radon (Rn).

Mivel csak körülbelül 500 ismert egyszerű anyag van, a logikus következtetés az, hogy sok kémiai elemre jellemző az allotrópia nevű jelenség.

Az allotrópia olyan jelenség, amikor egy kémiai elem több egyszerű anyagot képezhet. Egy kémiai elem által alkotott különböző kémiai anyagokat nevezzük allotróp módosítások vagy allotrópok.

Így például az oxigén kémiai elem két egyszerű anyagot képezhet, amelyek közül az egyik a kémiai elem neve - oxigén. Az oxigén mint anyag kétatomos molekulákból áll, azaz. képlete O 2. Ez a vegyület az élethez szükséges levegő része. Az oxigén másik allotróp módosulata a háromatomos gázózon, amelynek képlete O 3 . Annak ellenére, hogy az ózont és az oxigént is ugyanaz a kémiai elem képezi, kémiai viselkedésük nagyon eltérő: az ózon sokkal aktívabb, mint az oxigén ugyanazon anyagokkal való reakciókban. Ráadásul ezek az anyagok fizikai tulajdonságaikban is különböznek egymástól, legalábbis amiatt, hogy az ózon molekulatömege másfélszer nagyobb, mint az oxigéné. Ez arra a tényre vezet, hogy a sűrűsége gáz halmazállapotban is 1,5-szer nagyobb.

Számos kémiai elem hajlamos allotróp módosulatokat kialakítani, amelyek a kristályrács szerkezeti jellemzőiben különböznek egymástól. Így például az 5. ábrán a töredékek sematikus képei láthatók kristályrácsok gyémánt és grafit, amelyek a szén allotróp módosulatai.

5. ábra: Gyémánt (a) és grafit (b) kristályrács töredékei

Ezenkívül a szénnek molekulaszerkezete is lehet: ilyen szerkezet figyelhető meg olyan anyagoknál, mint például a fullerének. Az ilyen típusú anyagokat gömb alakú szénmolekulák képezik. A 6. ábra egy c60 fullerén molekula és egy futballlabda 3D-s modelljeit mutatja összehasonlítás céljából. Figyeld meg érdekes hasonlóságukat.

6. ábra: C60 fullerén molekula (a) és futballlabda (b)

Az összetett anyagok olyan anyagok, amelyek különböző elemek atomjaiból állnak. Az egyszerű anyagokhoz hasonlóan molekuláris és nem molekuláris szerkezetűek is lehetnek. Az összetett anyagok nem molekuláris típusú szerkezete változatosabb lehet, mint az egyszerűeké. Bármilyen összetett kémiai anyag előállítható egyszerű anyagok közvetlen kölcsönhatásával vagy egymás közötti kölcsönhatásaik sorozatával. Fontos felismerni egy tényt, mégpedig azt, hogy az összetett anyagok fizikai és kémiai tulajdonságai nagyon eltérnek azon egyszerű anyagok tulajdonságaitól, amelyekből származnak. Például a NaCl-fórummal rendelkező, színtelen, átlátszó kristályokból álló konyhai sót úgy kaphatjuk meg, hogy nátriumot, amely fémekre jellemző tulajdonságokkal (fényesség és elektromos vezetőképesség) rendelkező fém, klór Cl2-vel, egy sárgászöld gázzal reagáltatjuk.

A kénsav H 2 SO 4 egyszerű anyagokból - hidrogén H 2, kén S és oxigén O 2 - képződik. A hidrogén a levegőnél könnyebb gáz, amely levegővel robbanékony keveréket képez, a kén szilárd anyag. sárga szín, égni képes, az oxigén pedig a levegőnél valamivel nehezebb gáz, amelyben sok anyag éghet. Az ezekből az egyszerű anyagokból nyerhető kénsav erős vízelvezető tulajdonságú, nehéz olajos folyadék, melynek köszönhetően számos szerves eredetű anyagot elszenesít.

Nyilvánvaló, hogy az egyéni mellett vegyi anyagok, ezek keverékei is vannak. Főleg keverékek különféle anyagok kialakul a minket körülvevő világ: fémötvözetek, ételek, italok, különféle anyagok, amelyből a minket körülvevő tárgyak készülnek.

Például a levegő, amit belélegzünk, főként nitrogén N2-ből (78%), oxigénből (21%) áll, ami létfontosságú számunkra, a fennmaradó 1% pedig egyéb gázok szennyeződéseiből áll. szén-dioxid, nemesgázok stb.).

Az anyagok keverékeit homogénre és heterogénre osztják. Homogén keverékek azok a keverékek, amelyeknek nincs fázishatára. A homogén keverékek alkohol és víz keverékei, fémötvözetek, só és cukor vizes oldata, gázkeverékek stb. Heterogén keverékek azok a keverékek, amelyeknek fázishatára van. Az ilyen típusú keverékek közé tartozik a homok és víz keveréke, a cukor és a só keveréke, az olaj és a víz keveréke stb.

A keverékeket alkotó anyagokat komponenseknek nevezzük.

Az egyszerű anyagok keverékei, ellentétben az ezekből az egyszerű anyagokból nyerhető kémiai vegyületekkel, megőrzik az egyes komponensek tulajdonságait.

Az atomokról és a kémiai elemekről

A természetben nincs más

se itt, se ott, a világűr mélyén:

mindent - a kis homokszemektől a bolygókig -

egységes elemekből áll.

S. P. Shchipachev: Mengyelejevet olvasni.

A kémiában, kivéve a kifejezéseket "atom"És "molekula" gyakran használják a fogalmat "elem". Mi a közös ezekben a fogalmakban, és miben különböznek egymástól?

Kémiai elem – ezek azonos típusú atomok . Így például minden hidrogénatom a hidrogén elem; minden oxigén- és higanyatom az oxigén, illetve a higany eleme.

Jelenleg több mint 107 féle atom ismert, azaz több mint 107 kémiai elem. Különbséget kell tenni a „kémiai elem”, az „atom” és az „egyszerű anyag” fogalmai között.

Egyszerű és összetett anyagok

Elemi összetételük szerint megkülönböztethetők egyszerű anyagok, amely egy elem atomjaiból áll (H 2, O 2, Cl 2, P 4, Na, Cu, Au), és összetett anyagok, különböző elemek (H 2 O, NH 3, OF 2, H 2 SO 4, MgCl 2, K 2 SO 4) atomjaiból áll.

Jelenleg 115 kémiai elem ismeretes, amelyek mintegy 500 egyszerű anyagot alkotnak.

A natív arany egyszerű anyag.

Egy elemnek azt a képességét, hogy különféle, tulajdonságaikban eltérő egyszerű anyagok formájában létezzen, nevezzük allotrópia Például az oxigén O elemnek két allotróp formája van - dioxigén O 2 és ózon O 3, különböző számú atommal a molekulákban.

A szén C elem allotróp formái - a gyémánt és a grafit - kristályaik szerkezetében különböznek.Az allotrópiának más okai is vannak.

kémiai vegyületek például higany(II)-oxid HgO (egyszerű anyagok atomjainak - higany Hg és oxigén O 2 - kombinálásával nyerhető), nátrium-bromid (egyszerű anyagok atomjainak - nátrium Na és bróm Br 2 - kombinálásával nyerhető).

Tehát foglaljuk össze a fentieket. Kétféle anyagmolekula létezik:

1. Egyszerű– az ilyen anyagok molekulái azonos típusú atomokból állnak. Kémiai reakciókban nem bomlanak le több egyszerűbb anyaggá.

2. Összetett- az ilyen anyagok molekulái atomokból állnak különböző típusok. Kémiai reakciókban lebomlanak egyszerűbb anyagokká.

A „kémiai elem” és az „egyszerű anyag” fogalma közötti különbség

Tegyen különbséget a fogalmak között "kémiai elem"És "egyszerű anyag" egyszerű és összetett anyagok tulajdonságainak összehasonlításával lehetséges. Például egy egyszerű anyag - oxigén– a légzéshez és az égés elősegítéséhez szükséges színtelen gáz. Az egyszerű oxigén anyag legkisebb részecskéje egy molekula, amely két atomból áll. Az oxigén is benne van a szén-monoxidban ( szén-monoxid) és vizet. A víz és a szén-monoxid azonban kémiailag kötött oxigént tartalmaz, amely nem rendelkezik egy egyszerű anyag tulajdonságaival, különösen nem használható légzésre. A halak például nem kémiailag kötött oxigént lélegeznek be, amely a vízmolekula része, hanem a benne oldott szabad oxigént. Ezért, amikor bármilyen kémiai vegyület összetételéről beszélünk, meg kell érteni, hogy ezek a vegyületek nem egyszerű anyagokat tartalmaznak, hanem egy bizonyos típusú atomokat, vagyis a megfelelő elemeket.

Az összetett anyagok bomlásakor az atomok szabad állapotban szabadulhatnak fel, és egyesülhetnek egyszerű anyagokká. Az egyszerű anyagok egy elem atomjaiból állnak. A „kémiai elem” és az „egyszerű anyag” fogalmak közötti különbséget az is megerősíti, hogy ugyanaz az elem több egyszerű anyagot is képezhet. Például az oxigén elem atomjai kétatomos oxigénmolekulákat és háromatomos ózonmolekulákat képezhetnek. Az oxigén és az ózon teljesen különböző egyszerű anyagok. Ez magyarázza azt a tényt, hogy sokkal egyszerűbb anyagok ismertek, mint kémiai elemek.

A „kémiai elem” fogalmát használva a következő definíciót adhatjuk az egyszerű és összetett anyagokra:

Az egyszerű anyagok azok, amelyek egyetlen kémiai elem atomjaiból állnak.

Az összetett anyagok azok, amelyek különböző kémiai elemek atomjaiból állnak.

A „keverék” és a „kémiai vegyület” fogalma közötti különbség

Az összetett anyagokat gyakran nevezik kémiai vegyületek.

Próbálj meg válaszolni a kérdésekre:

1. Miben különböznek a keverékek összetételükben a kémiai vegyületektől?

2. Hasonlítsa össze a keverékek és kémiai vegyületek tulajdonságait?

3. Milyen módszerekkel lehet szétválasztani a keverék és a kémiai vegyület összetevőit?

4. Lehet-e úgy ítélni külső jelek keverék és kémiai vegyület keletkezéséről?

Keverékek és vegyszerek összehasonlító jellemzői

Konszolidációs feladatok

I. Munka szimulátorokkal

II. Megoldani a problémát

№1

Hány egyszerű anyag van felírva egy képletsorozatba:
H 2 O, N 2, O 3, HNO 3, P 2 O 5, S, Fe, CO 2, KOH.

№2

Mindkét anyag összetett:

A) C (szén) és S (kén);
B) CO 2 (szén-dioxid) és H 2 O (víz);
B) Fe (vas) és CH4 (metán);
D) H 2 SO 4 (kénsav) és H 2 (hidrogén).

№3

Válassza ki a helyes állítást:
Az egyszerű anyagok azonos típusú atomokból állnak.

A) Helyes

B) Helytelen

№4

A keverékekre jellemző az
A) Állandó összetételűek;
B) A „keverékben” lévő anyagok nem őrzik meg egyedi tulajdonságaikat;
C) A „keverékekben” lévő anyagok fizikai tulajdonságok alapján elválaszthatók;
D) A „keverékekben” lévő anyagok kémiai reakcióval elválaszthatók.

№5

A következő jellemzők a „kémiai vegyületekre”:
A) Változó összetétel;
B) A „kémiai vegyületben” lévő anyagok fizikai úton elválaszthatók;
C) A kémiai vegyület képződése a kémiai reakciók jelei alapján ítélhető meg;
D) Állandó összetétel.

№6

Milyen esetben beszélünk mirigy hogy szólna kémiai elem?
A) A vas egy fém, amelyet mágnes vonz;
B) A vas a rozsda része;
C) A vasat fémes csillogás jellemzi;
D) A vas-szulfid egy vasatomot tartalmaz.

№7

Milyen esetben beszélünk oxigénről, mint egyszerű anyagról?
A) Az oxigén olyan gáz, amely támogatja a légzést és az égést;
B) A halak vízben oldott oxigént lélegeznek be;
C) Az oxigénatom a vízmolekula része;
D) Az oxigén a levegő része.