Atomai yra paprastos ir sudėtingos medžiagos. Medžiagos yra paprastos ir sudėtingos. Cheminiai elementai

Paprasta ir sudėtingos medžiagos. Cheminis elementas

Apie atomus ir cheminius elementus

Chemijoje, be terminų „atomas“ ir „molekulė“, dažnai vartojama sąvoka „elementas“, ką šios sąvokos turi bendro ir kuo jos skiriasi?

Cheminis elementas yra to paties tipo atomai. Taigi, pavyzdžiui, visi vandenilio atomai yra elementas vandenilis; visi deguonies ir gyvsidabrio atomai yra atitinkamai deguonies ir gyvsidabrio elementai.

Šiuo metu yra žinomi daugiau nei 107 atomų tipai, tai yra daugiau nei 107 cheminiai elementai. Būtina atskirti sąvokas „cheminis elementas“, „atomas“ ir „paprasta medžiaga“.

Paprastos ir sudėtingos medžiagos

Pagal savo elementinę sudėtį jie išskiria paprastas medžiagas, susidedančias iš vieno elemento atomų (H2, O2,Cl2, P4, Na, Cu, Au), ir sudėtingas medžiagas, susidedančias iš skirtingų elementų atomų (H2O, NH3, OF2, H2SO4). , MgCl2, K2SO4).

Šiuo metu žinoma 115 cheminių elementų, kurie sudaro apie 500 paprastų medžiagų.

Gimtasis auksas yra paprasta medžiaga.

Vieno elemento gebėjimas egzistuoti įvairių paprastų medžiagų, kurios skiriasi savybėmis, pavidalu, vadinamas alotropija. Pavyzdžiui, elementas deguonis O turi dvi alotropines formas – dioksidą O2 ir ozoną O3 su skirtingu atomų skaičiumi molekulėse.

Elemento anglies C alotropinės formos – deimantas ir grafitas – skiriasi savo kristalų struktūra.Alotropijos priežastys yra ir kitos.

Allotropinės anglies formos:

grafitas:

deimantas:

Sudėtingos medžiagos dažnai vadinamos cheminiais junginiais, pavyzdžiui, gyvsidabrio(II) oksidas HgO (gaunamas sujungus paprastų medžiagų atomus - gyvsidabrio Hg ir deguonies O2), natrio bromidas (gaunamas sujungus paprastų medžiagų atomus - natrio Na ir bromo Br2) .

Taigi, apibendrinkime tai, kas išdėstyta aukščiau. Yra dviejų tipų medžiagos molekulės:

1. Paprasta– tokių medžiagų molekulės susideda iš to paties tipo atomų. IN cheminės reakcijos negali suirti ir sudaryti kelias paprastesnes medžiagas.

2.Sudėtingas- tokių medžiagų molekulės susideda iš atomų skirtingi tipai. Cheminių reakcijų metu jie gali suirti, sudarydami paprastesnes medžiagas.

Skirtumas tarp sąvokų „cheminis elementas“ ir „paprasta medžiaga“

„Cheminio elemento“ ir „paprastos medžiagos“ sąvokas galima atskirti palyginus paprastų ir sudėtingų medžiagų savybes. Pavyzdžiui, paprasta medžiaga – deguonis – yra bespalvės dujos, reikalingos kvėpuoti ir palaikyti degimą. Mažiausia paprastos medžiagos deguonies dalelė yra molekulė, susidedanti iš dviejų atomų. Deguonis taip pat įtrauktas į anglies monoksidą ( smalkės) ir vandens. Tačiau vandenyje ir anglies monokside yra chemiškai surišto deguonies, kuris neturi paprastos medžiagos savybių, ypač negali būti naudojamas kvėpuoti. Pavyzdžiui, žuvys kvėpuoja ne chemiškai surištu deguonimi, kuris yra vandens molekulės dalis, o jame ištirpusį laisvą deguonį. Štai kodėl kai mes kalbame apie Kalbant apie bet kokių cheminių junginių sudėtį, reikia suprasti, kad šiuose junginiuose yra ne paprastų medžiagų, o tam tikro tipo atomų, tai yra atitinkamų elementų.

Skilus sudėtingoms medžiagoms, atomai gali išsiskirti laisvoje būsenoje ir susijungti į paprastas medžiagas. Paprastos medžiagos susideda iš vieno elemento atomų. „Cheminio elemento“ ir „paprastos medžiagos“ sąvokų skirtumą patvirtina ir tai, kad tas pats elementas gali sudaryti kelias paprastas medžiagas. Pavyzdžiui, deguonies elemento atomai gali sudaryti dviatomes deguonies molekules ir triatomes ozono molekules. Deguonis ir ozonas yra visiškai skirtingos paprastos medžiagos. Tai paaiškina faktą, kad žinomos daug daugiau paprastų medžiagų nei cheminiai elementai.

Naudodamiesi „cheminio elemento“ sąvoka, galime pateikti tokį paprastų ir sudėtingų medžiagų apibrėžimą:

Paprasta vadinamos medžiagomis, kurios susideda iš vieno cheminio elemento atomų.

Sudėtingas vadinamos medžiagomis, kurios susideda iš skirtingų cheminių elementų atomų.

Skirtumas tarp sąvokų „mišinys“ ir „cheminis junginys“

Sudėtingos medžiagos dažnai vadinamos cheminiais junginiais.

Sekite nuorodą ir peržiūrėkite paprastų medžiagų geležies ir sieros sąveikos patirtį.

Pabandykite atsakyti į klausimus:

1. Kuo mišiniai savo sudėtimi skiriasi nuo cheminių junginių?

2. Palyginkite mišinių ir cheminių junginių savybes?

3. Kokiais būdais galite atskirti mišinio ir cheminio junginio komponentus?

4. Ar galima spręsti pagal išoriniai ženklai apie mišinio ir cheminio junginio susidarymą?

Lyginamosios mišinių ir cheminių medžiagų charakteristikos jungtys

Užduotys konsolidavimui

I. Darbas su treniruokliais

Simuliatorius Nr. 1

Simuliatorius Nr. 2

Simuliatorius Nr.3

II. Išspręsti problemą

Iš siūlomo medžiagų sąrašo atskirai išrašykite paprastas ir sudėtingas medžiagas:

NaCl, H2SO4, K, S8, CO2, O3, H3PO4, N2, Fe.

Kiekvienu atveju paaiškinkite savo pasirinkimą.

III. Atsakyti į klausimus

№1

Kiek paprastų medžiagų yra parašyta formulių serijoje:

H2O, N2, O3, HNO3, P2O5, S, Fe, CO2, KOH.

№2

Abi medžiagos yra sudėtingos:

A) C (anglis) ir S (siera);

B) CO2 (anglies dioksidas) ir H2O (vanduo);

B) Fe (geležis) ir CH4 (metanas);

D) H2SO4 (sieros rūgštis) ir H2 (vandenilis).

№3

Pasirinkite teisingą teiginį:

Paprastos medžiagos susideda iš to paties tipo atomų.

A) Teisingai

B) Neteisinga

№4

Mišiniams būdinga tai

A) Jie turi pastovią sudėtį;

B) „mišinyje“ esančios medžiagos neišsaugo savo individualių savybių;

C) „mišiniuose“ esančios medžiagos gali būti atskirtos pagal fizines savybes;

D) Medžiagos „mišiniuose“ gali būti atskirtos naudojant cheminę reakciją.

№5

„cheminiams junginiams“ būdingi šie dalykai:

A) Kintamoji sudėtis;

B) „cheminiame junginyje“ esančios medžiagos gali būti atskirtos fizinėmis priemonėmis;

C) Apie cheminio junginio susidarymą galima spręsti pagal cheminių reakcijų požymius;

D) Nuolatinė kompozicija.

№6

Kokiu atveju kalbame apie geležį kaip apie cheminį elementą?

A) Geležis yra metalas, kurį traukia magnetas;

B) Geležis yra rūdžių dalis;

C) Geležis pasižymi metaliniu blizgesiu;

D) Geležies sulfidas turi vieną geležies atomą.

№7

Kokiu atveju mes kalbame apie deguonį kaip paprastą medžiagą?

A) Deguonis yra dujos, palaikančios kvėpavimą ir degimą;

B) Žuvys kvėpuoja vandenyje ištirpusiu deguonimi;

C) deguonies atomas yra vandens molekulės dalis;

D) Deguonis yra oro dalis.

Ankstesniame skyriuje buvo pasakyta, kad ne tik to paties cheminio elemento atomai gali sudaryti ryšius tarpusavyje, bet ir skirtingų elementų atomai. Medžiagos, kurias sudaro vieno cheminio elemento atomai, vadinamos paprastomis medžiagomis, o medžiagos, kurias sudaro skirtingų cheminių elementų atomai, vadinamos kompleksinėmis. Kai kurios paprastos medžiagos turi molekulinę struktūrą, t.y. susideda iš molekulių. Pavyzdžiui, tokios medžiagos kaip deguonis, azotas, vandenilis, fluoras, chloras, bromas, jodas turi molekulinę struktūrą. Kiekvieną iš šių medžiagų sudaro dviatomės molekulės, todėl jų formules galima užrašyti atitinkamai O 2, N 2, H 2, F 2, Cl 2, Br 2 ir I 2. Kaip matote, paprastos medžiagos gali turėti tokį patį pavadinimą kaip jas sudarantys elementai. Todėl reikėtų aiškiai atskirti situacijas, kai kalbame apie cheminį elementą, o kada apie paprastą medžiagą.

Dažnai paprastos medžiagos turi ne molekulinę, o atominę struktūrą. Tokiose medžiagose atomai gali sudaryti ryšius vienas su kitu įvairių tipų, kuris bus išsamiai aptartas šiek tiek vėliau. Panašios struktūros medžiagos yra visi metalai, pavyzdžiui, geležis, varis, nikelis, taip pat kai kurie nemetalai – deimantas, silicis, grafitas ir kt. Šioms medžiagoms dažniausiai būdingas ne tik cheminio elemento pavadinimo sutapimas su jo suformuotos medžiagos pavadinimu, bet ir identiškas medžiagos formulės bei cheminio elemento žymėjimo užrašymas. Pavyzdžiui, cheminiai elementai geležis, varis ir silicis, žymimi Fe, Cu ir Si, sudaro paprastas medžiagas, kurių formulės yra atitinkamai Fe, Cu ir Si. Taip pat yra nedidelė grupė paprastų medžiagų, susidedančių iš izoliuotų atomų, kurie niekaip nesusiję. Tokios medžiagos yra dujos, kurios dėl itin mažo cheminio aktyvumo vadinamos tauriosiomis dujomis. Tai helis (He), neonas (Ne), argonas (Ar), kriptonas (Kr), ksenonas (Xe), radonas (Rn).

Kadangi žinomų paprastų medžiagų yra tik apie 500, darytina logiška išvada, kad daugeliui cheminių elementų būdingas reiškinys, vadinamas alotropija.

Allotropija yra reiškinys, kai vienas cheminis elementas gali sudaryti kelias paprastas medžiagas. Skirtingos cheminės medžiagos, kurias sudaro vienas cheminis elementas, vadinamos alotropinėmis modifikacijomis arba alotropais.

Taigi, pavyzdžiui, cheminis elementas deguonis gali sudaryti dvi paprastas medžiagas, iš kurių viena turi cheminio elemento pavadinimą - deguonis. Deguonis kaip medžiaga susideda iš dviatominių molekulių, t.y. jo formulė yra O2. Būtent šis junginys yra dalis oro, kurio mums reikia gyvybei. Kitas alotropinis deguonies modifikavimas yra triatominis dujinis ozonas, kurio formulė yra O 3 . Nepaisant to, kad ir ozonas, ir deguonis susidaro dėl to paties cheminio elemento, jų cheminė elgsena labai skiriasi: reakcijose su tomis pačiomis medžiagomis ozonas yra daug aktyvesnis nei deguonis. Be to, šios medžiagos skiriasi viena nuo kitos fizines savybes bent jau dėl to, kad ozono molekulinė masė yra 1,5 karto didesnė nei deguonies. Tai lemia tai, kad jo tankis dujinėje būsenoje taip pat yra 1,5 karto didesnis.

Daug cheminių elementų yra linkę formuotis alotropinės modifikacijos, skiriasi viena nuo kitos kristalinės gardelės struktūrinėmis savybėmis. Taigi, pavyzdžiui, 5 paveiksle galite pamatyti schematiškus fragmentų vaizdus kristalinės grotelės deimantas ir grafitas, kurie yra alotropinės anglies modifikacijos.

5 pav. Deimanto (a) ir grafito (b) kristalinių gardelių fragmentai

Be to, anglis taip pat gali turėti molekulinę struktūrą: tokia struktūra pastebima tokiose medžiagose kaip fullerenai. Tokio tipo medžiagas sudaro sferinės anglies molekulės. 6 paveiksle parodyti 3D c60 fullereno molekulės ir futbolo kamuolio modeliai palyginimui. Atkreipkite dėmesį į įdomius jų panašumus.

6 pav. C60 fullereno molekulė (a) ir futbolo kamuolys (b)

Sudėtingos medžiagos yra medžiagos, susidedančios iš skirtingų elementų atomų. Jos, kaip ir paprastos medžiagos, gali turėti molekulinę ir nemolekulinę struktūrą. Sudėtingų medžiagų nemolekulinė struktūra gali būti įvairesnė nei paprastų. Bet kokios sudėtingos cheminės medžiagos gali būti gaunamos tiesiogine paprastų medžiagų sąveika arba jų sąveikos viena su kita seka. Svarbu suvokti vieną faktą, kad sudėtingų medžiagų savybės, tiek fizinės, tiek cheminės, labai skiriasi nuo paprastų medžiagų, iš kurių jos gaunamos, savybių. Pavyzdžiui, druskos, kuris turi NaCl forumą ir yra bespalviai skaidrūs kristalai, gali būti gaunamas sąveikaujant natriui, kuris yra metalams būdingų savybių (blizgesys ir elektrinis laidumas) su chloru Cl 2, geltonai žaliomis dujomis.

Sieros rūgštis H 2 SO 4 gali būti sudaryta iš paprastų medžiagų - vandenilio H 2, sieros S ir deguonies O 2 nuoseklių virsmų. Vandenilis yra lengvesnės už orą dujos, kurios sudaro sprogius mišinius su oru; siera yra kieta medžiaga. geltona spalva, galintis degti, o deguonis yra šiek tiek už orą sunkesnės dujos, kuriose gali degti daug medžiagų. Sieros rūgštis, kurią galima gauti iš šių paprastų medžiagų, yra sunkus aliejinis skystis, pasižymintis stipriomis vandenį šalinančiomis savybėmis, dėl kurių suanglėja daugelis organinės kilmės medžiagų.

Akivaizdu, kad be atskirų cheminių medžiagų yra ir jų mišinių. Daugiausia mišiniai įvairių medžiagų formuojasi mus supantis pasaulis: metalų lydiniai, maistas, gėrimai, įvairios medžiagos, iš kurių pagaminti mus supantys objektai.

Pavyzdžiui, oras, kuriuo kvėpuojame, daugiausia susideda iš azoto N2 (78%), deguonies (21%), kuris mums yra gyvybiškai svarbus, o likusį 1% sudaro kitų dujų priemaišos ( anglies dioksidas, inertinių dujų ir kt.).

Medžiagų mišiniai skirstomi į vienarūšius ir nevienalyčius. Homogeniški mišiniai yra tie mišiniai, kurie neturi fazių ribų. Homogeniški mišiniai – tai alkoholio ir vandens mišinys, metalų lydiniai, druskos ir cukraus tirpalas vandenyje, dujų mišiniai ir kt. Heterogeniniai mišiniai yra tie mišiniai, kurie turi fazių ribą. Šio tipo mišiniai apima smėlio ir vandens mišinį, cukrų ir druską, aliejaus ir vandens mišinį ir kt.

Medžiagos, sudarančios mišinius, vadinamos komponentais.

Paprastų medžiagų mišiniai, skirtingai nei cheminiai junginiai, kuriuos galima gauti iš šių paprastų medžiagų, išlaiko kiekvieno komponento savybes.

Visos medžiagos, apie kurias kalbame mokykliniame chemijos kurse, paprastai skirstomos į paprastas ir sudėtingas. Paprastosios medžiagos yra tos medžiagos, kurių molekulėse yra to paties elemento atomų. Atominis deguonis (O), molekulinis deguonis (O2) arba tiesiog deguonis, ozonas (O3), grafitas, deimantas yra paprastų medžiagų, kurios sudaro cheminius elementus deguonį ir anglį, pavyzdžiai. Sudėtingos medžiagos skirstomos į organines ir neorganines. Tarp neorganinių medžiagų pirmiausia išskiriamos šios keturios klasės: oksidai (arba oksidai), rūgštys (be deguonies ir deguonies), bazės (vandenyje tirpios bazės vadinamos šarmais) ir druskos. Nemetalų junginiai (išskyrus deguonį ir vandenilį) nepriskiriami šioms keturioms klasėms; mes juos vadinsime sutartinai „ir kitomis sudėtingomis medžiagomis“.

Paprastos medžiagos dažniausiai skirstomos į metalus, nemetalus ir inertines dujas. Metalams priskiriami visi cheminiai elementai, kuriuose užpildomi d ir f polygiai, tai yra 4 periodo elementai: Sc - Zn, 5 periode: Y - Cd, 6 periode: La - Hg, Ce - Lu, 7-ajame periode Ac - Th - Lr. Jei dabar tarp likusių elementų nubrėžtume liniją nuo Be iki At, tai kairėje ir apačioje bus metalai, o dešinėje ir aukščiau - nemetalai. Inertinės dujos yra periodinės lentelės 8 grupėje. Elementai, esantys įstrižainėje: Al, Ge, Sb, Po (ir kai kurie kiti. Pavyzdžiui, Zn) laisvoje būsenoje turi metalų, o hidroksidai – ir bazių, ir rūgščių, t.y. yra amfoteriniai hidroksidai. Todėl šie elementai gali būti laikomi metalais-nemetalais, užimančiais tarpinę padėtį tarp metalų ir nemetalų. Taigi cheminių elementų klasifikacija priklauso nuo to, kokias savybes turės jų hidroksidai: bazinis – vadinasi, tai metalas, rūgštinis – nemetalas, ir abu (priklausomai nuo sąlygų) – metaliniai nemetalai. Tas pats cheminis elementas junginiuose, turinčiuose mažiausią teigiamą oksidacijos laipsnį (Mn+2, Cr+2), pasižymi ryškiomis „metalinėmis“ savybėmis, o junginiuose, kurių oksidacijos laipsnis yra didžiausias (Mn+7, Cr+6) – pasižymi: tipiškas nemetalas. Norėdami pamatyti ryšį tarp paprastų medžiagų, oksidų, hidroksidų ir druskų, pateikiame suvestinę lentelę.

Visos medžiagos skirstomos į paprastas ir sudėtingas.

Paprastos medžiagos– Tai medžiagos, susidedančios iš vieno elemento atomų.

Kai kuriose paprastose medžiagose to paties elemento atomai jungiasi vienas su kitu, sudarydami molekules. Tokios paprastos medžiagos turi molekulinė struktūra. Jie apima: , . Visos šios medžiagos susideda iš dviatominių molekulių. (Atkreipkite dėmesį, kad paprastų medžiagų pavadinimai yra tokie patys kaip elementų pavadinimai!)

Kitos paprastos medžiagos turi atominė struktūra ty jie susideda iš atomų, tarp kurių yra tam tikros jungtys. Tokių paprastų medžiagų pavyzdžiai yra visos (ir kt.) ir kai kurios (ir kt.). Šių paprastų medžiagų ne tik pavadinimai, bet ir formulės sutampa su elementų simboliais.

Taip pat yra paprastų medžiagų grupė, vadinama. Tai apima: helis He, neonas Ne, argonas Ar, kriptonas Kr, ksenonas Xe, radonas Rn. Šios paprastos medžiagos yra sudarytos iš atomų, kurie nėra sujungti vienas su kitu.

Kiekvienas elementas sudaro bent vieną paprastą medžiagą. Kai kurie elementai gali sudaryti ne vieną, o dvi ar daugiau paprastų medžiagų. Šis reiškinys vadinamas alotropija.

Allotropija yra kelių paprastų medžiagų susidarymo iš vieno elemento reiškinys.

Skirtingos paprastos medžiagos, kurias sudaro tas pats cheminis elementas, vadinamos alotropinėmis modifikacijomis.

Allotropinės modifikacijos gali skirtis viena nuo kitos molekuline sudėtimi. Pavyzdžiui, elementas deguonis sudaro dvi paprastas medžiagas. Vienas iš jų susideda iš dviatominių molekulių O 2 ir turi tą patį pavadinimą kaip elementas-. Kita paprasta medžiaga susideda iš triatominių molekulių O 3 ir turi savo pavadinimą - ozonas.

Deguonis O 2 ir ozonas O 3 turi skirtingus fizinius ir Cheminės savybės.

Allotropinės modifikacijos gali būti kietos medžiagos, turinčios skirtingą kristalų struktūrą. Pavyzdys yra alotropinės anglies C modifikacijos – deimantas ir grafitas.

Žinomų paprastų medžiagų skaičius (apie 400) yra žymiai didesnis nei cheminių elementų skaičius, nes daugelis elementų gali sudaryti dvi ar daugiau alotropinių modifikacijų.

Sudėtingos medžiagos– Tai medžiagos, susidedančios iš skirtingų elementų atomų.

Sudėtinių medžiagų pavyzdžiai: HCl, H 2 O, NaCl, CO 2, H 2 SO 4 ir kt.

Sudėtingos medžiagos dažnai vadinamos cheminiais junginiais. IN cheminiai junginiai neišsaugomos paprastų medžiagų, iš kurių susidaro šie junginiai, savybės. Sudėtingos medžiagos savybės skiriasi nuo paprastų medžiagų, iš kurių ji susidaro, savybių.

Pavyzdžiui, natrio chloridas NaCl gali susidaryti iš paprastų medžiagų – metalinio natrio Na ir dujinio chloro Cl. NaCl fizikinės ir cheminės savybės skiriasi nuo Na ir Cl 2 savybių.

Gamtoje, kaip taisyklė, yra ne grynos medžiagos, o medžiagų mišiniai. IN praktinė veikla taip pat dažniausiai naudojame medžiagų mišinius. Bet koks mišinys susideda iš dviejų arba daugiau vadinamos medžiagos mišinio komponentai.

Pavyzdžiui, oras yra kelių dujinių medžiagų mišinys: deguonies O 2 (21 tūrio proc.), (78 proc.) ir tt Mišiniai yra daugelio medžiagų tirpalai, kai kurių metalų lydiniai ir kt.

Medžiagų mišiniai yra vienarūšiai (homogeniški) ir nevienalyčiai (heterogeniški).

Homogeniški mišiniai- tai mišiniai, kuriuose nėra sąsajos tarp komponentų.

Dujų (ypač oro) ir skystų tirpalų (pavyzdžiui, cukraus tirpalo vandenyje) mišiniai yra homogeniški.

Heterogeniniai mišiniai- Tai mišiniai, kuriuose komponentai yra atskirti sąsaja.

Heterogeniniams priskiriami kietųjų medžiagų mišiniai (smėlis + kreidos milteliai), skysčių, netirpių vienas kitame (vanduo + aliejus), skysčių ir jame netirpių kietųjų medžiagų mišiniai (vanduo + kreida).

Svarbiausi mišinių ir cheminių junginių skirtumai:

1. Mišiniuose išsaugomos atskirų medžiagų (komponentų) savybės.
2. Mišinių sudėtis nėra pastovi.