Atom adalah bahan mudah dan kompleks. Bahan adalah mudah dan kompleks. Unsur kimia

Mudah dan bahan kompleks. Unsur kimia

Mengenai atom dan unsur kimia

Dalam kimia, sebagai tambahan kepada istilah "atom" dan "molekul", konsep "elemen" sering digunakan. Apakah persamaan konsep ini dan bagaimana ia berbeza?

Unsur kimia adalah atom dari jenis yang sama. Jadi, sebagai contoh, semua atom hidrogen ialah unsur hidrogen; semua atom oksigen dan merkuri ialah unsur oksigen dan merkuri, masing-masing.

Pada masa ini, lebih daripada 107 jenis atom diketahui, iaitu, lebih daripada 107 unsur kimia. Adalah perlu untuk membezakan antara konsep "unsur kimia", "atom" dan "bahan mudah"

Bahan mudah dan kompleks

Mengikut komposisi unsurnya, mereka membezakan antara bahan mudah yang terdiri daripada atom satu unsur (H2, O2,Cl2, P4, Na, Cu, Au), dan bahan kompleks yang terdiri daripada atom unsur yang berbeza (H2O, NH3, OF2, H2SO4). , MgCl2, K2SO4) .

Pada masa ini, 115 unsur kimia diketahui, yang membentuk kira-kira 500 bahan mudah.

Emas asli adalah bahan yang mudah.

Keupayaan satu unsur wujud dalam bentuk pelbagai bahan ringkas yang berbeza sifatnya dipanggil alotropi. Sebagai contoh, unsur oksigen O mempunyai dua bentuk alotropik - dioksigen O2 dan ozon O3 dengan bilangan atom yang berbeza dalam molekul.

Bentuk alotropik unsur karbon C - berlian dan grafit - berbeza dalam struktur hablurnya. Terdapat sebab lain untuk alotropi.

Bentuk alotropik karbon:

grafit:

berlian:

Bahan kompleks sering dipanggil sebatian kimia, contohnya, merkuri(II) oksida HgO (diperolehi dengan menggabungkan atom bahan ringkas - merkuri Hg dan oksigen O2), natrium bromida (diperolehi dengan menggabungkan atom bahan ringkas - natrium Na dan bromin Br2) .

Jadi, mari kita ringkaskan perkara di atas. Terdapat dua jenis molekul jirim:

1. Mudah– molekul bahan tersebut terdiri daripada atom jenis yang sama. DALAM tindak balas kimia tidak boleh terurai untuk membentuk beberapa bahan yang lebih ringkas.

2.Kompleks- molekul bahan tersebut terdiri daripada atom jenis yang berbeza. Dalam tindak balas kimia mereka boleh terurai untuk membentuk bahan yang lebih ringkas.

Perbezaan antara konsep "unsur kimia" dan "bahan mudah"

Konsep "unsur kimia" dan "bahan mudah" boleh dibezakan dengan membandingkan sifat bahan mudah dan kompleks. Sebagai contoh, bahan mudah - oksigen - ialah gas tidak berwarna yang diperlukan untuk bernafas dan menyokong pembakaran. Zarah terkecil oksigen bahan ringkas ialah molekul yang terdiri daripada dua atom. Oksigen juga termasuk dalam karbon monoksida ( karbon monoksida) dan air. Walau bagaimanapun, air dan karbon monoksida mengandungi oksigen terikat secara kimia, yang tidak mempunyai sifat bahan mudah; khususnya, ia tidak boleh digunakan untuk pernafasan. Ikan, sebagai contoh, tidak menghirup oksigen terikat secara kimia, yang merupakan sebahagian daripada molekul air, tetapi oksigen bebas terlarut di dalamnya. Sebab tu bila kita bercakap tentang mengenai komposisi mana-mana sebatian kimia, perlu difahami bahawa sebatian ini tidak mengandungi bahan mudah, tetapi atom jenis tertentu, iaitu unsur yang sepadan.

Apabila bahan kompleks terurai, atom boleh dibebaskan dalam keadaan bebas dan bergabung untuk membentuk bahan mudah. Bahan mudah terdiri daripada atom satu unsur. Perbezaan antara konsep "unsur kimia" dan "bahan mudah" juga disahkan oleh fakta bahawa unsur yang sama boleh membentuk beberapa bahan mudah. Sebagai contoh, atom unsur oksigen boleh membentuk molekul oksigen diatomik dan molekul ozon triatomik. Oksigen dan ozon adalah bahan mudah yang berbeza sama sekali. Ini menjelaskan fakta bahawa lebih banyak bahan mudah diketahui daripada unsur kimia.

Dengan menggunakan konsep "unsur kimia", kita boleh memberikan definisi berikut kepada bahan mudah dan kompleks:

Mudah dipanggil bahan yang terdiri daripada atom satu unsur kimia.

Kompleks dipanggil bahan yang terdiri daripada atom unsur kimia yang berbeza.

Perbezaan antara konsep "campuran" dan "sebatian kimia"

Bahan kompleks sering dipanggil sebatian kimia.

Ikuti pautan dan lihat pengalaman interaksi bahan mudah besi dan sulfur.

Cuba jawab soalan:

1. Bagaimanakah campuran berbeza dalam komposisi daripada sebatian kimia?

2. Bandingkan sifat campuran dan sebatian kimia?

3. Bagaimanakah cara anda boleh mengasingkan komponen campuran dan sebatian kimia?

4. Adakah mungkin untuk menilai dengan tanda-tanda luaran tentang pembentukan campuran dan sebatian kimia?

Ciri perbandingan campuran dan bahan kimia sambungan

Tugas untuk penyatuan

I. Bekerja dengan simulator

Simulator No. 1

Simulator No. 2

Simulator No. 3

II. Menyelesaikan masalah

Daripada senarai bahan yang dicadangkan, tulis bahan mudah dan kompleks secara berasingan:

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

Terangkan pilihan anda dalam setiap kes.

III. Sila jawab soalan

№1

Berapa banyak bahan mudah ditulis dalam satu siri formula:

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

№2

Kedua-dua bahan adalah kompleks:

A) C (arang batu) dan S (sulfur);

B) CO2 (karbon dioksida) dan H2O (air);

B) Fe (besi) dan CH4 (metana);

D) H2SO4 (asid sulfurik) dan H2 (hidrogen).

№3

Pilih pernyataan yang betul:

Bahan ringkas terdiri daripada atom-atom yang sama jenis.

A) Betul

B) Tidak betul

№4

Apa yang tipikal untuk campuran ialah

A) Mereka mempunyai komposisi yang tetap;

B) Bahan dalam "campuran" tidak mengekalkan sifat masing-masing;

C) Bahan dalam "campuran" boleh dipisahkan oleh sifat fizikal;

D) Bahan dalam "campuran" boleh diasingkan menggunakan tindak balas kimia.

№5

Berikut adalah tipikal untuk "sebatian kimia":

A) Komposisi boleh ubah;

B) Bahan yang terkandung dalam "sebatian kimia" boleh diasingkan dengan cara fizikal;

C) Pembentukan sebatian kimia boleh dinilai dengan tanda-tanda tindak balas kimia;

D) Komposisi kekal.

№6

Dalam kes apakah kita bercakap tentang besi sebagai unsur kimia?

A) Besi ialah logam yang ditarik oleh magnet;

B) Besi adalah sebahagian daripada karat;

C) Besi dicirikan oleh kilauan logam;

D) Besi sulfida mengandungi satu atom besi.

№7

Dalam kes apakah kita bercakap tentang oksigen sebagai bahan mudah?

A) Oksigen ialah gas yang menyokong pernafasan dan pembakaran;

B) Ikan menghirup oksigen terlarut dalam air;

C) Atom oksigen adalah sebahagian daripada molekul air;

D) Oksigen adalah sebahagian daripada udara.

Dalam bab sebelumnya dikatakan bahawa bukan sahaja atom unsur kimia yang sama boleh membentuk ikatan antara satu sama lain, tetapi juga atom unsur yang berbeza. Bahan yang dibentuk oleh atom satu unsur kimia dipanggil bahan mudah, dan bahan yang dibentuk oleh atom unsur kimia yang berbeza dipanggil bahan kompleks. Sesetengah bahan mudah mempunyai struktur molekul, i.e. terdiri daripada molekul. Contohnya, bahan seperti oksigen, nitrogen, hidrogen, fluorin, klorin, bromin, iodin mempunyai struktur molekul. Setiap bahan ini dibentuk oleh molekul diatomik, jadi formula mereka boleh ditulis sebagai O 2, N 2, H 2, F 2, Cl 2, Br 2 dan I 2, masing-masing. Seperti yang anda lihat, bahan mudah boleh mempunyai nama yang sama dengan unsur yang membentuknya. Oleh itu, seseorang harus membezakan dengan jelas antara situasi apabila kita bercakap tentang unsur kimia dan apabila mengenai bahan mudah.

Selalunya bahan mudah tidak mempunyai molekul, tetapi struktur atom. Dalam bahan sedemikian, atom boleh membentuk ikatan antara satu sama lain pelbagai jenis, yang akan dibincangkan secara terperinci sedikit kemudian. Bahan struktur yang serupa adalah semua logam, contohnya, besi, tembaga, nikel, serta beberapa bukan logam - berlian, silikon, grafit, dll. Bahan-bahan ini biasanya dicirikan bukan sahaja oleh kebetulan nama unsur kimia dengan nama bahan yang dibentuk olehnya, tetapi juga oleh rakaman yang sama bagi formula bahan dan penunjukan unsur kimia. Sebagai contoh, unsur kimia besi, kuprum dan silikon, Fe, Cu dan Si yang ditetapkan, membentuk bahan mudah yang formulanya adalah Fe, Cu dan Si, masing-masing. Terdapat juga sekumpulan kecil bahan ringkas yang terdiri daripada atom terpencil yang tidak bersambung dalam apa jua cara. Bahan tersebut adalah gas, yang dipanggil gas mulia kerana aktiviti kimianya yang sangat rendah. Ini termasuk helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), radon (Rn).

Memandangkan terdapat hanya kira-kira 500 bahan mudah yang diketahui, kesimpulan logik berikutan bahawa banyak unsur kimia dicirikan oleh fenomena yang dipanggil alotropi.

Alotropi ialah fenomena apabila satu unsur kimia boleh membentuk beberapa bahan ringkas. Bahan kimia yang berbeza yang dibentuk oleh satu unsur kimia dipanggil pengubahsuaian alotropik atau alotrop.

Jadi, sebagai contoh, unsur kimia oksigen boleh membentuk dua bahan ringkas, satu daripadanya mempunyai nama unsur kimia - oksigen. Oksigen sebagai bahan terdiri daripada molekul diatomik, i.e. formulanya ialah O 2. Sebatian inilah yang merupakan sebahagian daripada udara yang kita perlukan untuk hidup. Satu lagi pengubahsuaian alotropik oksigen ialah ozon gas triatomik, yang formulanya ialah O 3 . Walaupun fakta bahawa kedua-dua ozon dan oksigen dibentuk oleh unsur kimia yang sama, tingkah laku kimia mereka sangat berbeza: ozon jauh lebih aktif daripada oksigen dalam tindak balas dengan bahan yang sama. Di samping itu, bahan-bahan ini berbeza antara satu sama lain dalam ciri-ciri fizikal sekurang-kurangnya disebabkan oleh fakta bahawa berat molekul ozon adalah 1.5 kali lebih besar daripada oksigen. Ini membawa kepada fakta bahawa ketumpatannya dalam keadaan gas juga 1.5 kali lebih besar.

Banyak unsur kimia cenderung terbentuk pengubahsuaian alotropik, berbeza antara satu sama lain dalam ciri struktur kekisi kristal. Jadi, sebagai contoh, dalam Rajah 5, anda boleh melihat imej skematik serpihan kekisi kristal berlian dan grafit, yang merupakan pengubahsuaian alotropik karbon.

Rajah 5. Serpihan kekisi kristal berlian (a) dan grafit (b)

Di samping itu, karbon juga boleh mempunyai struktur molekul: struktur sedemikian diperhatikan dalam sejenis bahan seperti fullerene. Bahan jenis ini dibentuk oleh molekul karbon sfera. Rajah 6 menunjukkan model 3D molekul fullerene c60 dan bola sepak untuk perbandingan. Perhatikan persamaan menarik mereka.

Rajah 6. Molekul fullerene C60 (a) dan bola sepak (b)

Bahan kompleks ialah bahan yang terdiri daripada atom unsur yang berbeza. Mereka, sama seperti bahan mudah, boleh mempunyai struktur molekul dan bukan molekul. Jenis struktur bukan molekul bahan kompleks boleh menjadi lebih pelbagai daripada yang mudah. Sebarang bahan kimia kompleks boleh diperolehi sama ada melalui interaksi langsung bahan mudah atau dengan urutan interaksi antara satu sama lain. Adalah penting untuk menyedari satu fakta, iaitu sifat bahan kompleks, baik fizikal dan kimia, adalah sangat berbeza daripada sifat bahan mudah dari mana ia diperolehi. Sebagai contoh, garam, yang mempunyai forum NaCl dan kristal lutsinar tidak berwarna, boleh diperolehi melalui interaksi natrium, iaitu logam dengan ciri ciri logam (kecemerlangan dan kekonduksian elektrik), dengan klorin Cl 2, gas kuning-hijau.

Asid sulfurik H 2 SO 4 boleh dibentuk melalui satu siri transformasi berturut-turut daripada bahan ringkas - hidrogen H 2, sulfur S dan oksigen O 2. Hidrogen ialah gas yang lebih ringan daripada udara yang membentuk campuran mudah letupan dengan udara; sulfur ialah pepejal. warna kuning, mampu membakar, dan oksigen ialah gas yang lebih berat sedikit daripada udara di mana banyak bahan boleh terbakar. Asid sulfurik, yang boleh diperoleh daripada bahan mudah ini, adalah cecair berminyak berat dengan sifat penyingkiran air yang kuat, yang menyebabkan banyak bahan yang berasal dari organik.

Jelas sekali, sebagai tambahan kepada bahan kimia individu, terdapat juga campurannya. Terutamanya campuran pelbagai bahan dunia di sekeliling kita terbentuk: aloi logam, makanan, minuman, pelbagai bahan, yang mana objek di sekeliling kita dibuat.

Sebagai contoh, udara yang kita sedut terutamanya terdiri daripada nitrogen N2 (78%), oksigen (21%), yang penting untuk kita, dan baki 1% terdiri daripada kekotoran gas lain ( karbon dioksida, gas mulia, dsb.).

Campuran bahan dibahagikan kepada homogen dan heterogen. Campuran homogen ialah campuran yang tidak mempunyai sempadan fasa. Campuran homogen ialah campuran alkohol dan air, aloi logam, larutan garam dan gula dalam air, campuran gas, dsb. Campuran heterogen ialah campuran yang mempunyai sempadan fasa. Campuran jenis ini termasuk campuran pasir dan air, gula dan garam, campuran minyak dan air, dsb.

Bahan yang membentuk campuran dipanggil komponen.

Campuran bahan ringkas, tidak seperti sebatian kimia yang boleh diperoleh daripada bahan ringkas ini, mengekalkan sifat setiap komponen.

Semua bahan yang kita bincangkan dalam kursus kimia sekolah biasanya dibahagikan kepada mudah dan kompleks. Bahan mudah ialah bahan yang molekulnya mengandungi atom unsur yang sama. Oksigen atom (O), oksigen molekul (O2) atau ringkasnya oksigen, ozon (O3), grafit, berlian adalah contoh bahan ringkas yang membentuk unsur kimia oksigen dan karbon. Bahan kompleks dibahagikan kepada organik dan bukan organik. Antara bahan bukan organik, empat kelas berikut terutamanya dibezakan: oksida (atau oksida), asid (oksigen dan bebas oksigen), bes (bes larut air dipanggil alkali) dan garam. Sebatian bukan logam (tidak termasuk oksigen dan hidrogen) tidak termasuk dalam empat kelas ini; kita akan memanggilnya secara konvensional "dan bahan kompleks lain".

Bahan mudah biasanya dibahagikan kepada logam, bukan logam dan gas lengai. Logam termasuk semua unsur kimia di mana subperingkat d dan f sedang diisi, ini adalah unsur dalam tempoh ke-4: Sc - Zn, dalam tempoh ke-5: Y - Cd, dalam tempoh ke-6: La - Hg, Ce - Lu, dalam tempoh ke-7 Ac - Th - Lr. Jika kita sekarang membuat garisan dari Be ke At antara unsur-unsur yang tinggal, maka ke kiri dan di bawah akan ada logam, dan ke kanan dan di atas - bukan logam. Gas lengai terletak dalam kumpulan 8 Jadual Berkala. Unsur yang terletak pada pepenjuru: Al, Ge, Sb, Po (dan beberapa yang lain. Contohnya, Zn) dalam keadaan bebas mempunyai sifat logam, dan hidroksida mempunyai sifat kedua-dua bes dan asid, i.e. adalah hidroksida amfoterik. Oleh itu, unsur-unsur ini boleh dianggap logam-bukan logam, menduduki kedudukan pertengahan antara logam dan bukan logam. Oleh itu, klasifikasi unsur kimia bergantung pada sifat hidroksidanya: asas - yang bermaksud ia adalah logam, berasid - bukan logam, dan kedua-duanya (bergantung kepada keadaan) - logam-bukan logam. Unsur kimia yang sama dalam sebatian dengan keadaan pengoksidaan positif terendah (Mn+2, Cr+2) mempamerkan sifat “logam” yang disebut, dan dalam sebatian dengan keadaan pengoksidaan positif maksimum (Mn+7, Cr+6) mempamerkan sifat-sifat bukan logam biasa. Untuk melihat hubungan antara bahan mudah, oksida, hidroksida dan garam, kami membentangkan jadual ringkasan.

Semua bahan dibahagikan kepada mudah dan kompleks.

Bahan mudah- Ini adalah bahan yang terdiri daripada atom satu unsur.

Dalam sesetengah bahan mudah, atom unsur yang sama bergabung antara satu sama lain untuk membentuk molekul. Bahan-bahan mudah sedemikian mempunyai struktur molekul. Ini termasuk: , . Semua bahan ini terdiri daripada molekul diatomik. (Perhatikan bahawa nama bahan ringkas adalah sama dengan nama unsur!)

Bahan mudah lain ada struktur atom, iaitu ia terdiri daripada atom yang di antaranya terdapat ikatan tertentu. Contoh bahan mudah tersebut ialah semua (, dsb.) dan beberapa (, dsb.). Bukan sahaja nama, tetapi juga formula bahan mudah ini bertepatan dengan simbol unsur.

Terdapat juga sekumpulan bahan ringkas yang dipanggil. Ini termasuk: helium He, neon Ne, argon Ar, krypton Kr, xenon Xe, radon Rn. Bahan mudah ini terdiri daripada atom yang tidak terikat antara satu sama lain.

Setiap unsur membentuk sekurang-kurangnya satu bahan ringkas. Sesetengah unsur boleh membentuk bukan satu, tetapi dua atau lebih bahan mudah. Fenomena ini dipanggil alotropi.

Alotropi ialah fenomena pembentukan beberapa bahan ringkas oleh satu unsur.

Bahan ringkas yang berbeza yang dibentuk oleh unsur kimia yang sama dipanggil pengubahsuaian alotropik.

Pengubahsuaian alotropik mungkin berbeza antara satu sama lain dalam komposisi molekul. Sebagai contoh, unsur oksigen membentuk dua bahan ringkas. Salah satunya terdiri daripada molekul diatomik O 2 dan mempunyai nama yang sama dengan unsur-. Satu lagi bahan mudah terdiri daripada molekul triatomik O 3 dan mempunyai nama sendiri - ozon.

Oksigen O 2 dan ozon O 3 mempunyai fizikal yang berbeza dan Sifat kimia.

Pengubahsuaian alotropik boleh menjadi pepejal yang mempunyai struktur kristal yang berbeza. Contohnya ialah pengubahsuaian alotropik karbon C - berlian dan grafit.

Bilangan bahan ringkas yang diketahui (kira-kira 400) adalah jauh lebih besar daripada bilangan unsur kimia, kerana banyak unsur boleh membentuk dua atau lebih pengubahsuaian alotropik.

Bahan kompleks- Ini adalah bahan yang terdiri daripada atom unsur yang berbeza.

Contoh bahan kompleks: HCl, H 2 O, NaCl, CO 2, H 2 SO 4, dsb.

Bahan kompleks sering dipanggil sebatian kimia. DALAM sebatian kimia sifat-sifat bahan ringkas dari mana sebatian ini terbentuk tidak dipelihara. Sifat bahan kompleks berbeza daripada sifat bahan mudah dari mana ia terbentuk.

Sebagai contoh, natrium klorida NaCl boleh dibentuk daripada bahan ringkas - natrium logam Na dan klorin gas Cl. Sifat fizikal dan kimia NaCl berbeza daripada sifat Na dan Cl 2.

Secara semula jadi, sebagai peraturan, tidak ada bahan tulen, tetapi campuran bahan. DALAM aktiviti amali kami juga biasanya menggunakan campuran bahan. Sebarang campuran terdiri daripada dua atau lebih bahan yang dipanggil komponen campuran.

Sebagai contoh, udara ialah campuran beberapa bahan gas: oksigen O 2 (21% mengikut isipadu), (78%), dsb. Campuran ialah larutan bagi banyak bahan, aloi beberapa logam, dsb.

Campuran bahan adalah homogen (homogen) dan heterogen (heterogen).

Campuran homogen- Ini adalah campuran di mana tiada antara muka antara komponen.

Campuran gas (khususnya, udara) dan larutan cecair (contohnya, larutan gula dalam air) adalah homogen.

Campuran heterogen- Ini adalah campuran di mana komponen dipisahkan oleh antara muka.

Heterogen termasuk campuran pepejal (pasir + serbuk kapur), campuran cecair tidak larut antara satu sama lain (air + minyak), campuran cecair dan pepejal tidak larut di dalamnya (air + kapur).

Perbezaan paling penting antara campuran dan sebatian kimia:

1. Dalam campuran, sifat bahan individu (komponen) dipelihara.
2. Komposisi campuran tidak tetap.