Απλές ουσίες. Απλές και σύνθετες ουσίες

Όλες οι ουσίες για τις οποίες μιλάμε σχολικό μάθημαΗ χημεία συνήθως χωρίζεται σε απλή και σύνθετη. Απλές ουσίες είναι εκείνες οι ουσίες των οποίων τα μόρια περιέχουν άτομα του ίδιου στοιχείου.Το ατομικό οξυγόνο (Ο), το μοριακό οξυγόνο (Ο2) ή απλά το οξυγόνο, το όζον (Ο3), ο γραφίτης, το διαμάντι είναι παραδείγματα απλών ουσιών που σχηματίζουν τα χημικά στοιχεία οξυγόνο και άνθρακα. Οι σύνθετες ουσίες χωρίζονται σε οργανικές και ανόργανες. Μεταξύ των ανόργανων ουσιών, διακρίνονται κυρίως οι ακόλουθες τέσσερις κατηγορίες: οξείδια (ή οξείδια), οξέα (χωρίς οξυγόνο και οξυγόνο), βάσεις (οι υδατοδιαλυτές βάσεις ονομάζονται αλκάλια) και άλατα. Οι ενώσεις των μη μετάλλων (με εξαίρεση το οξυγόνο και το υδρογόνο) δεν περιλαμβάνονται σε αυτές τις τέσσερις κατηγορίες, θα τις ονομάσουμε συμβατικά «και άλλες πολύπλοκες ουσίες».

Απλές ουσίεςΣυνηθίζεται να τα χωρίζουμε σε μέταλλα, αμέταλλα και αδρανή αέρια. Τα μέταλλα περιλαμβάνουν όλα τα χημικά στοιχεία στα οποία γεμίζονται τα d- και f-υποεπίπεδα, αυτά είναι τα στοιχεία στην 4η περίοδο: Sc - Zn, στην 5η περίοδο: Y - Cd, στην 6η περίοδο: La - Hg, Ce - Lu, στην 7η περίοδο Ac - Th - Lr. Εάν τώρα τραβήξουμε μια γραμμή από το Be έως το At μεταξύ των υπολοίπων στοιχείων, τότε προς τα αριστερά και κάτω θα υπάρχουν μέταλλα και προς τα δεξιά και πάνω - τα μη μέταλλα. Τα αδρανή αέρια βρίσκονται στην ομάδα 8 του Περιοδικού Πίνακα. Στοιχεία που βρίσκονται στη διαγώνιο: Al, Ge, Sb, Po (και μερικά άλλα. Για παράδειγμα, ο Zn) σε ελεύθερη κατάσταση έχουν τις ιδιότητες των μετάλλων και τα υδροξείδια έχουν τις ιδιότητες τόσο των βάσεων όσο και των οξέων, δηλ. είναι αμφοτερικά υδροξείδια. Επομένως, αυτά τα στοιχεία μπορούν να θεωρηθούν μεταλλικά-μη μέταλλα, καταλαμβάνοντας μια ενδιάμεση θέση μεταξύ μετάλλων και μη μετάλλων. Έτσι, η ταξινόμηση των χημικών στοιχείων εξαρτάται από τις ιδιότητες που θα έχουν τα υδροξείδια τους: βασικό - που σημαίνει ότι είναι μέταλλο, όξινο - αμέταλλο και και τα δύο (ανάλογα με τις συνθήκες) - μέταλλο-μη μέταλλο. Το ίδιο χημικό στοιχείο σε ενώσεις με τη χαμηλότερη θετική κατάσταση οξείδωσης (Mn+2, Cr+2) παρουσιάζει έντονες «μεταλλικές» ιδιότητες και σε ενώσεις με τη μέγιστη θετική κατάσταση οξείδωσης (Mn+7, Cr+6) εμφανίζει τις ιδιότητες του ένα τυπικό αμέταλλο. Για να δείτε τη σχέση μεταξύ απλών ουσιών, οξειδίων, υδροξειδίων και αλάτων, παρουσιάζουμε έναν συνοπτικό πίνακα.

Η κύρια διαφορά μεταξύ τους είναι η σύνθεσή τους. Έτσι, οι απλές ουσίες περιλαμβάνουν άτομα ενός στοιχείου. Οι (απλές ουσίες) κρύσταλλοι τους μπορούν να συντεθούν στο εργαστήριο, και μερικές φορές στο σπίτι. Ωστόσο, είναι συχνά απαραίτητο να δημιουργηθούν ορισμένες συνθήκες για την αποθήκευση των κρυστάλλων που προκύπτουν.

Υπάρχουν πέντε κατηγορίες στις οποίες χωρίζονται οι απλές ουσίες: μέταλλα, ημιμέταλλα, αμέταλλα, διαμεταλλικές ενώσεις και αλογόνα (δεν βρίσκονται στη φύση). Μπορούν να αντιπροσωπεύονται από ατομικά (Ar, He) ή μοριακά (O2, H2, O3) αέρια.

Ως παράδειγμα, μπορούμε να πάρουμε την απλή ουσία οξυγόνο. Περιλαμβάνει μόρια που αποτελούνται από δύο άτομα του στοιχείου Οξυγόνο. Ή, για παράδειγμα, η ουσία σίδηρος αποτελείται από κρυστάλλους που περιέχουν μόνο άτομα του στοιχείου Σίδηρος. Ιστορικά, ήταν συνηθισμένο να ονομάζουμε μια απλή ουσία με το όνομα του στοιχείου του οποίου τα άτομα περιλαμβάνονται στη σύνθεσή του. Η δομή αυτών των ενώσεων μπορεί να είναι μοριακή ή μη μοριακή.

Οι σύνθετες ουσίες περιέχουν άτομα διαφορετικών τύπων και, όταν αποσυντίθενται, μπορούν να σχηματίσουν δύο (ή περισσότερες) ενώσεις. Για παράδειγμα, όταν το νερό διασπάται, σχηματίζει οξυγόνο και υδρογόνο. Ωστόσο, δεν μπορεί να αναλυθεί κάθε ένωση σε απλές ουσίες. Για παράδειγμα, το θειούχο σίδηρο, που σχηματίζεται από άτομα θείου και σιδήρου, δεν μπορεί να διασπαστεί. Στην περίπτωση αυτή, για να αποδειχθεί ότι η ένωση είναι σύνθετη και περιλαμβάνει ανόμοια άτομα, χρησιμοποιείται η αρχή της αντίστροφης αντίδρασης. Με άλλα λόγια, το θειούχο σίδηρο λαμβάνεται χρησιμοποιώντας τα αρχικά συστατικά.

Τα στοιχεία είναι μορφές χημικών στοιχείων που υπάρχουν σε ελεύθερη μορφή. Σήμερα η επιστήμη γνωρίζει περισσότερους από τετρακόσιους τύπους αυτών των στοιχείων.

Σε αντίθεση με τις σύνθετες ουσίες, οι απλές ουσίες δεν μπορούν να ληφθούν από άλλες απλές ουσίες. Επίσης δεν μπορούν να αποσυντεθούν σε άλλες ενώσεις.

Όλες οι αλλοτροπικές τροποποιήσεις έχουν την ιδιότητα να μετασχηματίζονται η μία στην άλλη. Διαφορετικοί τύποιαπλές ουσίες που σχηματίζονται από ένα χημικό στοιχείο μπορεί να έχουν διαφορετικά και διαφορετικά επίπεδα χημικής δραστηριότητας. Για παράδειγμα, το οξυγόνο παρουσιάζει μικρότερη δραστηριότητα από το όζον και το σημείο τήξης του φουλερενίου, για παράδειγμα, είναι χαμηλότερο από αυτό του διαμαντιού.

Υπό κανονικές συνθήκες, για έντεκα στοιχεία οι απλές ουσίες θα είναι αέρια (Ar, Xe, Rn, N, H, Ne, O, F, Kr, Cl, He,), για δύο υγρά (Br, Hg) και για άλλα στοιχεία - στερεά.

Σε θερμοκρασίες κοντά στη θερμοκρασία δωματίου, τα πέντε μέταλλα θα πάρουν υγρή ή ημι-υγρή κατάσταση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το σημείο τήξης τους είναι σχεδόν ίσο. Έτσι, ο υδράργυρος και το ρουβίδιο λιώνουν στους 39 βαθμούς, το φράγκιο στους 27, το καίσιο στους 28 και το γάλλιο στους 30 βαθμούς.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι δεν πρέπει να συγχέονται οι έννοιες "χημικό στοιχείο", "άτομο", "απλή ουσία". Έτσι, για παράδειγμα, ένα άτομο έχει μια συγκεκριμένη, συγκεκριμένη σημασία και υπάρχει πραγματικά. Ο ορισμός του «χημικού στοιχείου» είναι γενικά αφηρημένος και συλλογικός. Στη φύση, τα στοιχεία υπάρχουν με τη μορφή ελεύθερων ή χημικά συνδεδεμένων ατόμων. Ταυτόχρονα, τα χαρακτηριστικά απλών ουσιών (συλλογές σωματιδίων) και χημικών στοιχείων (απομονωμένων ατόμων συγκεκριμένου τύπου) έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά.

Στο προηγούμενο κεφάλαιο ειπώθηκε ότι όχι μόνο άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς μεταξύ τους, αλλά και άτομα διαφορετικών στοιχείων. Οι ουσίες που σχηματίζονται από άτομα ενός χημικού στοιχείου ονομάζονται απλές ουσίες και οι ουσίες που σχηματίζονται από άτομα διαφορετικών χημικών στοιχείων ονομάζονται σύνθετες ουσίες. Ορισμένες απλές ουσίες έχουν μοριακή δομή, δηλ. αποτελούνται από μόρια. Για παράδειγμα, ουσίες όπως το οξυγόνο, το άζωτο, το υδρογόνο, το φθόριο, το χλώριο, το βρώμιο, το ιώδιο έχουν μοριακή δομή. Κάθε μία από αυτές τις ουσίες σχηματίζεται από διατομικά μόρια, επομένως οι τύποι τους μπορούν να γραφούν ως O 2, N 2, H 2, F 2, Cl 2, Br 2 και I 2, αντίστοιχα. Όπως μπορείτε να δείτε, οι απλές ουσίες μπορεί να έχουν το ίδιο όνομα με τα στοιχεία που τις σχηματίζουν. Επομένως, θα πρέπει κανείς να διακρίνει ξεκάθαρα τις καταστάσεις όταν μιλάμε για ένα χημικό στοιχείο και πότε για μια απλή ουσία.

Συχνά οι απλές ουσίες δεν έχουν μοριακή, αλλά ατομική δομή. Σε τέτοιες ουσίες, τα άτομα μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς διαφόρων τύπων μεταξύ τους, οι οποίοι θα συζητηθούν λεπτομερώς λίγο αργότερα. Ουσίες παρόμοιας δομής είναι όλα τα μέταλλα, για παράδειγμα, ο σίδηρος, ο χαλκός, το νικέλιο, καθώς και ορισμένα αμέταλλα - διαμάντι, πυρίτιο, γραφίτης κ.λπ. Αυτές οι ουσίες συνήθως χαρακτηρίζονται όχι μόνο από τη σύμπτωση του ονόματος του χημικού στοιχείου με το όνομα της ουσίας που σχηματίζεται από αυτό, αλλά και από την πανομοιότυπη καταγραφή του τύπου της ουσίας και την ονομασία του χημικού στοιχείου. Για παράδειγμα, τα χημικά στοιχεία σίδηρος, χαλκός και πυρίτιο, που ονομάζονται Fe, Cu και Si, σχηματίζουν απλές ουσίες των οποίων οι τύποι είναι Fe, Cu και Si, αντίστοιχα. Υπάρχει επίσης μια μικρή ομάδα απλών ουσιών που αποτελείται από μεμονωμένα άτομα που δεν συνδέονται με κανέναν τρόπο. Τέτοιες ουσίες είναι τα αέρια, τα οποία ονομάζονται ευγενή αέρια λόγω της εξαιρετικά χαμηλής χημικής τους δράσης. Αυτά περιλαμβάνουν ήλιο (He), νέο (Ne), αργό (Ar), κρυπτό (Kr), ξένο (Xe), ραδόνιο (Rn).

Δεδομένου ότι υπάρχουν μόνο περίπου 500 γνωστές απλές ουσίες, το λογικό συμπέρασμα προκύπτει ότι πολλά χημικά στοιχεία χαρακτηρίζονται από ένα φαινόμενο που ονομάζεται αλλοτροπία.

Η αλλοτροπία είναι ένα φαινόμενο όταν ένα χημικό στοιχείο μπορεί να σχηματίσει πολλές απλές ουσίες. Διαφορετικές χημικές ουσίες που σχηματίζονται από ένα χημικό στοιχείο ονομάζονται αλλοτροπικές τροποποιήσεις ή αλλοτρόπες.

Έτσι, για παράδειγμα, το χημικό στοιχείο οξυγόνο μπορεί να σχηματίσει δύο απλές ουσίες, η μία από τις οποίες έχει το όνομα του χημικού στοιχείου - οξυγόνο. Το οξυγόνο ως ουσία αποτελείται από διατομικά μόρια, δηλ. ο τύπος του είναι Ο 2. Είναι αυτή η ένωση που είναι μέρος του αέρα που χρειαζόμαστε για τη ζωή. Μια άλλη αλλοτροπική τροποποίηση του οξυγόνου είναι το τριατομικό αέριο όζον, του οποίου ο τύπος είναι O 3 . Παρά το γεγονός ότι τόσο το όζον όσο και το οξυγόνο σχηματίζονται από το ίδιο χημικό στοιχείο, η χημική τους συμπεριφορά είναι πολύ διαφορετική: το όζον είναι πολύ πιο ενεργό από το οξυγόνο σε αντιδράσεις με τις ίδιες ουσίες. Επιπλέον, αυτές οι ουσίες διαφέρουν μεταξύ τους σε φυσικές ιδιότητες, τουλάχιστον λόγω του γεγονότος ότι το μοριακό βάρος του όζοντος είναι 1,5 φορές μεγαλύτερο από αυτό του οξυγόνου. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι η πυκνότητά του στην αέρια κατάσταση είναι επίσης 1,5 φορές μεγαλύτερη.

Πολλά χημικά στοιχεία τείνουν να σχηματίζουν αλλοτροπικές τροποποιήσεις που διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τα δομικά χαρακτηριστικά του κρυσταλλικού πλέγματος. Έτσι, για παράδειγμα, στο Σχήμα 5, μπορείτε να δείτε σχηματικές εικόνες θραυσμάτων των κρυσταλλικών δικτυωμάτων διαμαντιού και γραφίτη, που είναι αλλοτροπικές τροποποιήσεις του άνθρακα.

Εικόνα 5. Θραύσματα κρυσταλλικών δικτυωμάτων από διαμάντι (α) και γραφίτη (β)

Επιπλέον, ο άνθρακας μπορεί επίσης να έχει μοριακή δομή: μια τέτοια δομή παρατηρείται σε έναν τύπο ουσίας όπως τα φουλλερένια. Ουσίες αυτού του τύπουσχηματίζεται από σφαιρικά μόρια άνθρακα. Το σχήμα 6 δείχνει τρισδιάστατα μοντέλα του μορίου φουλερενίου c60 και μια μπάλα ποδοσφαίρου για σύγκριση. Παρατηρήστε τις ενδιαφέρουσες ομοιότητές τους.

Εικόνα 6. Μόριο φουλερενίου C60 (α) και μπάλα ποδοσφαίρου (β)

Οι σύνθετες ουσίες είναι ουσίες που αποτελούνται από άτομα διαφορετικών στοιχείων. Αυτές, όπως και οι απλές ουσίες, μπορούν να έχουν μοριακή και μη μοριακή δομή. Ο μη μοριακός τύπος δομής σύνθετων ουσιών μπορεί να είναι πιο ποικίλος από αυτόν των απλών. Οποιεσδήποτε σύνθετες χημικές ουσίες μπορούν να ληφθούν είτε με άμεση αλληλεπίδραση απλών ουσιών είτε με μια αλληλουχία αλληλεπιδράσεων μεταξύ τους. Είναι σημαντικό να συνειδητοποιήσουμε ένα γεγονός, το οποίο είναι ότι οι ιδιότητες των πολύπλοκων ουσιών, τόσο φυσικών όσο και χημικών, είναι πολύ διαφορετικές από τις ιδιότητες των απλών ουσιών από τις οποίες προέρχονται. Για παράδειγμα, το επιτραπέζιο αλάτι, το οποίο έχει το φόρουμ NaCl και είναι άχρωμοι διαφανείς κρύσταλλοι, μπορεί να ληφθεί με αντίδραση νατρίου, που είναι μέταλλο με ιδιότητες χαρακτηριστικές των μετάλλων (λαμπρότητα και ηλεκτρική αγωγιμότητα), με χλώριο Cl2, ένα κιτρινοπράσινο αέριο.

Το θειικό οξύ H 2 SO 4 μπορεί να σχηματιστεί με μια σειρά διαδοχικών μετασχηματισμών από απλές ουσίες - υδρογόνο H 2, θείο S και οξυγόνο O 2. Το υδρογόνο είναι ένα αέριο ελαφρύτερο από τον αέρα που σχηματίζει εκρηκτικά μείγματα με τον αέρα. κίτρινος, ικανό να καεί, και το οξυγόνο είναι ένα αέριο ελαφρώς βαρύτερο από τον αέρα στο οποίο μπορούν να καούν πολλές ουσίες. Το θειικό οξύ, το οποίο μπορεί να ληφθεί από αυτές τις απλές ουσίες, είναι ένα βαρύ ελαιώδες υγρό με ισχυρές ιδιότητες αφαίρεσης νερού, λόγω των οποίων απανθρακώνει πολλές ουσίες οργανικής προέλευσης.

Είναι προφανές ότι εκτός από ατομικό χημικά, υπάρχουν και μείγματα τους. Ο κόσμος γύρω μας σχηματίζεται κυρίως από μείγματα διαφόρων ουσιών: κράματα μετάλλων, τρόφιμα, ποτά, διάφορα υλικά που αποτελούν τα αντικείμενα γύρω μας.

Για παράδειγμα, ο αέρας που αναπνέουμε αποτελείται κυρίως από άζωτο N2 (78%), οξυγόνο (21%), το οποίο είναι ζωτικής σημασίας για εμάς και το υπόλοιπο 1% αποτελείται από ακαθαρσίες άλλων αερίων (διοξείδιο του άνθρακα, ευγενή αέρια κ.λπ.) .

Τα μείγματα ουσιών χωρίζονται σε ομοιογενή και ετερογενή. Ομογενή μείγματα είναι εκείνα τα μείγματα που δεν έχουν όρια φάσεων. Τα ομοιογενή μείγματα είναι ένα μείγμα αλκοόλης και νερού, κράματα μετάλλων, διάλυμα αλατιού και ζάχαρης σε νερό, μείγματα αερίων κ.λπ. Ετερογενή μείγματα είναι εκείνα τα μείγματα που έχουν όριο φάσης. Τα μείγματα αυτού του τύπου περιλαμβάνουν μείγμα άμμου και νερού, ζάχαρη και αλάτι, μείγμα λαδιού και νερού κ.λπ.

Οι ουσίες που αποτελούν τα μείγματα ονομάζονται συστατικά.

Τα μείγματα απλών ουσιών, σε αντίθεση με τις χημικές ενώσεις που μπορούν να ληφθούν από αυτές τις απλές ουσίες, διατηρούν τις ιδιότητες κάθε συστατικού.

Οργανικές και ανόργανες ουσίες.
> αναγνωρίζουν μέταλλα και μη μέταλλα.
> Να αναγνωρίσουν τα μεταλλικά και τα μη μεταλλικά στοιχεία από τη θέση τους στον περιοδικό πίνακα του D.I. κατανοήσουν γιατί όλα τα μέταλλα έχουν παρόμοιες ιδιότητες.

Τα άτομα υπό κανονικές συνθήκες δεν μπορούν να υπάρχουν μόνα τους για πολύ. Είναι σε θέση να συνδυάζονται με τα ίδια ή άλλα άτομα, γεγονός που προκαλεί μια μεγάλη ποικιλία ουσιών στον κόσμο.

Μια ουσία που σχηματίζεται από ένα χημικό στοιχείο ονομάζεται απλή και μια ουσία που σχηματίζεται από πολλά στοιχεία ονομάζεται σύνθετη ή χημική ένωση.

Απλές ουσίες

Οι απλές ουσίες χωρίζονται σε μέταλλακαι μη μέταλλα. Αυτή η ταξινόμηση των απλών ουσιών προτάθηκε από τον εξαιρετικό Γάλλο επιστήμονα A.L. Ο Λαβουαζιέ μέσα τέλη XVIII V. Τα χημικά στοιχεία από τα οποία προέρχονται τα μέταλλα ονομάζονται μεταλλικά και αυτά που σχηματίζουν αμέταλλα ονομάζονται
μη μεταλλικό. Στη μεγάλη έκδοση του συστήματος του D.I Mendeleev (endpaper II), οριοθετούνται από μια διακεκομμένη γραμμή. Μέταλλο στοιχείαβρίσκονται στα αριστερά του. υπάρχουν σημαντικά περισσότερα από αυτά από τα μη μεταλλικά.

Αυτό είναι ενδιαφέρον

Απλές ουσίες 13 στοιχείων - Au, Ag, Cu, Hg, Pb, Fe, Sn, Pt, S, C, Zn, Sb και Όπως ήταν γνωστά στην αρχαιότητα.

Καθένας από εσάς μπορεί, χωρίς δισταγμό, να ονομάσει πολλά μέταλλα (Εικ. 36). Διαφέρουν από άλλες ουσίες από μια ειδική «μεταλλική» λάμψη. Αυτές οι ουσίες έχουν πολλές κοινές ιδιότητες.

Ρύζι. 36. Μέταλλα

Τα μέταλλα υπό κανονικές συνθήκες είναι στερεά (μόνο ο υδράργυρος είναι υγρό), αγώγουν καλά τον ηλεκτρισμό και τη θερμότητα και έχουν γενικά υψηλή θερμοκρασίατήξη (πάνω από 500 °C).

Ρύζι. 37. Απλοποιημένο μοντέλο εσωτερική δομήμέταλλο

Είναι πλαστικά? μπορούν να σφυρηλατηθούν και να τραβήξουν σύρμα από αυτά.

Χάρη στις ιδιότητές τους, τα μέταλλα έχουν μπει με σιγουριά στη ζωή των ανθρώπων. Η τεράστια σημασία τους μαρτυρείται από τα ονόματα των ιστορικών εποχών: Εποχή του Χαλκού, Εποχή του Χαλκού, Εποχή του Σιδήρου.

Η ομοιότητα των μετάλλων οφείλεται στην εσωτερική τους δομή.

Δομή μετάλλων. Τα μέταλλα είναι κρυσταλλικές ουσίες. Οι κρύσταλλοι στα μέταλλα είναι πολύ μικρότεροι από τους κρυστάλλους της ζάχαρης ή του επιτραπέζιου αλατιού και δεν φαίνονται με γυμνό μάτι.

Ένα μόριο είναι ένα ηλεκτρικά ουδέτερο σωματίδιο που αποτελείται από δύο ή περισσότερα συνδεδεμένα άτομα.

Σε κάθε μόριο, τα άτομα συνδέονται μεταξύ τους αρκετά ισχυρά, αλλά τα μόρια μεταξύ τους στην ουσία συνδέονται πολύ ασθενώς. Επομένως, ουσίες μοριακής δομής δεν έχουν υψηλές θερμοκρασίεςτήξη και βρασμό.

Το οξυγόνο και το όζον είναι μοριακές ουσίες. Αυτές είναι απλές ουσίες οξυγόνου. Ένα μόριο οξυγόνου περιέχει δύο άτομα οξυγόνου και ένα μόριο όζοντος περιέχει τρία (Εικ. 39).

Ρύζι. 39. Μοντέλα μορίων

Όχι μόνο το οξυγόνο, αλλά και πολλά άλλα στοιχεία σχηματίζουν δύο ή περισσότερες απλές ουσίες. Επομένως, υπάρχουν πολλές φορές περισσότερες απλές ουσίες από ό χημικά στοιχεία.

Ονόματα απλών ουσιών.

Οι περισσότερες απλές ουσίες ονομάζονται από τα αντίστοιχα στοιχεία. Εάν τα ονόματα είναι διαφορετικά, τότε δίνονται στον περιοδικό πίνακα, με το όνομα της απλής ουσίας που βρίσκεται κάτω από το όνομα
στοιχείο (Εικ. 40).

Να ονομάσετε τις απλές ουσίες των στοιχείων Υδρογόνο, Λίθιο, Μαγνήσιο, Άζωτο.

1 Ο όρος «μόριο» προέρχεται από τη λατινική λέξη moles (μάζα), το υποκοριστικό επίθημα cula και μεταφράζεται σημαίνει «μικρή μάζα».

Τα ονόματα των απλών ουσιών γράφονται μέσα στην πρόταση με μικρό γράμμα.

Ρύζι. 40. Κελί του περιοδικού πίνακα

Σύνθετες ουσίες ( χημικές ενώσεις)

Ο συνδυασμός ατόμων διαφορετικών χημικών στοιχείων δημιουργεί πολλά σύνθετες ουσίες(υπάρχουν δεκάδες χιλιάδες φορές περισσότεροι από τους απλούς).

Υπάρχουν σύνθετες ουσίεςμε μοριακή, ατομική και ιοντική δομή. Ως εκ τούτου, οι ιδιότητές τους είναι πολύ διαφορετικές.

Οι μοριακές ενώσεις είναι κυρίως πτητικές και συχνά έχουν οσμή. Τα σημεία τήξης και βρασμού τους είναι σημαντικά χαμηλότερα από εκείνα των ενώσεων με ατομική ή ιοντική δομή.

Η μοριακή ουσία είναι το νερό. Ένα μόριο νερού αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου (Εικ. 41).

Ρύζι. 41. Μοντέλο μορίου νερού

Η μοριακή δομή είναι μονοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του άνθρακα. αέρια, ζάχαρη, άμυλο, αλκοόλη, οξικό οξύ κ.λπ. Ο αριθμός των ατόμων στα μόρια των σύνθετων ουσιών μπορεί να ποικίλλει - από δύο άτομα έως εκατοντάδες και ακόμη και χιλιάδες.

Ορισμένες ενώσεις έχουν ατομική δομή.

Ένα από αυτά είναι ο ορυκτός χαλαζίας, το κύριο συστατικό της άμμου. Περιέχει άτομα πυριτίου και οξυγόνου (Εικ. 42).

Ρύζι. 42. Μοντέλο ένωσης ατομικής δομής (χαλαζίας)

Υπάρχουν επίσης ιοντικές ενώσεις. Αυτά είναι επιτραπέζιο αλάτι, κιμωλία, σόδα, λάιμ, γύψος και πολλά άλλα. Οι κρύσταλλοι επιτραπέζιου αλατιού αποτελούνται από θετικά φορτισμένα ιόντα νατρίου και αρνητικά φορτισμένα ιόντα χλωρίου (Εικ. 43). Κάθε τέτοιο ιόν σχηματίζεται από το αντίστοιχο άτομο (§ 6).

Ρύζι. 43. Μοντέλο ιοντικής ένωσης (επιτραπέζιο αλάτι)

Αυτό είναι ενδιαφέρον

Τα μόρια οργανικών ενώσεων, εκτός από τα άτομα άνθρακα, συνήθως περιέχουν άτομα υδρογόνου, συχνά άτομα οξυγόνου και μερικές φορές κάποια άλλα στοιχεία.

Η αμοιβαία έλξη πολλών αντίθετα φορτισμένων ιόντων προκαλεί την ύπαρξη ιοντικών ενώσεων.

Ένα ιόν που σχηματίζεται από ένα άτομο ονομάζεται απλό και ένα ιόν που σχηματίζεται από πολλά άτομα ονομάζεται σύνθετο.

Τα θετικά φορτισμένα απλά ιόντα υπάρχουν για τα μεταλλικά στοιχεία και τα αρνητικά φορτισμένα απλά ιόντα για τα μη μεταλλικά στοιχεία.

Ονομασίες σύνθετων ουσιών.

Το σχολικό βιβλίο έχει δώσει μέχρι στιγμής τεχνικές ή καθημερινές ονομασίες για σύνθετες ουσίες. Επιπλέον, οι ουσίες έχουν και χημικές ονομασίες. Για παράδειγμα, η χημική ονομασία του επιτραπέζιου αλατιού είναι χλωριούχο νάτριο και η κιμωλία είναι ανθρακικό ασβέστιο. Κάθε τέτοιο όνομα αποτελείται από δύο λέξεις. Η πρώτη λέξη είναι το όνομα ενός από τα στοιχεία που σχηματίζουν την ουσία (γράφεται με μικρό γράμμα), και η δεύτερη προέρχεται από το όνομα ενός άλλου στοιχείου.

Οργανικές και ανόργανες ουσίες.

Παλαιότερα, οργανικές ουσίες ήταν εκείνες οι ουσίες που βρίσκονται σε ζωντανούς οργανισμούς. Αυτά είναι πρωτεΐνες, λίπη, ζάχαρη, άμυλο, βιταμίνες, ενώσεις που δίνουν χρώμα, οσμή, γεύση σε λαχανικά και φρούτα κλπ. Με τον καιρό, οι επιστήμονες άρχισαν να αποκτούν στα εργαστήρια ουσίες παρόμοιες σε σύσταση και ιδιότητες που δεν υπάρχουν στη φύση. Στις μέρες μας, οι οργανικές ουσίες ονομάζονται ενώσεις άνθρακα (με εξαίρεση το διοξείδιο του άνθρακα και το διοξείδιο του άνθρακα, την κιμωλία, τη σόδα και κάποιες άλλες).

Οι περισσότερες οργανικές ενώσεις είναι ικανές να καούν και όταν θερμαίνονται απουσία αέρα, απανθρακώνονται (ο άνθρακας αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από άτομα άνθρακα).

Άλλες πολύπλοκες ουσίες, όπως και όλες οι απλές, ανήκουν σε ανόργανες ουσίες. Αποτελούν τη βάση του ορυκτού κόσμου, δηλαδή βρίσκονται στο έδαφος, τα ορυκτά, τα πετρώματα, τον αέρα, φυσικό νερό. Επιπλέον, ανόργανες ουσίες βρίσκονται και σε ζωντανούς οργανισμούς.

Το υλικό αυτής της παραγράφου συνοψίζεται στο Διάγραμμα 6.

Εργαστηριακό πείραμα Νο 2

Εισαγωγή σε διαφορετικούς τύπους ουσιών

Σας έχουν δοθεί οι ακόλουθες ουσίες (η επιλογή θα υποδειχθεί από τον δάσκαλο):

επιλογή Ι - ζάχαρη, ανθρακικό ασβέστιο (κιμωλία), γραφίτης, χαλκός.
επιλογή II - παραφίνη, αλουμίνιο, θείο, χλωριούχο νάτριο (επιτραπέζιο αλάτι).

Οι ουσίες βρίσκονται σε βάζα με ετικέτες.

Εξετάστε προσεκτικά τις ουσίες, δώστε προσοχή στα ονόματά τους. Προσδιορίστε μεταξύ αυτών απλές (μέταλλα, αμέταλλα) και σύνθετες ουσίες, καθώς και οργανικές και ανόργανες.

Εισαγάγετε το όνομα κάθε ουσίας στον πίνακα και υποδείξτε τον τύπο της γράφοντας ένα σύμβολο «+» στις κατάλληλες στήλες.

συμπεράσματα

Οι ουσίες μπορεί να είναι απλές και σύνθετες, οργανικές και ανόργανες.

Οι απλές ουσίες χωρίζονται σε μέταλλα και αμέταλλα και τα χημικά στοιχεία χωρίζονται σε μεταλλικά και μη μεταλλικά.

Τα μέταλλα έχουν πολλές κοινές ιδιότητες λόγω της ομοιότητας της εσωτερικής τους δομής.

Τα αμέταλλα αποτελούνται από άτομα ή μόρια και έχουν διαφορετικές ιδιότητες από τα μέταλλα.

Οι σύνθετες ουσίες (χημικές ενώσεις) έχουν ατομική, μοριακή ή ιοντική δομή.

Σχεδόν όλες οι ενώσεις άνθρακα ανήκουν σε οργανικές ουσίες και οι υπόλοιπες ενώσεις και απλές ουσίες ανήκουν σε ανόργανες ουσίες.

?
56. Ποια ουσία λέγεται απλή και ποια σύνθετη; Τι είδη απλών ουσιών υπάρχουν και ποια είναι τα ονόματα των αντίστοιχων στοιχείων;

57. Με ποιες φυσικές ιδιότητες μπορεί να διακριθεί ένα μέταλλο από ένα αμέταλλο;

58. Ορίστε ένα μόριο. Σε τι διαφέρει ένα μόριο μιας απλής ουσίας από ένα μόριο μιας σύνθετης ουσίας;
59. Συμπληρώστε τα κενά εισάγοντας τις λέξεις «Άζωτο» ή «άζωτο» στις κατάλληλες περιπτώσεις και εξηγήστε την επιλογή σας:
α) ... - το αέριο που περιέχει τη μεγαλύτερη ποσότητα στον αέρα.
β) ένα μόριο... αποτελείται από δύο άτομα...?
γ) ενώσεις... εισέρχονται στα φυτά από το έδαφος?
δ)... είναι ελάχιστα διαλυτό στο νερό.

60. Να συμπληρώσετε τα κενά εισάγοντας τις λέξεις «στοιχείο», «άτομο» ή «μόριο» στην κατάλληλη περίπτωση και αριθμό:
α)... ο λευκός φώσφορος περιέχει τέσσερις... Φώσφορο?
β) υπάρχει... διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα?
γ) ο χρυσός είναι μια απλή ουσία... Aurum.

Κατά τη μελέτη της ύλης των προηγούμενων παραγράφων, έχετε ήδη εξοικειωθεί με ορισμένες ουσίες. Για παράδειγμα, ένα μόριο αερίου υδρογόνου αποτελείται από δύο άτομα του χημικού στοιχείου υδρογόνο - Η + Η = Η2.

Οι απλές ουσίες είναι ουσίες που περιέχουν άτομα του ίδιου τύπου

Οι απλές ουσίες που γνωρίζετε περιλαμβάνουν: οξυγόνο, γραφίτη, θείο, άζωτο, όλα τα μέταλλα: σίδηρος, χαλκός, αλουμίνιο, χρυσός κ.λπ. Το θείο αποτελείται μόνο από άτομα του χημικού στοιχείου θείου, ενώ ο γραφίτης από άτομα του χημικού στοιχείου άνθρακα.

Είναι απαραίτητο να γίνει σαφής διάκριση μεταξύ των εννοιών "χημικό στοιχείο"Και "απλή υπόθεση". Για παράδειγμα, το διαμάντι και ο άνθρακας δεν είναι το ίδιο πράγμα. Ο άνθρακας είναι ένα χημικό στοιχείο και το διαμάντι είναι μια απλή ουσία που σχηματίζεται από το χημικό στοιχείο άνθρακας. ΣΕ σε αυτή την περίπτωσηένα χημικό στοιχείο (άνθρακας) και μια απλή ουσία (διαμάντι) ονομάζονται διαφορετικά. Συχνά ένα χημικό στοιχείο και η αντίστοιχη απλή ουσία του ονομάζονται το ίδιο. Για παράδειγμα, το στοιχείο οξυγόνο αντιστοιχεί σε μια απλή ουσία - οξυγόνο.

Είναι απαραίτητο να μάθουμε πώς να διακρίνουμε πού μιλάμε για ένα στοιχείο και πού για μια ουσία! Για παράδειγμα, όταν λένε ότι το οξυγόνο είναι μέρος του νερού, μιλάμε για το στοιχείο οξυγόνο. Όταν λένε ότι το οξυγόνο είναι αέριο απαραίτητο για την αναπνοή, μιλάμε για την απλή ουσία οξυγόνο.

Οι απλές ουσίες των χημικών στοιχείων χωρίζονται σε δύο ομάδες - μέταλλα και αμέταλλα.

Μέταλλα και αμέταλλαριζικά διαφορετικές ως προς τις φυσικές τους ιδιότητες. Όλα τα μέταλλα είναι στερεές ουσίες υπό κανονικές συνθήκες, με εξαίρεση τον υδράργυρο - το μόνο υγρό μέταλλο. Τα μέταλλα είναι αδιαφανή και έχουν μια χαρακτηριστική μεταλλική λάμψη. Τα μέταλλα είναι όλκιμα και μεταφέρουν καλά τη θερμότητα και τον ηλεκτρισμό.

Τα αμέταλλα δεν είναι παρόμοια μεταξύ τους σε φυσικές ιδιότητες. Άρα, το υδρογόνο, το οξυγόνο, το άζωτο είναι αέρια, το πυρίτιο, το θείο, ο φώσφορος είναι στερεά. Το μόνο υγρό μη μέταλλο είναι το βρώμιο, ένα καφεκόκκινο υγρό.

Εάν σχεδιάσετε μια συμβατική γραμμή από το χημικό στοιχείο βόριο στο χημικό στοιχείο αστατίνη, τότε στη μακρά έκδοση του Περιοδικού Συστήματος υπάρχουν μη μεταλλικά στοιχεία πάνω από τη γραμμή και κάτω από αυτήν - μέταλλο. Στη σύντομη έκδοση του Περιοδικού Πίνακα, υπάρχουν μη μεταλλικά στοιχεία κάτω από αυτή τη γραμμή, και μεταλλικά και μη μεταλλικά στοιχεία πάνω από αυτήν. Αυτό σημαίνει ότι είναι πιο βολικό να προσδιορίσετε εάν ένα στοιχείο είναι μεταλλικό ή μη μεταλλικό χρησιμοποιώντας τη μεγάλη έκδοση του Περιοδικού Πίνακα. Αυτή η διαίρεση είναι αυθαίρετη, καθώς όλα τα στοιχεία με τον ένα ή τον άλλο τρόπο παρουσιάζουν μεταλλικές και μη μεταλλικές ιδιότητες, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις αυτή η κατανομή αντιστοιχεί στην πραγματικότητα.

Σύνθετες ουσίες και η ταξινόμηση τους

Εάν η σύνθεση απλών ουσιών περιλαμβάνει άτομα ενός μόνο τύπου, είναι εύκολο να μαντέψει κανείς ότι η σύνθεση των σύνθετων ουσιών θα περιλαμβάνει πολλούς τύπους διαφορετικών ατόμων, τουλάχιστον δύο. Ένα παράδειγμα πολύπλοκης ουσίας είναι το νερό, ξέρετε τον χημικό τύπο του. H2O. Τα μόρια του νερού αποτελούνται από δύο τύπους ατόμων: υδρογόνο και οξυγόνο.

Σύνθετες ουσίες- ουσίες που περιέχουν άτομα διαφόρων τύπων

Ας κάνουμε το παρακάτω πείραμα.Αναμείξτε σκόνες θείου και ψευδαργύρου. Τοποθετήστε το μείγμα σε μια λαμαρίνα και βάλτε τη φωτιά χρησιμοποιώντας έναν ξύλινο πυρσό. Το μείγμα αναφλέγεται και καίγεται γρήγορα με δυνατή φλόγα. Μετά την ολοκλήρωση της χημικής αντίδρασης, σχηματίστηκε μια νέα ουσία, η οποία περιελάμβανε άτομα θείου και ψευδαργύρου. Οι ιδιότητες αυτής της ουσίας είναι εντελώς διαφορετικές από τις ιδιότητες των αρχικών ουσιών - θείου και ψευδαργύρου.

Οι σύνθετες ουσίες συνήθως χωρίζονται σε δύο ομάδες: ανόργανες ουσίες και τα παράγωγά τους και οργανικές ουσίες και τα παράγωγά τους.Για παράδειγμα, το ορυκτό αλάτι είναι μια ανόργανη ουσία και το άμυλο που περιέχεται στις πατάτες είναι μια οργανική ουσία.

Τύποι δομής ουσιών

Ανάλογα με τον τύπο των σωματιδίων που αποτελούν τις ουσίες, οι ουσίες χωρίζονται σε ουσίες μοριακή και μη μοριακή δομή.

Η ουσία μπορεί να περιέχει διάφορα δομικά σωματίδια, όπως άτομα, μόρια, ιόντα.Κατά συνέπεια, υπάρχουν τρεις τύποι ουσιών: ουσίες ατομικής, ιοντικής και μοριακής δομής. Ουσίες διαφορετικών τύπων δομής θα έχουν διαφορετικές ιδιότητες.

Ουσίες ατομικής δομής

Παράδειγμα ουσιών ατομικής δομής είναι ουσίες που σχηματίζονται από το στοιχείο άνθρακας: γραφίτη και διαμάντι. Αυτές οι ουσίες περιέχουν μόνο άτομα άνθρακα, αλλά οι ιδιότητες αυτών των ουσιών είναι πολύ διαφορετικές. Γραφίτης– εύθραυστη, εύκολα απολεπιστική ουσία γκρι-μαύρου χρώματος. Διαμάντι– διαφανές, ένα από τα πιο σκληρά ορυκτά στον πλανήτη. Γιατί οι ουσίες που αποτελούνται από τον ίδιο τύπο ατόμου έχουν διαφορετικές ιδιότητες; Είναι όλα σχετικά με τη δομή αυτών των ουσιών. Τα άτομα άνθρακα στον γραφίτη και το διαμάντι συνδυάζονται με διαφορετικούς τρόπους. Οι ουσίες ατομικής δομής έχουν υψηλά σημεία βρασμού και τήξης, είναι συνήθως αδιάλυτες στο νερό και μη πτητικές.

Κρυσταλλικό πλέγμα – μια βοηθητική γεωμετρική εικόνα που εισάγεται για την ανάλυση της δομής ενός κρυστάλλου

Ουσίες μοριακής δομής

Ουσίες μοριακής δομής– Αυτά είναι σχεδόν όλα τα υγρά και οι περισσότερες αέριες ουσίες. Υπάρχουν επίσης κρυσταλλικές ουσίες των οποίων το κρυσταλλικό πλέγμα περιλαμβάνει μόρια. Το νερό είναι μια ουσία μοριακής δομής. Ο πάγος έχει επίσης μοριακή δομή, αλλά σε αντίθεση με το υγρό νερό, έχει ένα κρυσταλλικό πλέγμα όπου όλα τα μόρια είναι αυστηρά ταξινομημένα. Οι ουσίες μοριακής δομής έχουν χαμηλά σημεία βρασμού και τήξης, είναι συνήθως εύθραυστες και δεν αγώγουν ηλεκτρισμό.

Ουσίες ιοντικής δομής

Οι ουσίες με ιοντική δομή είναι στερεές κρυσταλλικές ουσίες. Ένα παράδειγμα ουσίας ιοντικής ένωσης είναι το επιτραπέζιο αλάτι. Ο χημικός τύπος του είναι NaCl. Όπως μπορούμε να δούμε, το NaCl αποτελείται από ιόντα Na+ και Cl⎺,εναλλάξ μέσα ορισμένα μέρη(κόμβοι) του κρυσταλλικού πλέγματος. Ουσίες με ιοντική δομή έχουν υψηλά σημεία τήξης και βρασμού, είναι εύθραυστες, είναι συνήθως πολύ διαλυτές στο νερό και δεν μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα.

Οι έννοιες «άτομο», «χημικό στοιχείο» και «απλή ουσία» δεν πρέπει να συγχέονται.

• "Ατομο"– μια συγκεκριμένη έννοια, αφού τα άτομα υπάρχουν πραγματικά.
• "Χημικό στοιχείο"– αυτή είναι μια συλλογική, αφηρημένη έννοια. Στη φύση, ένα χημικό στοιχείο υπάρχει με τη μορφή ελεύθερων ή χημικά συνδεδεμένων ατόμων, δηλαδή απλών και πολύπλοκων ουσιών.

Τα ονόματα των χημικών στοιχείων και των αντίστοιχων απλών ουσιών είναι τα ίδια στις περισσότερες περιπτώσεις.

Όταν μιλάμε για ένα υλικό ή συστατικό ενός μείγματος -για παράδειγμα, μια φιάλη είναι γεμάτη με αέριο χλώριο, ένα υδατικό διάλυμα βρωμίου, ας πάρουμε ένα κομμάτι φωσφόρου - μιλάμε για μια απλή ουσία. Αν πούμε ότι ένα άτομο χλωρίου περιέχει 17 ηλεκτρόνια, η ουσία περιέχει φώσφορο, το μόριο αποτελείται από δύο άτομα βρωμίου, τότε εννοούμε ένα χημικό στοιχείο.

Είναι απαραίτητο να γίνει διάκριση μεταξύ των ιδιοτήτων (χαρακτηριστικών) μιας απλής ουσίας (μια συλλογή σωματιδίων) και των ιδιοτήτων (χαρακτηριστικά) ενός χημικού στοιχείου (απομονωμένο άτομο ορισμένου τύπου), δείτε τον παρακάτω πίνακα:

Οι σύνθετες ουσίες πρέπει να διακρίνονται από μείγματα, που αποτελούνται επίσης από διαφορετικά στοιχεία.

Η ποσοτική αναλογία των συστατικών του μείγματος μπορεί να είναι μεταβλητή, αλλά οι χημικές ενώσεις έχουν σταθερή σύσταση.

Για παράδειγμα, σε ένα ποτήρι τσάι μπορείτε να προσθέσετε μια κουταλιά ζάχαρη, ή πολλές, και μόρια σακχαρόζης С12Н22О11περιέχει ακριβώς 12 άτομα άνθρακα, 22 άτομα υδρογόνου και 11 άτομα οξυγόνου.

Έτσι, η σύνθεση των ενώσεων μπορεί να περιγραφεί από έναν χημικό τύπο και τη σύνθεση κανένα μείγμα.

Τα συστατικά του μείγματος διατηρούν τη φυσική τους και χημικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, αν αναμίξετε σκόνη σιδήρου με θείο, σχηματίζεται ένα μείγμα δύο ουσιών. Τόσο το θείο όσο και ο σίδηρος σε αυτό το μείγμα διατηρούν τις ιδιότητές τους: Ο σίδηρος έλκεται από έναν μαγνήτη και το θείο δεν βρέχεται από το νερό και επιπλέει στην επιφάνειά του.

Εάν το θείο και ο σίδηρος αντιδράσουν μεταξύ τους, σχηματίζεται μια νέα ένωση με τον τύπο FeS, που δεν έχει τις ιδιότητες ούτε του σιδήρου ούτε του θείου, αλλά έχει ένα σύνολο δικών του ιδιοτήτων. Σε σχέση FeSΟ σίδηρος και το θείο συνδέονται μεταξύ τους και είναι αδύνατο να διαχωριστούν χρησιμοποιώντας τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό των μιγμάτων.

Έτσι, οι ουσίες μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με διάφορες παραμέτρους:

Συμπεράσματα από άρθρο σχετικά με το θέμα Απλές και σύνθετες ουσίες

• Απλές ουσίες- ουσίες που περιέχουν άτομα του ίδιου τύπου
• Οι απλές ουσίες χωρίζονται σε μέταλλα και αμέταλλα
• Σύνθετες ουσίες- ουσίες που περιέχουν άτομα διαφόρων τύπων
• Οι σύνθετες ουσίες χωρίζονται σε οργανική και ανόργανη
• Υπάρχουν ουσίες ατομικής, μοριακής και ιοντικής δομής, οι ιδιότητές τους είναι διαφορετικές
• Κρυσταλλικό πλέγμα– μια βοηθητική γεωμετρική εικόνα που εισάγεται για την ανάλυση της κρυσταλλικής δομής