Химические элементы и химические соединения

 

Химический элемент21 – вид (совокупность22) атомов с  одинако-вым зарядом ядер (элемент как абстрактное понятие).

Понятие "химический элемент" нельзя отождествлять с понятием "простое вещество".

Простое вещество характеризуется определённой плотностью, растворимостью, температурами плавления и кипения. Эти свойства относятся к совокупности атомов, и для разных простых веществ они различны (например, кислород О₂ и озон О₃).

Свойства элемента относятся к его отдельным атомам, которые характеризуются определённым положительным зарядом ядра (порядковым номером в периодической системе Д.И. Менделеева), степенью окисления, изотопным составом и др.

Названия химических элементов совпадают с названиями соответствующих им простых веществ, за исключением углерода (графит, алмаз).    

 

Символ химического элемента – химический знак для обозначения химического элемента; применяется как на микро-, так и на макроуровне организации вещества.

 

Символ химического элемента означает:	Fe
– химический элемент – атом химического элемента – простое вещество	Химический элемент железо        Один атом железа        Вещество железо

 

 

Написание символа химического элемента	Атом хлора	Хлорид-ион
Без указания валентных электронов атома или иона	Cl	Сl–
С указанием спаренных и неспаренных валентных электронов атома или иона
С указанием неспаренных электронов валентными штрихами (для атомов)	Cl–	–

 

Порядковый номер химического  элемента Z – число, обозначающее номер элемента в периодической системе                       Д.И. Менделеева.

Для электрически нейтрального атома:

 

Порядковый номер элемента

=

Заряд атомного ядра

=

Число протонов

=

Число электронов

 

Молекула23 – это способная к самостоятельному существованию, нейтральная по заряду наименьшая совокупность атомов, связанных вследствие химического взаимодействия в определённом порядке (то есть обладающая определённой структурой), не имеющая, как правило, неспаренных электронов.

Классическая теория химического строения рассматривает молекулу как стабильную наименьшую частицу вещества, определяющую его основные свойства (по массе и размерам) и образованную из химически связанных друг с другом атомов одного или разных элементов.

В формулировке понятия молекулы не указан такой признак, как свойства, поскольку они зависят от внешних условий, растворителя, агрегатного состояния, хотя совокупность свойств позволяет отличить одну молекулу от других, в том числе от молекул того же состава.

Число атомов в молекуле составляет от двух (Н₂, Cl₂, HCl) до сотен и тысяч (некоторые витамины, гормоны, белки).

Атомы благородных газов часто называют одноатомными молекулами, хотя строго говоря, они ими не являются.

Если молекула состоит из тысяч и более повторяющихся единиц (одинаковых или близких по строению групп атомов), то её называют макромолекулой.

 

Ионы24 – п оложительно или отрицательно заряженные частицы, свободно передвигающиеся в растворе или в расплаве.

Ионы возникают из атомов, молекул и радикалов в результате присоединения или отдачи валентных электронов. Существуют в кристаллических решётках и расплавах ионных веществ. По составу разделяются на простые и сложные ионы.

Анион25 – о трицательный ион.

 

Cl– хлорид-ион	СН3СОО– ацетат-ион	SО42– сульфат-ион	ОН– гидроксид-ион
Простой анион – отрицательно заряженный атом	Сложные анионы (молекулярные)

Катион – п оложительный ион.

 

Nа+ катион натрия	Сu2+ катион меди(II)	NН4+ катион аммония
Простые катионы – положительно заряженные атомы		Сложный катион (молекулярный)

 

Радикал26 – атом, молекула или ион, имеющий неспаренный электрон.

Например: атомные радикалы Н· и Сl· ; молекулярные радикалы ·NО₂, О₂ (·О–О· – бирадикал); атомные ион-радикалы Сu²⁺ (3d⁹), V²⁺ (3d³).

 

Тело – ограниченная макроскопическая область пространства, заполненная частицами; предмет изучения в физике. Тела состоят из веществ и имеют массу и объём.

Твёрдые тела: кубики из латуни, кристаллы сахара или соли.

Жидкие тела (жидкости): вода в стакане, нефть в цистерне.

Газообразные тела (газы): воздух в воздушном шаре, углекислый газ в баллоне.

 

Вещество – множество частиц, таких как атомы, катионы и анионы, молекулы, их различные комбинации, которые находятся друг с другом во взаимодействии.

Любое вещество характеризуется определённым составом (природой и числом атомов в его молекуле), строением (пространственным расположением атомов в молекуле) и определёнными физическими и химическими свойствами.

 

Агрегатные состояния вещества: твёрдое, жидкое, газообразное, а также плазменное.

Любое вещество обладает макроскопическими свойствами, которые отличают его от микроскопических структурных единиц, создающих это вещество (агрегатное состояние, плотность, твёрдость, температура плавления, температура кипения), и которые не аддитивны, то есть не являются суммой свойств составляющих их частиц.

1.3. Классификация27 веществ

 

Обзор веществ

 

Чистое (индивидуальное) вещество – вещество, состоящее из одинаковых частиц (формульных единиц) (см. с. 26).

Вещество представляет собой однородный вид материи, каждая частица которого имеет одинаковые физические свойства.

Вещества в чистом виде в природе не  встречаются.

Природные вещества представляют собой  смеси, состоящие иногда из очень большого числа разнообразных веществ.

Смесь веществ – тело, которое состоит из частиц различных веществ.

Например, водный раствор глюкозы состоит из молекул глюкозы и воды; воздух состоит из молекул азота, кислорода и частиц других веществ.

Когда одно из веществ содержится в смеси в преобладающем количестве, то вся смесь обычно носит его название. Например, природную воду, которая содержит растворённые соли, газы и другие вещества, называют просто водой.

Чистое (индивидуальное) вещество всегда однородно, смеси же могут быть однородными или неоднородными.

Однородными называют смеси, в которых ни непосредственно, ни при помощи микроскопа нельзя обнаружить частиц веществ вследствие ничтожно малой их величины. Такими смесями являются смеси газов, многие жидкости, некоторые сплавы.

Неоднородные смеси не всегда удаётся распознать сразу.

Например, кровь кажется однородной жидкостью красного цвета, но при рассматривании её в микроскоп видно, что она состоит из бесцветной жидкости, в которой плавают красные и белые тельца.  

Простое, или элементарное вещество, образовано атомами какого-либо одного элемента, и поэтому является формой его существования в свободном состоянии.

Например, гелий He, кислород O₂, озон O₃, сера S₈, железо Fе, графит С, алмаз С, водород Н₂, белый фосфор Р₄.

 

Металл28 – простое вещество, характерными свойствами которого являются высокая теплопроводность, высокая электропроводимость, металлический блеск и пластичность (поддаётся обработке посредством прокатки, прессования, ковки, волочения).

Основное отличительное свойство металла – отрицательный температурный коэффициент электрической проводимости.

Сплавы – металлические, макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более металлов (реже металлов и неметаллов), с характерными металлическими свойствами. В широком смысле сплавами называют любые однородные системы, получаемые сплавлением металлов, неметаллов, оксидов, органических веществ и т.д.          

Сплав – твёрдый раствор металлов: феррохром (Fe–Cr), бронза (Cu–Pb или Sn), латунь (Cu–Zn), мельхиор (Cu–Ni), амальгама29 (Na–Hg), дюраль (дюралюмин) (Al–Сu), силумин (Al–Si).

Классификация металлов

 

Свойство	Виды
Плотность	Лёгкие металлы (ρ < 5 г/см3) Натрий, ρ = 0,97 г/см3	Тяжёлые металлы (ρ > 5 г/см3) Железо, ρ = 7,86 г/см3
Температура плавления	Легкоплавкие металлы (tпл.  < 1000 °С) Олово, tпл.  = 232 °С	Тугоплавкие металлы (tпл.  > 1000 °С) Медь, tпл.  = 1083 °С
Химическая стойкость	Благородные металлы (не реагируют с        разбавленными кислотами) Серебро Ag, золото Au	Неблагородные металлы (реагируют с разбав-ленными кислотами с выделением водорода) Цинк Zn, железо Fe
Технические названия	Чёрные металлы (Чугун, сталь)	Цветные металлы [Медь Cu, олово Sn, латунь (Cu–Sn)].

Неметалл – простое вещество, которое не проявляет свойства, являющиеся характерными для металлов.

Водород H₂, азот N₂, кислород O₂, хлор Cl₂, фосфор P, сера S.

Неметаллы по большей части имеют плохую теплопроводность и слабую электропроводимость.

 

Амфиген30 – простое вещество, которое по своим свойствам занимает промежуточное положение между металлами и неметаллами; иногда образует металлические и неметаллические модификации.

Германий Ge, мышьяк As, сурьма Sb.

Сложные вещества (или химические соединения) образованы атомами разных элементов и могут иметь состав постоянный (стехиометрические соединения, или дальтониды) или меняющийся в некоторых пределах (нестехиометрические соединения, или бертоллиды31).

 Хлорид водорода HCl, оксид водорода (вода) H₂O, гидроксид алюминия Al(OН)₃, метанол СН₃ОН.

Диоксид углерода (углекислый газ) состоит из молекул СО₂.

Хлорид натрия NaCl состоит из формульных единиц, которые образованы катионом натрия и анионом хлора.

 

Соединение первого порядка – соединение из атомов двух или более элементов, которое образуется по правилам стехиометрической валентности32.

Например, хлор Cl₂, хлорид натрия NaCl, оксид натрия Na₂O, пероксид натрия Na₂O₂, гидроксид натрия NaOH, метан СН₄.

 

Соединение второго порядка – соединение, которое возникает в результате взаимодействия соединений первого порядка.

Например: двойные соли – K₂SO₄∙Al₂(SO₄)₃, двойные оксиды – FeO∙Fe₂O₃ (Fe₃O₄), гидраты – H₂SO₄ ∙ nH₂O (n = 1–3), кристаллогидраты  – CuSO₄∙5H₂O, комплексные соединения – [Ag(NH₃)₂]OH.

Комплексное соединение – соединение второго порядка, в котором определённая группировка может рассматриваться в качестве единого целого.

Соединение с комплексным катионом:

[Cu(NH₃)₄](OH)₂ – гидроксид тетраамминмеди(II).

 Нейтральный комплекс:

[Pt(NH₃)₂Cl₂] дихлородиамминплатина(II).

 Соединение с комплексным анионом:

K₃[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат(III) калия (турнбулева синь).

K₄[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат(II) калия (берлинская лазурь).

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: