Підручник з Хімії. 7 клас. Григорович - Нова програма
Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.
§ 12. Прості та складні речовини
Пригадайте: суміші складаються з молекул різних речовин; у суміші речовини зберігають свої хімічні та фізичні властивості; суміші можна розділити на чисті речовини певними методами.
Прості речовини
У природі існує величезна різноманітність речовин, і всі вони відрізняються за складом і будовою. Речовини можуть складатися як з однакових, так і з різних атомів. Відповідно, всі чисті речовини за складом поділяють на прості та складні.
Речовина, утворена одним хімічним елементом, є простою.
Наприклад, речовина залізо складається тільки з атомів Феруму, його формула Fe (мал. 59, с. 71). Газ кисень складається з молекул, утворених тільки атомами Оксигену (мал. 63), його формула О2. Часто назва простої речовини відрізняється від назви хімічного елемента, який її утворює, проте нерідко назви простих речовин і хімічних елементів збігаються. За правилами сучасної української хімічної номенклатури назви елементів пишуться з великої літери, а назви речовин — із маленької. Наприклад: «речовина алюміній складається з атомів Алюмінію», «речовина бром складається з молекул, утворених двома атомами Брому».
Мал. 63. Газ кисень — проста речовина, його молекули складаються з двох атомів Оксигену
У таблиці 2 (с. 82) наведені назви простих речовин, які утворені відомими вам хімічними елементами.
Необхідно розрізняти поняття «проста речовина» і «хімічний елемент». Речовини й елементи характеризуються різними властивостями. Для речовин характерні агрегатний стан, колір, густина тощо. А властивості хімічних елементів — це властивості їхніх атомів: будова (розміри), здатність віддавати або приєднувати електрони тощо.
Таблиця 2. Хімічні елементи й утворені ними прості речовини
Назва хімічного елемента |
Назва простої речовини |
Формула простої речовини |
Агрегатний стан* |
Метал чи неметал |
Алюміній |
алюміній |
Аl |
Твердий |
Метал |
Аргентум |
срібло |
Ag |
Твердий |
Метал |
Арсен |
арсен |
As |
Твердий |
Неметал |
Аурум |
золото |
Au |
Твердий |
Метал |
Барій |
барій |
Bа |
Твердий |
Метал |
Бор |
бор |
B |
Твердий |
Неметал |
Бром |
бром |
Вr2 |
Рідкий |
Неметал |
Гідроген |
водень |
H2 |
Газоподібний |
Неметал |
Йод |
йод |
І2 |
Твердий |
Неметал |
Калій |
калій |
K |
Твердий |
Метал |
Кальцій |
кальцій |
Са |
Твердий |
Метал |
Карбон |
алмаз |
C |
Твердий |
Неметал |
графіт |
C |
Твердий |
Неметал |
|
Купрум |
мідь |
Сu |
Твердий |
Метал |
Магній |
магній |
Mg |
Твердий |
Метал |
Манган |
манган |
Μn |
Твердий |
Метал |
Меркурій |
ртуть |
Hg |
Рідкий |
Метал |
Натрій |
натрій |
Na |
Твердий |
Метал |
Нітроген |
азот |
N2 |
Газоподібний |
Неметал |
Оксиген |
кисень |
O2 |
Газоподібний |
Неметал |
озон |
O3 |
Газоподібний |
Неметал |
|
Плюмбум |
свинець |
Pb |
Твердий |
Метал |
Силіцій |
силіцій |
Si |
Твердий |
Неметал |
Станум |
олово |
Sn |
Твердий |
Метал |
Сульфур |
сірка |
S8 |
Твердий |
Неметал |
Ферум |
залізо |
Fe |
Твердий |
Метал |
Фосфор |
фосфор |
P4 |
Твердий |
Неметал |
Флуор |
фтор |
F2 |
Газоподібний |
Неметал |
Хлор |
хлор |
Cl2 |
Газоподібний |
Неметал |
Цинк |
цинк |
Zn |
Твердий |
Метал |
* За звичайних умов.
Коли ми говоримо про матеріал або компонент суміші — наприклад, банка наповнена газуватим хлором, приготуємо розчин брому, візьмемо невеликий шматочок фосфору, — то в даному випадку йдеться про просту речовину. Якщо ж ми говоримо, що заряд ядра атома Хлору дорівнює + 17, речовина містить Фосфор, молекула складається з двох атомів Брому, то маємо на увазі хімічний елемент.
Цікаво, що...
• Багато хімічних елементів можуть утворювати не одну, а декілька простих речовин. Це явище називають алотропія, а прості речовини, утворені цим хімічним елементом, — алотропними модифікаціями. Алотропні модифікації відрізняються одна від одної за будовою або складом молекул. Наприклад, атоми Карбону утворюють декілька простих речовин: алмаз, графіт, карбін, фулерен. Вони відрізняються за розташуванням атомів один щодо одного. Атоми Оксигену утворюють дві алотропні модифікації: кисень (О2) і озон (О3). Ці дві речовини відрізняються за складом молекул. Алотропні модифікації — це різні прості речовини зі своїми власними фізичними та хімічними властивостями.
Метали та неметали
Метали — залізо, хром, цинк, магній, золото, свинець та інші — відрізняються від неметалів характерним металічним блиском і ковкістю, вони добре проводять електричний струм і теплоту (мал. 64). За звичайних умов усі метали (за винятком ртуті) перебувають у твердому агрегатному стані. Властивості металів зумовлені їхньою внутрішньою структурою. Метали є речовинами атомної будови.
Мал. 64. Прості речовини метали
Неметали, на відміну від металів, не мають металічного блиску (за винятком йоду та графіту) (мал. 65). Вони крихкі й руйнуються від удару, погано проводять електричний струм і теплоту. Неметали можуть бути твердими, рідкими і газуватими (див. табл. 2, с. 82).
Мал. 65. Прості речовини неметали
Чіткої межі між металами та неметалами не існує. Наприклад, йод і графіт є неметалами, але обидва мають металічний блиск, а графіт слабко проводить електричний струм. Для зарахування речовин до металів або неметалів слід брати до уваги всі їхні фізичні властивості в сукупності, а також їхню внутрішню будову та хімічні властивості.
Як і прості речовини, хімічні елементи поділяють на металічні й неметалічні. Метали утворені металічними елементами, а неметали — неметалічними.
Якщо провести умовну лінію від Бору до Астату, то в довгому варіанті Періодичної системи над лінією розташовані неметалічні елементи, а під нею — металічні (мал. 66, див. також останній форзац). У короткому варіанті Періодичної системи під цією лінією також розташовані металічні елементи, а над нею — як металічні, так і неметалічні елементи (див. перший форзац). Отже, визначати, є елемент металічним чи неметалічним, зручніше за довгим варіантом Періодичної системи. Цей поділ умовний, оскільки всі елементи так чи інакше виявляють як металічні, так і неметалічні властивості, але в більшості випадків такий розподіл відповідає дійсності.
Мал. 66. Розташування металічних і неметалічних елементів у Періодичній системі елементів (довгий варіант)
Цікаво, що...
• Класифікація елементів на металічні та неметалічні ґрунтується на здатності атомів віддавати або приймати електрони в хімічних реакціях. Атоми металічних елементів переважно віддають електрони і перетворюються на позитивно заряджені йони. Атоми неметалічних елементів переважно приймають електрони та перетворюються на негативно заряджені йони.
Складні речовини
Речовина, яку утворюють декілька хімічних елементів, є складною.
Складні речовини також називають хімічними сполуками. До них належать кухонна сіль, сода, глюкоза, вода, оцтова кислота та багато інших. Складних речовин у природі існує значно більше, ніж простих.
Складні речовини можуть бути утворені різним числом елементів:
• двома (метан СН4, кварц SiО2, вуглекислий газ СО2);
• трьома (сода Na2CО3, мармур CaCO3, сульфатна кислота H2SО4);
• чотирма (малахіт (СuOН)2СO3);
• п’ятьма (сіль Мора (NH4)2Fe(SO4)2).
Відомі речовини, у складі яких міститься понад десять хімічних елементів.
Складні речовини слід відрізняти від сумішей простих речовин (мал. 67, с. 86), які також складаються з атомів різних елементів. Для цього необхідно пригадати відмінні риси сумішей і чистих речовин (див. § 5). Кількісне співвідношення компонентів суміші може бути різним, а хімічні сполуки мають сталий склад. Наприклад, можна приготувати суміш 100 г води з однією ложкою цукру, а можна і з двома або півтори ложками. А в сполуці FeS на кожний атом Феруму припадає лише один атом Сульфуру, а не півтора або три.
Мал. 67. Модель суміші водню та кисню, що складається з атомів Оксигену (червоні кульки) і Гідрогену (білі кульки) (а). У складі води також містяться атоми Оксигену й Гідрогену, але в молекулах води вони хімічно сполучені (б)
Тобто склад сполук можна описати однією хімічною формулою, а склад сумішей — ні.
Окрім того, компоненти суміші зберігають свої фізичні та хімічні властивості. Наприклад, якщо змішати залізний порошок із сіркою, то утвориться суміш двох речовин. І сірка, і залізо в її складі зберігають свої властивості: залізо притягується магнітом, а сірка не тоне у воді. Із цієї суміші за допомогою магніту можна відокремити залізо. Якщо ж залізо і сірка прореагують один з одним, утвориться нова сполука з формулою FeS. Ця сполука вже не виявляє властивостей ані заліза, ані сірки, вона має свої властивості. Ніяким методом розділення сумішей ми не зможемо виділити атоми Феруму зі сполуки FeS.
Класифікація складних речовин
Складні речовини поділяють на дві великі групи: неорганічні та органічні. Неорганічні речовини можуть складатися з атомів будь-яких елементів. У складі органічних сполук обов’язково містяться атоми Карбону, тому більшість з них при нагріванні обвуглюються. Переважна більшість органічних речовин містить також атоми Гідрогену. Прикладами органічних речовин є: метан СН4, сахароза С12Н22О11, етиловий спирт С2Н5ОН, оцтова кислота СН3СООН. Органічних речовин існує значно більше, ніж неорганічних.
Абу Бакр Мухаммед ібн Закарія Ар-Разі (Разес) (865-925)
Іранський учений-енциклопедист, лікар, алхімік і філософ. Здобув різнобічну освіту — вивчав медицину, філософію, метафізику, поезію, магію та алхімію. Прославився як майстерний лікар. Саме він сформулював основне завдання алхімії як перетворення металів за допомогою «еліксиру», а також добування із звичайних каменів (кварцу та скла) коштовних. Ap-Разі першим запропонував класифікацію всіх відомих речовин на землисті (мінеральні), рослинні і тваринні. Мінеральні речовини він розподіляв на шість груп: «духи», або спирти (ртуть, нашатир, сірка тощо); «тіла», тобто метали (золото, срібло тощо); «камені» (ляпіс, малахіт, бірюза, гіпс тощо); купороси; «бораки» та солі.
Неорганічні й органічні речовини, у свою чергу, поділяються ще на низку груп. Але в сьомому класі ви детальніше ознайомитеся лише з неорганічними речовинами, а інші вивчатимете в подальшому курсі хімії.
Розподіл речовин на різні групи за їхніми ознаками і властивостями називається класифікацією. У цьому параграфі ми розглянули основну класифікацію речовин, яку можна зобразити такою схемою:
Цей контент створено завдяки Міністерству освіти і науки України