Šta se nazivaju jednostavne supstance? Jednostavne i složene supstance – Hipermarket znanja

Na osnovu osnovnih principa atomsko-molekularne teorije možemo dati definicije jednostavne i složene supstance.

Jednostavne supstance nazivaju se supstance koje se sastoje od atoma jednog hemijskog elementa.

Na primjer:

O 2, N 2, S 8.

Kompleksne supstancenazivaju se tvari koje se sastoje od različitih atoma hemijski elementi.

Na primjer:

H 2 O, H 2 SO 4, CuCl 2.

Treba napomenuti da se tako složena tvar, kao što je voda H 2 O, ne sastoji od vodika i kisika (ovo su nazivi jednostavnih tvari - vodika - H 2 i kisika - O 2), već od atoma elementa vodika - H i atomi elementa kiseonik – O.

Neki hemijski elementi mogu formirati nekoliko jednostavnih supstanci koje se međusobno razlikuju po strukturi i svojstvima. Trenutno je poznato više od 400 jednostavnih supstanci. Dakle, element ugljik formira jednostavne tvari: grafit, dijamant, karabin i fuleren. Kada svaka od ovih supstanci izgori, nastaje samo ugljen monoksid (IV) CO 2. To potvrđuje da se ove jednostavne tvari sastoje od atoma istog elementa WITH ugljenik.

Pojava u kojoj isti element može formirati nekoliko jednostavnih supstanci naziva se alotropija, a jednostavne supstance nastale u ovom slučaju su alotropske modifikacije.

Primjer alotropnih modifikacija mogu biti jednostavne tvari - kisik O 2 i ozon O 3 , formirana od atoma isti element - kiseonik.

Fenomen alotropije uzrokovan je iz dva razloga:

 različit broj atoma u molekuli, na primjer kisik O 2 i ozon O 3,

 različita struktura kristalne rešetke i formiranje različitih kristalnih oblika, na primjer, dijamanta, grafita, karabina i fulerena.

Karakterizira sposobnost tvari da učestvuje u određenim kemijskim reakcijama Hemijska svojstva supstance.

Hemijski fenomeni (procesi) – To su procesi usljed kojih iz nekih tvari nastaju druge tvari.

Ako se kao rezultat procesa kemijska priroda tvari ne promijeni, onda se takvi procesi smatraju fizički.

Primjeri fizičkih procesa tradicionalno se smatraju promjenama u agregacijskom stanju tvari: taljenje ionskih kristala nekih soli, topljenje metala, isparavanje vode i drugih tekućina itd.

Treba napomenuti da se razmatra proces kao što je otapanje fizičko-hemijski, i, u ovom slučaju, granice između hemijskih i fizičkih pojava su prilično proizvoljne.

Uobičajeno je razlikovati čist ( hemijski čiste) supstance i mješavine supstance.

Čiste ili pojedinačne supstance su tvari koje se sastoje od čestica istog tipa (koje sadrže iste strukturne jedinice).

Primjeri su srebro (sadrži samo atome srebra), sumporna kiselina i ugljični monoksid (IV) (sadrži samo molekule odgovarajućih supstanci).

Čiste supstance karakteriše postojanost fizička svojstva, na primjer, tačka topljenja ( T pl) i tačka ključanja ( T kip).

Supstanca nije čista ako sadrži bilo koju količinu jedne ili više drugih supstanci – nečistoće.

Ako se sistem formira mešanjem više čistih supstanci, a njihova svojstva nisu promenjena i može se odvojiti korišćenjem fizičke metode na polazne supstance, onda se takav sistem naziva mješavina. tlo, morska voda, zrak su svi primjeri različitih mješavina. Supstance uključene u smešu nazivaju se komponente. Sadržaj komponenti u mješavini može varirati u širokim granicama.

Mnoge smjese se mogu razdvojiti na sastavne dijelove - komponente - na osnovu razlika u njihovim fizičkim svojstvima. Među velikim brojem metoda koje se koriste za odvajanje i prečišćavanje supstanci su:

 filtriranje,

 taloženje praćeno dekantiranjem,

 odvajanje pomoću levka za odvajanje,

 centrifugiranje,

 isparavanje,

 kristalizacija,

 destilacija (uključujući frakcionu destilaciju),

 hromatografija,

 sublimacija i drugo.

Treba napomenuti da su u praksi supstance koje se nazivaju „čiste“ samo uslovno takve. Pročišćavanje supstanci je složen zadatak i praktično je nemoguće dobiti apsolutno čiste supstance koje sadrže strukturne jedinice samo jedne vrste.

§ 9. Jednostavne i složene supstance

Nakon što ste savladali ovu temu, moći ćete:

Razlikovati pojmove „jednostavne supstance“ i „složene supstance“, formule jednostavnih i složenih supstanci;

Razumjeti koncept “hemijskog jedinjenja”;

Navedite primjere jednostavnih i složenih supstanci;

Opišite jednostavno i složene supstance, koji vam je poznat iz svakodnevne upotrebe;

Donosite sudove o raznim supstancama.

Većina atoma hemijskih elemenata ima sposobnost da se kombinuje jedni sa drugima ili sa atomima drugih hemijskih elemenata. Kao rezultat, nastaju hemijska jedinjenja. Bez obzira na sastav njihovih strukturnih čestica, i jednostavne i složene supstance su hemijska jedinjenja, jer između njih nastaju hemijske veze.

Već ste se upoznali sa strukturom atoma hemijskih elemenata. Supstance čije su komponente atomi nazivaju se atomskim.

Međutim, među svim raznovrsnim hemijskim spojevima, postoje i molekularne supstance. Sastavni dio oni su molekuli.

Molekule su najmanje čestice tvari koje zadržavaju svoja kemijska svojstva.

Smatra se da je molekula granica djeljivosti tvari. Ako je uništena, tada je supstanca uništena. Karakteristična karakteristika molekula je neprekidno kretanje.

Zapamtite iz svog kursa prirodne istorije koji se fenomen naziva difuzija.

Svaki molekul se sastoji od određenog broja atoma jednog ili različitih kemijskih elemenata.

Zapamtite iz svog kursa prirodne istorije kako se supstance dijele prema sastavu i porijeklu.

Koje se supstance nazivaju: a) jednostavne; b) teško? Navedite nekoliko primjera jednostavnih i složenih supstanci koje najčešće koristite u svakodnevnom životu.

Jednostavne supstance su supstance koje formira jedan hemijski element.

Na primjer, jednostavne tvari vodonik, kisik, dušik nastaju u skladu s kemijskim elementima Vodik, kisik, dušik. Njihovi molekuli sadrže dva međusobno povezana atoma ovih elemenata (sl. 41 a, 6, c).

Element Kiseonik, pod određenim uslovima, formira još jednu jednostavnu supstancu - ozon, čija molekula sadrži tri atoma (Sl. 41 d).

Rice. 41. Modeli molekula jednostavnih supstanci: a - vodonika; b - kiseonik; c - ozon; g - azot

Složene supstance su supstance koje se formiraju od dva ili više hemijskih elemenata.

Kompleksne supstance uključuju; voda, šećer, sapun, sol, kreda, metan (komponenta prirodni gas), ugljen-dioksid. Supstance koje čine ćelije živih organizama (proteini, masti i ugljikohidrati) su složene i sadrže uglavnom atome ugljika, kisika, vodika, dušika, sumpora, fosfora i imaju molekularnu strukturu.

Zapamtite kako dokazati da je voda složena tvar. Koje su metode istraživanja koristili naučnici da bi odredili sastav vode?

Slika 42 prikazuje modele molekula metana, ugljičnog dioksida i vode. Molekul metana sastoji se od jednog atoma ugljika i četiri atoma vodika, molekula ugljičnog dioksida - od jednog atoma ugljika i dva atoma kisika, molekula vode - od jednog atoma kisika i dva atoma vodika.

Rice. 42. Modeli molekula složenih supstanci: a - metana; b - ugljični dioksid; c - voda

Dakle, ovisno o svom sastavu, tvari se dijele na jednostavne i složene. Šema klasifikacije za supstance prikazana je na slici 43.

Rice. 43. Klasifikacija supstanci

Jednostavne supstance: metali i nemetali. Jednostavne supstance se dele u dve grupe. Metalni elementi formiraju metale, nemetalni elementi formiraju nemetale. Odlikuju se fizičkim svojstvima.

Prisjetite se koja su fizička svojstva tvari već upoznata. Imenujte ih.

Okrenimo se demonstracijama i pogledajmo uzorke jednostavnih supstanci metala i nemetala. Od metala najčešćih u tehnologiji, razne industrije proizvodnja, svakodnevni život sa gvožđem, cinkom, aluminijumom, bakrom, srebrom, zlatom; Nemetali u laboratoriji uključuju sumpor, ugljenik, crveni fosfor, brom i jod.

Obratite pažnju na stanje agregacije metala i nemetala. Šta mislite zašto se brom čuva u zatvorenim ampulama?

Podjela jednostavnih tvari na metale i nemetale temelji se na njihovim fizičkim svojstvima (tabela 2).

tabela 2

Fizička svojstva jednostavnih supstanci

Nemetali su tvari koje se uglavnom sastoje od molekula. Molekuli mnogih od njih su dvoatomni. Međutim, postoje i poliatomske molekule: već spomenuti ozon, kristalni sumpor - sadrži osam atoma sumpora, bijeli fosfor- četiri atoma ovog elementa. U jednostavnim supstancama koje formira element Ugljik, atomi se kombiniraju određenim redoslijedom bez formiranja molekula.

Metali se sastoje od atoma odgovarajućih elemenata. Nazivi metala često se poklapaju s imenima metalnih elemenata koji ih formiraju. Na primjer, tvari aluminija, cinka, nikla, kroma, magnezija formirane od odgovarajućih kemijskih elemenata. Međutim, supstancu bakar čine atomi elementa Cuprum, srebro - Argentum, zlato - Aurum, živa - Merkur, željezo - Gvožđe. Nazivi nemetala, elemenata i jednostavnih supstanci podudaraju se za mali broj supstanci (tabela 3).

Tabela C

Nazivi hemijskih elemenata i jednostavnih supstanci

Laboratorijsko iskustvo 2

Upoznavanje sa uzorcima jednostavnih i složenih supstanci

Zadatak 1. Pažljivo pogledajte supstance koje su vam date u bankama. Pročitajte oznake: H 2 O (voda), S (sumpor), P (fosfor), Mg (magnezijum), NaOH (natrijum hidroksid), C (ugljik), Fe 3 O 4 (ferum (II, III) oksid) , Fe (gvožđe), ZnO (cink oksid), CaCO 3 (kalcijum karbonat), Al (aluminijum), Zn (cink), CaO (kalcijum oksid), Na 2 CO 3 (natrijum karbonat).

Podijelite ove tvari u dvije grupe: jednostavne i složene. Jednostavna klasifikacija tvari u metale i nemetale.

Zadatak 2. Opišite: a) koliko se jednostavne i složene supstance razlikuju po sastavu; 6) koje kriterijume ste koristili za klasifikaciju?

Zadatak 3. Opišite fizička svojstva tvari na osnovu vaših zapažanja.

Nakon što završite zadatak, zapišite podatke u svoju radnu svesku u obliku tabele. Na kraju rada formulirajte zaključke.

Raznolikost supstanci. Raznolikost supstanci objašnjava se sposobnošću atoma elemenata da se međusobno kombinuju. U zavisnosti od toga koji atomi, u kojoj količini i kako se kombinuju, nastaju mnoge jednostavne i složene supstance (slika 44).

Rice. 44. Jednostavna supstanca sumpor (a) i složena supstanca ametist (b)

Jednostavnih supstanci je malo više od hemijskih elemenata - 400, jer, kao što već znate, isti element (kiseonik, ugljenik, fosfor, sumpor) može formirati dve ili više supstanci.

Poznate su mnogo složenije supstance (skoro 20 miliona). Ovo je voda, čija molekula uključuje vodonik i kiseonik, ugljen-dioksid - ugljenik i kiseonik, kuhinjska so - natrijum i hlor. Sastav ovih supstanci uključuje samo dva elementa - to su binarna jedinjenja. Međutim, značajan broj supstanci se sastoji od tri ili više elemenata. Dakle, glukoza sadrži tri elementa: ugljenik, vodonik i kiseonik, a soda bikarbona sadrži četiri elementa: natrijum, vodonik, ugljenik i kiseonik.

Sve organske supstance su klasifikovane kao kompleksne. Osim toga, postoji čitava industrija za ekstrakciju sintetičkih i umjetnih spojeva, koji imaju ogromne industrijske i kućne svrhe.

Sjetite se iz svog kursa prirodne istorije koje se tvari nazivaju neorganskim i organskim. Navedite primjere neorganskih i organskih spojeva.

At normalnim uslovima(temperatura 0 °C, pritisak 101,3 kPa) supstance su u tri agregatna stanja: tečnom (voda, ulje, alkohol), čvrstom (cink, gvožđe, sumpor, fosfor, ugljenik, bakar) i gasovitom (vodonik, kiseonik, ozon, dušik, ugljični dioksid, inertni plinovi).

REZIMEMO ŠTA SMO NAUČILI

Supstance se dijele na jednostavne i složene.

Složene supstance nastaju od dva ili više hemijskih elemenata. ima ih mnogo više nego jednostavnih.

Svaku jednostavnu i složenu tvar karakteriziraju određena svojstva, odnosno znakovi po kojima se mogu identificirati njihove sličnosti i razlike.

Složene supstance su organskog i neorganskog porekla.

Raznolikost supstanci objašnjava se sposobnošću atoma elemenata da se međusobno kombinuju.

ZADACI ZA KONTROLU ZNANJA

1. Objasnite šta znače pojmovi „molekula“, „jednostavna supstanca“, „složena supstanca“, „hemijsko jedinjenje“.

2. Navedite primjere: a) jednostavne i složene supstance; b) organski i neorganske supstance.

3. Obrazložite da li su pojmovi „hemijsko jedinjenje“ i „mešavina supstanci“ identični.

4. Opišite fizička svojstva: a) šećera; b) voda; c) ulja.

5. Obrazložite zašto postoje složenije supstance od jednostavnih.

6. Izrazite vlastito mišljenje o značaju supstanci za život i zdravlje ljudi.

ZANIMLJIVO JE ZNATI

Engleski hemičar G. Davy bio je prvi koji je elektrolizom izolovao metale natrijum, kalijum, kalcijum, stroncijum, barijum i magnezijum u slobodnom stanju. Ovi radovi označili su početak proizvodnje moćnih lampi za reflektore, svjetionike itd. Nakon toga, naučnik je stvorio sigurnu rudarsku lampu, koja se koristila širom svijeta sve dok je nije zamijenila lampa na baterije.

Maria Sklodowska-Curie (1867-1934) - francuska fizičarka i hemičarka, učiteljica, javna ličnost. Nauka mu duguje otkriće i istraživanje dva radioaktivnih elemenata- Polonijum i radijum. Otkrićem elementa radijuma započela je metoda za liječenje raka kože. Za svoj rad dobila je dvije Nobelove nagrade koje je donirala za izgradnju sanatorija u Zakopanima i Radiološkog instituta u Varšavi (Poljska).

Sve što nas okružuje ima svoje fizičko i hemijske prirode. Kako se zove supstanca i koje vrste postoje? To je fizička supstanca koja ima specifičnost hemijski sastav. Na latinskom, riječ za "supstancu" je Substantia, koju također često koriste naučnici. Šta to predstavlja?

Danas je poznato više od 20 miliona različitih supstanci. U vazduhu ima svih vrsta gasova, a voda sa mineralima i solima u okeanima, morima i rekama. Čvrsti površinski sloj naše planete sastoji se od brojnih stijene. Ogroman broj različitih supstanci je prisutan u svakom živom organizmu.

Opšti koncepti

IN moderna hemija supstanca čija se definicija podrazumijeva da ima masu mirovanja. Sastoji se od elementarne čestice ili kvazičestice. Sastavni dio svake supstance je njena masa. Po pravilu, pri relativno niskim gustoćama i temperaturama, u njegovom sastavu se najčešće nalaze elementarne čestice poput elektrona, neutrona i protona. Posljednja dva se sastoje atomska jezgra. Sve ove elementarne čestice formiraju supstance kao što su molekule i kristali. U svojoj srži, njihova atomska materija (atomi) se sastoji od elektrona, protona i neutrona.

Sa stanovišta biologije, "materija" je koncept materije koja formira tkiva bilo kojeg organizma. To je dio organela koje se nalaze u stanicama. U opštem smislu, "supstancija" je oblik materije od koje su formirana sva fizička tela.

Svojstva materije

Svojstva supstance su skup objektivnih karakteristika koje određuju individualnost. Oni omogućavaju da se jedna supstanca razlikuje od druge. Najkarakterističniji fizičko-hemijske karakteristike supstance:

gustina;

Tačke ključanja i topljenja;

Termodinamičke karakteristike;

Hemijska svojstva;

Vrijednosti kristalne strukture.

Svi navedeni parametri su nepromjenjive konstante. Pošto se sve supstance razlikuju jedna od druge, one imaju određene karakteristike. Osobine supstance su njene osobine određene merenjem ili posmatranjem, bez pretvaranja u drugu supstancu. Najvažnije od njih su:

stanje agregacije;

Boja i sjaj;

Prisutnost mirisa;

Nerastvorljivost ili rastvorljivost u vodi;

Tačke topljenja i ključanja;

gustina;

Električna vodljivost;

Toplotna provodljivost;

tvrdoća;

Fragility;

Plastika.

Također ga karakterizira takvo fizičko svojstvo kao što je oblik. Boja, ukus, miris određuju se vizuelno i pomoću čula. Fizički parametri kao što su gustina, tačke topljenja i ključanja, te električna provodljivost izračunavaju se pomoću razna mjerenja. Informacije o fizičkim svojstvima većine supstanci predstavljene su u posebnim referentnim knjigama. One ovise o stanju agregacije tvari. Tako su gustine vode, leda i pare potpuno različite. Kiseonik u gasovitom stanju je bezbojan, ali u tečnom stanju ima plavu nijansu. Zbog razlika u fizičkim svojstvima, mogu se razlikovati mnoge tvari. Dakle, bakar je jedini metal koji ima crvenkastu nijansu. Samo je slanog ukusa. U većini slučajeva, za identifikaciju supstance potrebno je uzeti u obzir nekoliko njenih poznatih svojstava.

Odnos pojmova

Mnogi ljudi brkaju pojmove "hemijski element", "atom", "jednostavna supstanca". U stvari, razlikuju se jedni od drugih. Dakle, atom je konkretan pojam jer zaista postoji. Hemijski element - apstraktna (kolektivna) definicija. U prirodi postoji samo u obliku vezanih ili slobodnih atoma. Drugim riječima, to je jednostavna ili složena supstanca. Svaki hemijski element ima svoje simbol- znak (simbol). U nekim slučajevima izražava i sastav jednostavne supstance (B, C, Zn). Ali često ovaj simbol označava samo hemijski element. Ovo jasno pokazuje formula kiseonika. Dakle, O je samo hemijski element, a prosta supstanca kiseonik se označava formulom O 2.

Postoje i druge razlike između ovih koncepata. Potrebno je razlikovati karakteristike (svojstva) jednostavnih supstanci, koje su skup čestica, i hemijskog elementa, koji je atom određene vrste. Postoje određene razlike u imenima. Najčešće je oznaka kemijskog elementa i jednostavne tvari ista. Međutim, postoje izuzeci od ovog pravila.

Klasifikacija supstanci

Kako se naziva supstanca sa naučne tačke gledišta? Broj različitih supstanci je veoma velik. Prirodna supstanca čija je definicija povezana sa njenim prirodnog porekla, može biti organski ili neorganski. Čovjek je naučio sintetizirati mnoga jedinjenja umjetno. Definicija “supstancije” podrazumijeva podelu na jednostavne (individualne) supstance i smeše. Odnos prema klasifikaciji zavisi od toga koliko ih je u njoj uključeno.

Definicija jednostavne supstance podrazumijeva apstraktni koncept koji označava skup atoma povezanih jedan s drugim prema određenim fizičkim i kemijskim zakonima. Unatoč tome, granica između njega i smjese je vrlo nejasna, jer neke tvari imaju promjenjiv sastav. To im još nije ni ponuđeno tacna formula. Zbog činjenice da se za jednostavnu supstancu može postići samo konačna čistoća, ovaj koncept ostaje apstrakcija. Drugim riječima, u bilo kojem od njih postoji mješavina kemijskih elemenata u kojima jedan prevladava. Često čistoća supstance direktno utiče na njena svojstva. U opštem smislu, jednostavna supstanca se sastoji od atoma jednog hemijskog elementa. Na primjer, molekul plina kisika sadrži 2 identična atoma (O 2).

Šta se naziva kompleksnom supstancom? Takav hemijski spoj uključuje različite atome koji čine molekule. Ponekad se naziva i miješana hemijska supstanca. Složene tvari su smjese čije su molekule formirane od atoma dva ili više elemenata. Na primjer, u molekuli vode postoji jedan atom kisika i 2 atoma vodika (H 2 O). Koncept složene supstance je molekul koji sadrži različite hemijske elemente. Takvih supstanci ima mnogo više nego jednostavnih. Mogu biti prirodne ili umjetne.

Jednostavni i čiji je koncept donekle konvencionalan, razlikuju se po svojim svojstvima. Na primjer, titan postaje jak tek kada se oslobodi atoma kisika na manje od stotog procenta. Složena i jednostavna supstanca hemijska definicijašto je malo teško uočiti, mogu biti dvije vrste: neorgansko i organsko.

Neorganske supstance

Neorganska jedinjenja uključuju sva hemijska jedinjenja koja ne sadrže ugljenik. U ovu grupu spadaju i neke tvari koje sadrže ovaj element (cijanidi, karbonati, karbidi, ugljični oksidi i nekoliko drugih tvari). Nemaju kostur karakterističan za organske supstance. Svako može imenovati supstancu po njenoj formuli zahvaljujući Mendeljejevljevom periodičnom sistemu i školskom kursu hemije. Svi su označeni sa latiničnim slovima. Kako se u ovom slučaju naziva supstanca? Sve anorganske supstance se dele u sledeće grupe:

Jednostavne supstance: metali (Mg, Na, Ca); nemetali (P, S); plemeniti gasovi (He, Ar, Xe); amfoterne supstance (Al, Zn, Fe);

Kompleks: soli, oksidi, kiseline, hidroksidi.

Organska materija

Definicija organskih supstanci je prilično jednostavna. Ove supstance uključuju hemijska jedinjenja koja sadrže ugljenik. Ova klasa supstanci je najobimnija. Istina, postoje izuzeci od ovog pravila. Dakle, organske tvari ne uključuju: ugljične okside, karbide, karbonate, ugljičnu kiselinu, cijanide i tiocijanate.

Odgovor na pitanje "ime uključuje cela linija kompleksna jedinjenja. Tu spadaju: amini, amidi, ketoni, anhidridi, aldehidi, nitrili, karboksilne kiseline, organska jedinjenja sumpora, ugljovodonici, alkoholi, eteri i estri, aminokiseline.

Glavne klase bioloških organskih supstanci uključuju lipide, proteine, nukleinske kiseline, ugljeni hidrati. Osim ugljika, sadrže vodonik, kisik, fosfor, sumpor i dušik. Koji karakterne osobine u organskoj materiji? Njihova raznolikost i raznolikost strukture objašnjava se karakteristikama atoma ugljika, koji su sposobni formirati jake veze kada su povezani u lance. To rezultira vrlo stabilnim molekulima. Atomi ugljika formiraju cik-cak lanac, što je karakteristična karakteristika Organske materije. U ovom slučaju, struktura molekula direktno utiče na hemijska svojstva. Karbon in organska materija mogu se kombinovati u otvorena i ciklična (zatvorena) kola.

Agregatna stanja

Definicija "supstance" u hemiji ne daje detaljan koncept njenog agregacijskog stanja. Razlikuju se po ulozi koju u njihovom postojanju igra interakcija molekula. Postoje 3 stanja materije:

Čvrsta materija u kojoj su molekuli čvrsto spojeni. Između njih se uspostavlja snažna privlačnost. U čvrstom stanju, molekuli tvari ne mogu se slobodno kretati. Mogu izvoditi samo oscilatorne pokrete. Time čvrste materije savršeno zadržavaju oblik i volumen.

Tečnost, u kojoj su molekuli slobodniji i mogu se kretati s jednog mjesta na drugo. Zahvaljujući ovim svojstvima, svaka tečnost može poprimiti oblik posude i teći.

Plinoviti, u kojima se elementarne čestice tvari kreću slobodno i haotično. Molekularne veze u ovom stanju su toliko slabe da mogu biti udaljene jedna od druge. U gasovitom stanju, tvar je sposobna ispuniti velike količine.

Koristeći vodu kao primjer, vrlo je lako razumjeti razliku između leda, tekućine i pare. Sva ova agregatna stanja ne odnose se na individualne karakteristike hemijske supstance. Oni odgovaraju samo stanjima postojanja supstance koja zavise od spoljašnjih fizičkih uslova. Zato se znak tečnosti ne može nedvosmisleno pripisati vodi. Kada se spoljni uslovi promene, mnoge hemijske supstance prelaze iz jednog agregatnog stanja u drugo. Tokom ovog procesa otkrivaju se srednji (granični) tipovi. Najpoznatije od njih je amorfno stanje koje se naziva staklasto. Ova definicija "supstancije" u hemiji povezana je s njenom strukturom (u prijevodu s grčkog amorfos - bezobličan).

U fizici se razmatra još jedno stanje agregacije, koje se naziva plazma. Potpuno je ili djelomično joniziran i karakterizira ga ista gustina negativnih i pozitivnih naboja. Drugim riječima: plazma je električno neutralna. Ovo stanje materije se javlja samo pri ekstremno visokim temperaturama. Ponekad dostižu hiljade kelvina. Po nekim svojim svojstvima, plazma je suprotna od gasa. Potonji ima nisku električnu provodljivost. Plin se sastoji od čestica koje su slične jedna drugoj. Međutim, rijetko se sudaraju. Plazma ima visoku električnu provodljivost. Sastoji se od elementarnih čestica koje se razlikuju električni naboj. Oni su u stalnoj interakciji jedni s drugima.

Postoje i posredna stanja materije, kao što je polimer (visoko elastičan). Zbog prisutnosti ovih prijelaznih oblika, stručnjaci često koriste pojam "faze" šire. Pod određenim uvjetima, sasvim drugačijim od običnih, neke tvari prelaze u posebna stanja, na primjer, supravodljiva i superfluidna.

Kristali

Kristali su čvrsta tijela koja prirodno imaju oblik pravilnog poliedra. Zasniva se na njihovoj unutrašnjoj strukturi i zavisi od rasporeda atoma, molekula i jona u njemu. U hemiji se naziva kristalna rešetka. Ova struktura je individualna za svaku supstancu, tako da je jedan od glavnih fizičko-hemijskih parametara.

Udaljenosti između čestica koje čine kristale nazivaju se parametri rešetke. Oni se određuju korištenjem fizičkih metoda strukturne analize. Nije neuobičajeno da čvrste materije imaju više od jednog oblika kristalne rešetke. Takve strukture se nazivaju polimorfne modifikacije. Među jednostavnim supstancama uobičajeni su rombični i monoklinski oblici. Takve tvari uključuju grafit, dijamant, sumpor, koji su heksagonalne i kubične modifikacije ugljika. Ovaj oblik se također opaža u složenim tvarima kao što su kvarc, kristobalit, tridimit, koji su modifikacije silicijum dioksida.

Supstanca kao oblik materije

Unatoč činjenici da su pojmovi „supstancija“ i „materija“ vrlo bliski po značenju, oni nisu potpuno ekvivalentni. To potvrđuju mnogi naučnici. Dakle, kada se pomene termin „materija“, najčešće se misli na grubu, inertnu i mrtvu stvarnost, podložna dominaciji mehaničkih zakona. Definicija "supstancije" se više razumije kao materijal koji, zbog svoje forme, evocira ideju vitalne sposobnosti i forme.

Danas naučnici materiju smatraju objektivnom realnošću koja postoji u prostoru i mijenja se u vremenu. Može se predstaviti u dva oblika:

Prvi ima talasnu prirodu. To uključuje bestežinsko stanje, propusnost i kontinuitet. Može da putuje brzinom svetlosti.

Drugi je korpuskularan, sa masom mirovanja. Sastoji se od elementarnih čestica koje se razlikuju po svojoj lokalizaciji. Slabo je propusna ili neprobojna i ne može se kretati brzinom svjetlosti.

Prvi oblik postojanja materije naziva se polje, a drugi - supstancija. Imaju mnogo toga zajedničkog, jer čak i elektroni imaju svojstva čestice i talasa. Oni se manifestuju na nivou mikrokosmosa. Zato je podjela na polje i supstancu vrlo zgodna.

Jedinstvo materije i polja

Naučnici su odavno utvrdili da što je masivnija i veća elementarna čestica supstance, to se oštrije izražava njena individualnost i razgraničenje. Istovremeno, jasnije je vidljiva opozicija između materije i polja, koju karakteriše kontinuitet. Što su manje elementarne čestice supstance, to je manja njena masa. U ovom slučaju, kontrastiranje s poljem postaje teže. U raznim mikrotalasima generalno gubi smisao, jer su različite elementarne čestice kvanti pobuđene stanjima različitih polja (elektromagnetna - fotoni, nuklearna - mezoni).

Jedinstvo materije i polja i nepostojanje jasne granice između njih izražava se u činjenici da pod određenim uslovima čestice nastaju usled polja, au drugim slučajevima - obrnuto. Jasan primjer To može biti posljedica takvog fenomena kao što je anihilacija (fenomen transformacije elementarnih čestica). Svako materijalno tijelo je stabilna cjelina, omogućena povezivanjem njegovih elemenata kroz polja.

Sve oko nas sastoji se od nekih supstanci. Ovisno o svom sastavu, mogu biti jednostavni ili složeni. Ali šta to znači? Šta su jednostavne supstance? Koja svojstva imaju? Saznajmo.

Šta je jednostavna supstanca?

Najbolje je započeti objašnjenja o supstancama konceptom „atoma“. Ovo je mikroskopska čestica određene veličine, mase i drugih svojstava. Svaka vrsta atoma predstavlja određeni hemijski element. Ali oni sami po sebi ne mogu postojati u prirodi i nužno se kombinuju sa drugim atomima da bi formirali supstance.

Šta su jednostavne supstance? To su strukture formirane od atoma jedne vrste elemenata. U normalnim uslovima najčešće su čvrsti, ali ih je 11 u gasovitom, a dva u tečnom stanju. Ovisno o vrsti veze koja se formira između atoma, oni se dijele na dva velike grupe: metali i nemetali.

Ponekad je teško razumjeti što su jednostavne tvari, jer se njihova imena mogu podudarati s nazivima kemijskih elemenata. Imaju ista imena: kiseonik, gvožđe, bakar, sumpor, fosfor i drugi.

Svojstva jednostavnih supstanci

Glavne kvalitete po kojima se tvari karakteriziraju:

• boja;
• miris;
• tvrdoća/mekoća;
• viskozitet;
• rastvorljivost;
• toplinska i električna provodljivost;
• magnetna svojstva;
• tačke topljenja i ključanja itd.

Mnoga svojstva supstanci zavise od toga kako su iu kojim količinama njihovi atomi povezani. U tom slučaju može doći do alotropije. Ovo je fenomen u kojem se jednostavno Hemijska supstanca postoji u nekoliko oblika ili modifikacija. Dakle, atomi kiseonika (O), spajajući se u parove, formiraju O2 ili supstancu kiseonik - providnu, bez mirisa i ukusa. Ako se tri atoma spoje, rezultat je ozon ili O 3 - plavi plin oštrog, specifičnog mirisa.

Selen, fosfor, vodonik, silicijum, antimon, kalaj, gvožđe i druge supstance imaju alotropske modifikacije. Oblici se mogu mijenjati jedan u drugi kada se promijeni temperatura ili pritisak. Istovremeno, postoje reverzibilni prelazi, u kojima se supstanca može vratiti u svoje prethodno stanje, i ireverzibilni, u kojima povratak više nije moguć.

Metali

Jednostavne supstance metale karakteriše niz opšta svojstva. One su, u jednom ili drugom stepenu, plastične, što znači da se mogu kovati, rastezati i savijati bez kidanja ili lomljenja. Zlato, bakar i srebro smatraju se najduktilnijim. Ali mangan, cink ili bizmut se odmah lome pod mehaničkim stresom.

Metali dobro provode toplotu i električnu energiju. Najbolje u ovoj oblasti je srebro, a najlošije su živa i bizmut. Inače, živa je jedini metal koji nije čvrst u normalnim uslovima. Stvrdnjava se samo na temperaturi od -39 °C.

Ostali predstavnici ove grupe jednostavnih supstanci su u početku čvrsti. Prelaze u tečno stanje (tope se) kada određene temperature, po pravilu, visoka. Tako se francijum topi na 27 °C, olovo - na 1170 °C, aluminijum - na 1554 °C, indijum - na 156,6 °C, a volframu je potrebno čak 3410 °C.

Gotovo svi metali imaju sjaj i sivu boju. Razlikuju se samo njihove nijanse: kod nekih je taman i gotovo mat, kod drugih je srebrno-bijel i vrlo sjajan. Postoje, naravno, izuzeci. Na primjer, zlato i cezijum su obojeni žuto, bakar je crvenkast.

Nemetali

Mnogo je manje jednostavnih supstanci od nemetala. Od njihovih 118 poznatih elemenata, samo ih 22 čine. Ono što ih uglavnom spaja je to što ne pripadaju metalima i nemaju svoj karakterističan sjaj (osim joda i grafita).

Svi oni imaju ili molekularne ili atomska struktura. U prvom slučaju nemetali mogu biti plinovi (hlor, dušik, vodonik, kisik), čvrste materije(sumpor, fosfor, jod) ili tečnosti (brom). Njihovi atomi su blisko povezani, ali njihovi molekuli nisu. Stoga su takve tvari isparljive i lako se tope i mrve u čvrstom stanju.

U drugom slučaju, oni su formirani od dugih lanaca atoma. Njihove čestice su međusobno vrlo blisko povezane, tako da supstanca ima tvrdoću, slabu duktilnost i hlapljivost, visoke temperature topljenja i ključanja. Grafit se, na primjer, topi samo na 3800 °C, što je više od najvatrostalnijeg metala.

Fluor

Fluor je hemijski element broj 9. Kao jednostavna supstanca, to je dvoatomski gas (F2) žućkaste nijanse. Ima izrazit miris koji je pomalo sličan hloru.

Fluor je najaktivniji nemetal. Reaguje sa svim elementima osim neona i helijuma. Također reagira s većinom postojećih supstanci, uzrokujući da se zapale ili eksplodiraju. Čak i voda u atmosferi ispunjenoj fluorom počinje da gori. Vodonik, u kombinaciji sa fluorom, eksplodira na temperaturama ispod nule.

Element fluor se nalazi u zubnoj caklini i kostima u našem tijelu. Potrebno nam je dnevno u količini od 2,5-3,5 mg. Međutim, plin fluor je vrlo toksičan i agresivan. Može izazvati iritaciju sluzokože i opekotine drugog stepena.

Sumpor

Hemijski element sumpor kao jednostavna supstanca također pokazuje nemetalna svojstva. Formira ogroman broj alotropnih modifikacija, od kojih su glavne: monoklinske, rombične, plastične.

U prirodi se slobodno javlja, pa je ljudima poznata od davnina. U tom stanju se često formira na mjestima vulkanskih erupcija i geotermalnih izvora. Osim toga, dio je mnogih minerala, poput pirita.

Mnogi ljudi poznaju sumpor kao svijetložutu tvar s masnim sjajem i visokom krhkošću. To je monoklinski sumpor i često se proizvodi u obliku praha. Kada se takav prah zagrije na 160 °C, on se topi i dobiva tamno smeđu boju. Kako se hladi, ponovo žuti.

Ako se rastopljena smeđa masa potopi u vodu, nastaje plastični sumpor. Izgleda kao guma ili plastelin. U ovom obliku savršeno se rasteže i oblikuje. Međutim, nakon nekoliko dana ponovo se pretvara u monoklinski sumpor, koji je krt.

Na visokim vulkanskim temperaturama, tvar formira prekrasne prozirne kristale. Njihovo formiranje traje nekoliko hiljada godina, pa se rijetko nalaze u prirodi.

Pri visokoj vlažnosti, smrvljeni sumpor može se spontano zapaliti. Vrlo burno reaguje sa hloratima, nitratima, uljima i mastima, pali se ili eksplodira. Sumpor dobro gori na zraku, stvarajući bezbojni sumpor dioksid oštrog mirisa.

Supstance se mogu sastojati od atoma jednog ili različitih hemijskih elemenata. Na osnovu toga, sve tvari se dijele na jednostavne i složene.

Supstance koje se sastoje od atoma jednog hemijskog elementa nazivaju se jednostavnim. Jednostavne tvari dijele se na metale (formirane od atoma metala: Na, K, Ca, Mg) i nemetale (formirane od atoma nemetala H2, N2, O2, Cl2, F2, S, P, Si) prema njihovoj fizička i hemijska svojstva.

Supstance koje se sastoje od atoma različitih hemijskih elemenata nazivaju se složenim supstancama. Glavne klase složenih neorganskih supstanci uključuju okside, baze, kiseline i soli.

Oksidi su binarna jedinjenja (jedinjenja koja se sastoje od dva hemijska elementa), koja uključuju element kiseonik u -2 oksidacionom stanju.
Oksidi se dijele na bazične, amfoterne, kisele i ne-solne:
1. Bazične okside formiraju tipični atomi metala i atomi kiseonika. Na primjer, Na2O, CaO, LiO. Odgovaraju hidroksidima - bazama.
2. Amfoterni oksidi nastaju od atoma prelaznih metala i atoma kiseonika. Na primjer, BeO, ZnO, Al2O3. Oni odgovaraju amfoternim hidroksidima.
3. Kiseli oksidi nastaju od atoma nemetala i atoma kiseonika. Na primjer, CO2, SiO2, N2O3, NO2, N2O5, P2O3, P2O5, SO2, SO3, Cl2O7, itd. Odgovaraju hidroksidima - kiselinama.
4. Okside koji ne stvaraju soli formiraju atomi nemetala i kisik. Oksidi koji ne stvaraju soli uključuju 4 oksida: CO, SiO, N2O, NO.

Baze su jedinjenja koja sadrže metalni (ili amonijum) kation i jednu ili više hidroksilnih grupa. Na primjer, NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH.
Posebno se izdvajaju rastvorljive baze koje se nazivaju alkalije. To uključuje hidrokside alkalnih i zemnoalkalnih metala.
Na osnovu broja hidroksilnih grupa, baze se dijele na jedno-, dvo- i trokiseline.

Amfoterni hidroksidi nastaju od katjona berilija, cinka ili aluminija i hidroksidaniona: Be(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3.

Kiseline su spojevi koji sadrže katjone vodika i anjone kiselinskog ostatka. Prema broju vodonikovih katjona, kiseline se dijele na jedno-, dvo- i trobazne. Na osnovu prisustva kiseonika u kiselinskom ostatku, kiseline se dele na bezkiseoničke i koje sadrže kiseonik.
HF - fluorovodonična (ili fluorovodonična) kiselina
HCl - hlorovodonična (ili hlorovodonična) kiselina
HBr - bromovodonična kiselina
HI - jodovodonična kiselina
H2S - hidrosulfidna kiselina
HNO3 - dušična kiselina (odgovara kiselinskom oksidu N2O5)
HNO2 - dušična kiselina (odgovara kiselom oksidu N2O3)
H2SO4 - sumporna kiselina (odgovara kiselom oksidu SO3)
H2SO3 - sumporna kiselina (odgovara kiselom oksidu SO2)
H2CO3 - ugljična kiselina (odgovara kiselom oksidu CO2)
H2SiO3 - silicijumska kiselina (odgovara kiselom oksidu SiO2)
H3PO4 - fosforna kiselina (odgovara kiselom oksidu P2O5).

Soli su spojevi koji sadrže metalni (ili amonijum) kation i anion kiselinskog ostatka.
Prema svom sastavu, kiseline se dijele na:
1. Medij - sastoji se od metalnog kationa i kiselinskog ostatka - ovo je proizvod potpune zamjene atoma vodika kiseline metalnim (ili amonijumskim) kationima. Na primjer, Na2SO4, K3PO4.
Soli fluorovodonične kiseline - fluoridi,
soli hlorovodonične kiseline - hloridi,
soli bromovodonične kiseline - bromidi,
soli jodovodične kiseline - jodidi,
soli hidrosulfidne kiseline - sulfidi,
soli azotne kiseline - nitrati,
soli azotne kiseline - nitriti,
soli sumporne kiseline - sulfati,
soli sumporne kiseline - sulfiti,
soli ugljične kiseline - karbonati,
soli silicijumske kiseline - silikati,
soli fosforne kiseline - fosfati.
2. Kiselinske soli – sastoje se od metalnog (ili amonijumovog) kationa, vodikovog kationa i anjona kiselog ostatka – ovo je proizvod nepotpune zamene atoma vodonika kiseline metalnim kationima. Kisele soli mogu formirati samo dvobazne i trobazne kiseline. Prefiks hidro (ili digdro) dodaje se imenu soli. Na primjer, NaHSO4 (natrijum hidrogen sulfat), KH2PO4 (kalijum dihidrogen fosfat).
3. Bazične soli - sastoje se od metalnog kationa (ili amonijuma), hidroksidaniona i anjona kiselog ostatka - ovo je proizvod nepotpune zamjene hidroksilnih grupa baze kiselim ostacima. Bazične soli mogu formirati samo dvo- i trokiselinske baze. Prefiks hidrokso- dodaje se nazivu soli. Na primjer, (CuOH)2CO3 je bakar (II) hidroksikarbonat.