Sogenannte einfache Substanzen. Einfache und komplexe Substanzen - Knowledge Hypermarket

Basierend auf den Grundbestimmungen der Atom- und Molekültheorie ist es möglich, Definitionen zu geben einfache und komplexe Angelegenheit.

einfache Substanzen Substanzen, die aus Atomen eines chemischen Elements bestehen, werden genannt.

Zum Beispiel:

O 2 , N 2 , S 8 .

komplexe SubstanzenStoffe, die aus verschiedenen Atomen aufgebaut sind, nennt man chemische Elemente.

Zum Beispiel:

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

Es ist zu beachten, dass eine so komplexe Substanz, wie beispielsweise Wasser H 2 O, nicht aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht (dies sind die Namen einfacher Substanzen - Wasserstoff - H 2 und Sauerstoff - O 2), sondern aus Atome des Elements Wasserstoff - H und Atome des Elements Sauerstoff - O.

Einige chemische Elemente sind in der Lage, mehrere einfache Substanzen zu bilden, die sich in Struktur und Eigenschaften voneinander unterscheiden. Derzeit sind mehr als 400 einfache Substanzen bekannt. Das Element Kohlenstoff bildet also einfache Substanzen: Graphit, Diamant, Carbin und Fulleren. Bei der Verbrennung dieser Stoffe entsteht jeweils nur Kohlenmonoxid (IV) CO 2 . Dies bestätigt, dass diese einfachen Substanzen aus Atomen desselben Elements bestehen. Mit Kohlenstoff.

Das Phänomen, bei dem dasselbe Element mehrere einfache Substanzen bilden kann, wird als Allotropie, und die daraus resultierenden einfachen Substanzen - Allotrope Modifikationen.

Ein Beispiel für allotrope Modifikationen können einfache Substanzen sein - Sauerstoff Ö 2 und Ozon Ö 3 , von Atomen gebildet das gleiche Element, Sauerstoff.

Das Phänomen der Allotropie wird durch zwei Gründe verursacht:

 eine unterschiedliche Anzahl von Atomen in einem Molekül, zum Beispiel Sauerstoff O 2 und Ozon O 3,

 unterschiedliche Struktur des Kristallgitters und die Bildung verschiedener kristalliner Formen, zB Diamant, Graphit, Karabiner und Fullerene.

Charakterisiert die Fähigkeit eines Stoffes, an bestimmten chemischen Reaktionen teilzunehmen Chemische Eigenschaften Substanzen.

Chemische Phänomene (Prozesse) – Dies sind die Prozesse, bei denen aus einem Stoff andere Stoffe entstehen.

Ändert sich durch den Prozess die chemische Natur des Stoffes nicht, werden solche Prozesse berücksichtigt körperlich.

Änderungen im Aggregatzustand eines Stoffes gelten traditionell als Beispiele für physikalische Prozesse: das Schmelzen von Ionenkristallen einiger Salze, das Schmelzen von Metallen, das Verdampfen von Wasser und anderen Flüssigkeiten usw.

Es sollte beachtet werden, dass ein solcher Prozess wie eine Auflösung in Betracht gezogen wird physikalisch und chemisch, und in diesem Fall sind die Grenzen zwischen chemischen und physikalischen Phänomenen ziemlich willkürlich.

Es ist üblich zu unterscheiden sauber ( chemisch reine) Substanzen und Mischungen Substanzen.

Reine oder einzelne Substanzen sogenannte Substanzen, die aus Teilchen der gleichen Art bestehen (die die gleichen Struktureinheiten enthalten).

Beispiele sind Silber (enthält nur Silberatome), Schwefelsäure und Kohlenmonoxid (IV) (enthält nur Moleküle der entsprechenden Substanzen).

Reinstoffe zeichnen sich durch Konstanz aus physikalische Eigenschaften, zum Beispiel der Schmelzpunkt ( T pl) und Siedepunkt ( T pennen).

Ein Stoff ist nicht rein, wenn er einen oder mehrere andere Stoffe in beliebiger Menge enthält - Verunreinigungen.

Wenn ein System durch Vermischung mehrerer Reinstoffe entsteht, deren Eigenschaften sich nicht verändert haben, und es mit physikalischen Methoden in die Ausgangsstoffe getrennt werden kann, dann spricht man von einem solchen System Mischung. Boden, Meerwasser, Luft sind Beispiele für unterschiedliche Mischungen. Stoffe in einem Gemisch werden genannt Komponenten. Der Gehalt der Komponenten in der Mischung kann in weiten Grenzen schwanken.

Viele Mischungen können aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften in ihre Bestandteile – Komponenten – getrennt werden. Zu den zahlreichen Verfahren zur Trennung und Reinigung von Stoffen gehören:

 filtern,

 Absetzen mit anschließendem Dekantieren,

 Trennung mittels Scheidetrichter,

 Zentrifugation,

 Verdunstung

 Kristallisation,

Destillation (einschließlich fraktionierter Destillation),

 Chromatographie,

 Sublimation und andere.

Zu beachten ist, dass die als „rein“ bezeichneten Stoffe in der Praxis nur bedingt solche sind. Die Reinigung von Substanzen ist eine schwierige Aufgabe, und es ist praktisch unmöglich, absolut reine Substanzen zu erhalten, die Struktureinheiten nur eines Typs enthalten.

§ 9. Einfache und komplexe Substanzen

Wenn Sie dieses Thema beherrschen, werden Sie in der Lage sein:

Unterscheiden Sie zwischen den Begriffen "einfache Substanz" und "komplexe Substanz", Formeln einfacher und komplexer Substanzen;

Verstehen Sie das Konzept der „chemischen Verbindung“;

Nennen Sie Beispiele für einfache und komplexe Substanzen;

Beschreibe einfach und komplexe Substanzen Ihnen aus dem täglichen Gebrauch bekannt;

Urteile über eine Vielzahl von Substanzen.

Die meisten Atome chemischer Elemente haben die Fähigkeit, sich miteinander oder mit Atomen anderer chemischer Elemente zu verbinden. Dadurch entstehen chemische Verbindungen. Sowohl einfache als auch komplexe Substanzen sind chemische Verbindungen, unabhängig von der Zusammensetzung ihrer Strukturteilchen, da zwischen ihnen chemische Bindungen entstehen.

Sie haben sich bereits mit dem Aufbau von Atomen chemischer Elemente vertraut gemacht. Stoffe, deren Bestandteile Atome sind, werden atomar genannt.

Unter der ganzen Vielfalt chemischer Verbindungen gibt es aber auch molekulare Substanzen. Bestandteil Das sind Moleküle.

Moleküle sind die kleinsten Teilchen einer Substanz, die ihre chemischen Eigenschaften behalten.

Ein Molekül gilt als Grenze der Teilbarkeit eines Stoffes. Wenn es zerstört wird, dann wird die Substanz zerstört. Ein charakteristisches Merkmal von Molekülen ist die kontinuierliche Bewegung.

Erinnern Sie sich aus dem Naturkundekurs daran, welches Phänomen Diffusion genannt wird.

Jedes Molekül besteht aus einer bestimmten Anzahl von Atomen eines oder verschiedener chemischer Elemente.

Erinnern Sie sich aus dem Verlauf der Naturgeschichte, wie Stoffe nach Zusammensetzung und Herkunft eingeteilt werden.

Welche Substanzen werden genannt: a) einfach; b) schwierig? Nennen Sie einige Beispiele für einfache und komplexe Substanzen, die Sie im Alltag am häufigsten verwenden.

Einfache Substanzen sind Substanzen, die aus einem chemischen Element bestehen.

Beispielsweise bilden sich einfache Stoffe Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff entsprechend den chemischen Elementen Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff. Die Zusammensetzung ihrer Moleküle umfasst zwei miteinander verbundene Atome dieser Elemente (Abb. 41 a, 6, c).

Das Element Sauerstoff bildet unter bestimmten Bedingungen eine andere einfache Substanz - Ozon, dessen Molekül drei Atome enthält (Abb. 41 d).

Reis. 41. Modelle von Molekülen einfacher Substanzen: a - Wasserstoff; b - Sauerstoff; c - Ozon; g - Stickstoff

Verbundstoffe sind Stoffe, die aus zwei oder mehr chemischen Elementen bestehen.

Zu den komplexen Substanzen gehören; Wasser, Zucker, Seife, Salz, Kreide, Methan (Komponente Erdgas), Kohlendioxid. Die Substanzen, aus denen die Zellen lebender Organismen bestehen (Proteine, Fette und Kohlenhydrate), sind komplex und enthalten überwiegend Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Wasserstoff-, Stickstoff-, Schwefel- und Phosphoratome und haben eine molekulare Struktur.

Denken Sie daran, wie Sie beweisen können, dass Wasser eine komplexe Substanz ist. Mit welchen Forschungsmethoden haben Wissenschaftler die Zusammensetzung von Wasser bestimmt?

Abbildung 42 zeigt Modelle von Methan-, Kohlendioxid- und Wassermolekülen. Ein Methanmolekül besteht aus einem Kohlenstoffatom und vier Wasserstoffatomen, ein Kohlendioxidmolekül besteht aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen, ein Wassermolekül besteht aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen.

Reis. 42. Modelle von Molekülen komplexer Substanzen: a - Methan; b - Kohlendioxid; c - Wasser

Je nach Zusammensetzung werden also Substanzen in einfache und komplexe eingeteilt. Das Klassifizierungsschema für Stoffe ist in Abbildung 43 dargestellt.

Reis. 43. Einstufung von Stoffen

Einfache Substanzen: Metalle und Nichtmetalle. Einfache Substanzen werden in zwei Gruppen eingeteilt. Metallische Elemente bilden Metalle, nichtmetallische Elemente - Nichtmetalle. Sie zeichnen sich durch ihre physikalischen Eigenschaften aus.

Erinnern Sie sich, mit welchen physikalischen Eigenschaften von Stoffen Sie sich bereits vertraut gemacht haben. Benenne sie.

Wenden wir uns den Demonstrationen zu und betrachten Proben einfacher Substanzen aus Metallen und Nichtmetallen. Von den Metallen, die in der Technik am häufigsten vorkommen, verschiedene Branchen Produktion, Alltag mit Eisen, Zink, Aluminium, Kupfer, Silber, Gold; Von Nichtmetallen im Labor gibt es Schwefel, Kohlenstoff, roten Phosphor, Brom, Jod.

Achten Sie auf den Aggregatzustand von Metallen und Nichtmetallen. Warum wird Brom Ihrer Meinung nach in versiegelten Ampullen aufbewahrt?

Die Einteilung einfacher Stoffe in Metalle und Nichtmetalle erfolgt nach ihren physikalischen Eigenschaften (Tabelle 2).

Tabelle 2

Physikalische Eigenschaften einfacher Substanzen

Nichtmetalle sind Stoffe, die größtenteils aus Molekülen bestehen. Moleküle von vielen von ihnen sind zweiatomig. Es gibt jedoch auch mehratomige Moleküle: das bereits erwähnte Ozon, kristalliner Schwefel – enthält acht Atome Schwefel, weißer Phosphor- vier Atome dieses Elements. In einfachen Substanzen, die aus dem Element Kohlenstoff bestehen, verbinden sich die Atome in einer bestimmten Reihenfolge, ohne Moleküle zu bilden.

Metalle bestehen aus Atomen der entsprechenden Elemente. Die Namen von Metallen stimmen oft mit den Namen der metallischen Elemente überein, aus denen sie bestehen. Zum Beispiel Stoffe Aluminium, Zink, Nickel, Chrom, Magnesium, die durch die entsprechenden chemischen Elemente gebildet werden. Der Stoff Kupfer besteht jedoch aus Atomen der Elemente Cuprum, Silber – Argentum, Gold – Aurum, Quecksilber – Quecksilber, Eisen – Eisen. Die Namen von Nichtmetallen, Elementen und einfachen Stoffen stimmen für eine kleine Anzahl von Stoffen überein (Tabelle 3).

Tabelle C

Namen chemischer Elemente und einfacher Substanzen

Laborerfahrung 2

Bekanntschaft mit Proben einfacher und komplexer Substanzen

Aufgabe 1. Betrachten Sie sorgfältig die Substanzen, die Ihnen in Banken gegeben werden. Lesen Sie die Etiketten: H 2 O (Wasser), S (Schwefel), P (Phosphor), Mg (Magnesium), NaOH (Natriumhydroxid), C (Kohlenstoff), Fe 3 O 4 (Ferum (II, III) Oxid) , Fe (Eisen), ZnO (Zinkoxid), CaCO 3 (Calciumcarbonat), Al (Aluminium), Zn (Zink), CaO (Calciumoxid), Na 2 CO 3 (Natriumcarbonat).

Teilen Sie diese Substanzen in zwei Gruppen: einfach und komplex. Einfach Stoffe in Metalle und Nichtmetalle einteilen.

Aufgabe 2. Beschreibe: a) wie sich einfache und komplexe Substanzen in ihrer Zusammensetzung unterscheiden; 6) Nach welchen Kriterien haben Sie klassifiziert?

Aufgabe 3. Beschreiben Sie anhand Ihrer Beobachtungen die physikalischen Eigenschaften von Stoffen.

Notieren Sie nach Abschluss der Aufgabe die Daten in Form einer Tabelle in der Arbeitsmappe. Am Ende der Arbeit Schlussfolgerungen formulieren.

Vielzahl von Substanzen. Die Vielfalt der Substanzen erklärt sich aus der Fähigkeit der Atome der Elemente, sich miteinander zu verbinden. Je nachdem, welche Atome in welcher Menge und wie sie sich verbinden, entstehen viele einfache und komplexe Substanzen (Abb. 44).

Reis. 44. Einfache Substanz Schwefel (a) und komplexe Substanz Amethyst (b)

Es gibt etwas einfachere Substanzen als chemische Elemente - 400, denn wie Sie bereits wissen, kann dasselbe Element (Sauerstoff, Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel) zwei oder mehr Substanzen bilden.

Es sind viel komplexere Substanzen bekannt (fast 20 Millionen). Dies ist Wasser, dessen Molekülzusammensetzung Wasserstoff und Sauerstoff, Kohlendioxid - Kohlenstoff und Sauerstoff, Kochsalz - Natrium und Chlor enthält. Die Zusammensetzung dieser Substanzen umfasst nur zwei Elemente - dies sind binäre Verbindungen. Eine beträchtliche Anzahl von Stoffen besteht jedoch aus drei oder mehr Elementen. Glukose enthält also drei Elemente: Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, und Soda enthält vier Elemente: Natrium, Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff.

Verbindungen umfassen alle organischen Verbindungen. Darüber hinaus gibt es eine ganze Industrie zur Gewinnung synthetischer und künstlicher Verbindungen, die einen enormen industriellen und häuslichen Zweck haben.

Erinnern Sie sich aus dem Lauf der Naturgeschichte, welche Stoffe als anorganisch, organisch bezeichnet werden. Nennen Sie Beispiele für anorganische und organische Verbindungen.

Beim normale Bedingungen(Temperatur 0 °C, Druck 101,3 kPa) Stoffe liegen in drei Aggregatzuständen vor: flüssig (Wasser, Öl, Alkohol), fest (Zink, Eisen, Schwefel, Phosphor, Kohlenstoff, Kupfer) und gasförmig (Wasserstoff, Sauerstoff, Ozon). Stickstoff, Kohlendioxid, Inertgase).

ZUSAMMENFASSUNG GELERNT

Substanzen werden in einfache und komplexe unterteilt.

Verbindungen werden aus zwei oder mehr chemischen Elementen gebildet. es gibt viel mehr von ihnen als einfache.

Jede einfache und komplexe Substanz zeichnet sich durch bestimmte Eigenschaften aus, dh Zeichen, anhand derer man ihre Ähnlichkeiten und Unterschiede erkennen kann.

Verbindungen sind organischen und anorganischen Ursprungs.

Die Vielfalt der Substanzen erklärt sich aus der Fähigkeit der Atome der Elemente, sich miteinander zu verbinden.

AUFGABEN ZUR WISSENSKONTROLLE

1. Erklären Sie, was die Begriffe „Molekül“, „einfacher Stoff“, „komplexer Stoff“, „chemische Verbindung“ bedeuten.

2. Nennen Sie Beispiele: a) einfache und komplexe Substanzen; b) organische und anorganische Stoffe.

3. Begründen Sie, ob die Begriffe „chemische Verbindung“ und „Stoffgemisch“ identisch sind.

4. Beschreiben Sie die physikalischen Eigenschaften von: a) Zucker; b) Wasser; c) Öle.

5. Begründen Sie, warum es komplexere Stoffe gibt als einfache.

6. Äußern Sie Ihre eigene Meinung über die Bedeutung von Stoffen für das menschliche Leben und die Gesundheit.

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Alles, was uns umgibt, hat sein physisches und chemischer Natur. Was wird als Substanz bezeichnet und welche Arten davon gibt es? Es ist eine physikalische Substanz, die eine bestimmte hat chemische Zusammensetzung. Im Lateinischen wird das Wort „Substanz“ mit dem Begriff Substantia bezeichnet, der auch von Wissenschaftlern häufig verwendet wird. Was stellt es dar?

Bis heute sind mehr als 20 Millionen verschiedene Substanzen bekannt. Es gibt alle Arten von Gasen in der Luft, im Ozean, in Meeren und Flüssen - Wasser mit Mineralien und Salzen. Die feste Oberflächenschicht unseres Planeten besteht aus zahlreichen Felsen. In jedem lebenden Organismus ist eine Vielzahl unterschiedlicher Substanzen vorhanden.

Allgemeine Konzepte

BEIM moderne Chemie ein Stoff, dessen Definition so verstanden wird, dass er eine Ruhemasse hat. Es besteht aus Elementarteilchen oder Quasiteilchen. Ein wesentliches Merkmal jeder Substanz ist ihre Masse. In der Regel werden bei relativ niedrigen Dichten und Temperaturen Elementarteilchen wie Elektronen, Neutronen und Protonen am häufigsten in seiner Zusammensetzung gefunden. Die letzten beiden sind Atomkerne. Alle diese Elementarteilchen bilden Substanzen wie Moleküle und Kristalle. Ihre atomare Substanz (Atome) besteht im Wesentlichen aus Elektronen, Protonen und Neutronen.

Aus biologischer Sicht ist "Substanz" der Begriff der Materie, die das Gewebe aller Organismen bildet. Es ist Teil der Organellen, die in Zellen vorkommen. Im allgemeinen Sinne ist "Substanz" eine Form von Materie, aus der alle physischen Körper bestehen.

Materie Eigenschaften

Die Eigenschaften einer Substanz werden als eine Reihe von objektiven Merkmalen bezeichnet, die die Individualität bestimmen. Sie ermöglichen es Ihnen, eine Substanz von einer anderen zu unterscheiden. Die charakteristischsten physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Stoffes:

Dichte;

Siede- und Schmelzpunkte;

Thermodynamische Eigenschaften;

Chemische Eigenschaften;

Kristallstrukturwerte.

Alle aufgeführten Parameter sind unveränderliche Konstanten. Da sich alle Stoffe voneinander unterscheiden, haben sie bestimmte Eigenschaften.Was versteht man unter diesem Begriff? Die Eigenschaften eines Stoffes sind seine Merkmale, die durch Messung oder Beobachtung bestimmt werden, ohne ihn in einen anderen Stoff umzuwandeln. Die wichtigsten davon sind:

Aggregatzustand;

Farbe und Glanz;

Das Vorhandensein eines Geruchs;

Unlöslichkeit oder Löslichkeit in Wasser;

Schmelz- und Siedepunkt;

Dichte;

elektrische Leitfähigkeit;

Wärmeleitfähigkeit;

Härte;

Zerbrechlichkeit;

Kunststoff.

Es ist auch durch eine physikalische Eigenschaft wie Form gekennzeichnet. Farbe, Geschmack, Geruch werden visuell und mit Hilfe der Sinne bestimmt. Physikalische Parameter wie Dichte, Schmelz- und Siedepunkt, elektrische Leitfähigkeit werden mit berechnet verschiedene Messungen. Informationen zu den physikalischen Eigenschaften der meisten Substanzen sind in speziellen Nachschlagewerken enthalten. Sie hängen vom Aggregatzustand des Stoffes ab. Die Dichte von Wasser, Eis und Dampf ist also völlig unterschiedlich. Sauerstoff ist im gasförmigen Zustand farblos, im flüssigen Zustand jedoch blau. Aufgrund der Unterschiede in den physikalischen Eigenschaften können viele Substanzen unterschieden werden. Kupfer ist also das einzige Metall, das einen rötlichen Farbton hat. Es schmeckt einfach salzig. In den meisten Fällen müssen zur Definition eines Stoffes mehrere seiner bekannten Eigenschaften berücksichtigt werden.

Beziehung von Begriffen

Viele Menschen verwechseln die Begriffe "chemisches Element", "Atom", "einfache Substanz". Tatsächlich unterscheiden sie sich voneinander. Ein Atom ist also ein konkretes Konzept, da es wirklich existiert. Chemisches Element - abstrakte (kollektive) Definition. In der Natur kommt es nur in Form von gebundenen oder freien Atomen vor. Mit anderen Worten, es ist eine einfache oder komplexe Substanz. Jedes chemische Element hat seine eigene Symbol- Zeichen (Symbol). In einigen Fällen drückt es auch die Zusammensetzung eines einfachen Stoffes aus (B, C, Zn). Aber oft bezeichnet dieses Symbol nur ein chemisches Element. Dies wird deutlich durch die Formel des Sauerstoffs demonstriert. O ist also nur ein chemisches Element, und die einfache Substanz Sauerstoff wird mit der Formel O 2 bezeichnet.

Es gibt weitere Unterschiede zwischen diesen Konzepten. Es ist notwendig, zwischen den Merkmalen (Eigenschaften) einfacher Substanzen, bei denen es sich um eine Ansammlung von Teilchen handelt, und einem chemischen Element, bei dem es sich um ein Atom einer bestimmten Art handelt, zu unterscheiden. Auch bei den Namen gibt es einige Unterschiede. Meistens ist die Bezeichnung eines chemischen Elements und einer einfachen Substanz dieselbe. Es gibt jedoch Ausnahmen von dieser Regel.

Stoffklassifizierung

Was nennt man aus wissenschaftlicher Sicht eine Substanz? Die Zahl der verschiedenen Substanzen ist sehr groß. Ein Naturstoff, dessen Definition sich auf seinen natürlichen Ursprung bezieht, kann organisch oder anorganisch sein. Der Mensch hat gelernt, viele Verbindungen künstlich herzustellen. Die Definition von „Stoff“ impliziert die Unterteilung in einfache (Einzel-)Stoffe und Gemische. Die Einstellung zur Klassifizierung hängt davon ab, wie viele von ihnen darin enthalten sind.

Die Definition einer einfachen Substanz versteht ein abstraktes Konzept, das eine Reihe von Atomen bedeutet, die nach bestimmten physikalischen und chemischen Gesetzen miteinander verbunden sind. Trotzdem ist die Grenze zwischen ihm und dem Gemisch sehr vage, da einige Stoffe eine variable Zusammensetzung haben. Noch nicht einmal angeboten. genaue Formel. Aufgrund der Tatsache, dass für einen einfachen Stoff nur seine endgültige Reinheit erreichbar ist, bleibt dieser Begriff eine Abstraktion. Mit anderen Worten, in jedem von ihnen gibt es eine Mischung chemischer Elemente, in denen eines überwiegt. Oft wirkt sich die Reinheit einer Substanz direkt auf ihre Eigenschaften aus. Im Allgemeinen wird eine einfache Substanz aus den Atomen eines chemischen Elements aufgebaut. Beispielsweise enthält ein Sauerstoffgasmolekül 2 identische Atome (O 2).

Was ist ein zusammengesetzter Stoff? Eine solche chemische Verbindung umfasst verschiedene Atome, aus denen das Molekül besteht. Es wird manchmal als gemischte chemische Substanz bezeichnet. Komplexe Substanzen sind Gemische, deren Moleküle aus Atomen zweier oder mehrerer Elemente gebildet werden. So gibt es beispielsweise in einem Wassermolekül ein Sauerstoffatom und 2 Wasserstoffatome (H 2 O). Der Begriff einer komplexen Substanz entspricht einem Molekül, das verschiedene chemische Elemente enthält. Es gibt viel mehr solcher Substanzen als einfache. Sie können natürlich und künstlich sein.

Einfach und konzeptionell teilweise bedingt, unterscheiden sich in ihren Eigenschaften. So wird beispielsweise Titan erst dann fest, wenn es auf weniger als ein Hundertstel Prozent von Sauerstoffatomen befreit wird. Komplexe und einfache Angelegenheit chemische Definition was etwas schwierig zu erkennen ist, kann von zwei Arten sein: anorganisch und organisch.

anorganische Stoffe

Anorganisch sind alle chemischen Verbindungen, die keinen Kohlenstoff enthalten. Zu dieser Gruppe gehören auch einige Substanzen, die dieses Element enthalten (Cyanide, Carbonate, Carbide, Kohlenstoffoxide und einige andere Substanzen). Sie haben kein für organische Substanzen charakteristisches Skelett. Dank des Periodensystems von Mendeleev und des Schulchemiekurses kann jeder eine Substanz nach der Formel benennen. Alle sind markiert mit lateinischen Buchstaben. Wie heißt die Substanz in diesem Fall? Alle anorganischen Stoffe werden in folgende Gruppen eingeteilt:

Einfache Substanzen: Metalle (Mg, Na, Ca); Nichtmetalle (P, S); Edelgase (He, Ar, Xe); amphotere Substanzen (Al, Zn, Fe);

Komplex: Salze, Oxide, Säuren, Hydroxide.

organische Materie

Die Definition von organischem Material ist recht einfach. Zu diesen Stoffen gehören chemische Verbindungen, die Kohlenstoff enthalten. Diese Substanzklasse ist die umfangreichste. Es stimmt, es gibt Ausnahmen von dieser Regel. Zu den organischen Substanzen gehören also nicht: Kohlenoxide, Karbide, Carbonate, Kohlensäure, Cyanide und Thiocyanate.

Die Antwort auf die Frage „Name beinhaltet ganze Linie komplexe Zusammenhänge. Dazu gehören: Amine, Amide, Ketone, Anhydride, Aldehyde, Nitrile, Carbonsäuren, schwefelorganische Verbindungen, Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ether und Ester, Aminosäuren.

Zu den Hauptklassen biologischer organischer Substanzen gehören Lipide, Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate. Sie haben neben Kohlenstoff in ihrer Zusammensetzung Wasserstoff, Sauerstoff, Phosphor, Schwefel, Stickstoff. Welche Art Charakterzüge in organischen Stoffen? Ihre Vielfalt und Strukturvielfalt erklärt sich aus den Besonderheiten der Kohlenstoffatome, die in der Lage sind, in Ketten verbunden starke Bindungen zu bilden. Dadurch entstehen sehr stabile Moleküle. Die Kohlenstoffatome bilden eine Zickzackkette, die ist charakteristisches Merkmal organische Substanzen. In diesem Fall beeinflusst die Struktur von Molekülen direkt die chemischen Eigenschaften. Kohlenstoff rein organische Materie können zu offenen und zyklischen (geschlossenen) Kreisläufen kombiniert werden.

Aggregatzustände

Die Definition von "Substanz" in der Chemie gibt kein detailliertes Konzept seines Aggregatzustands. Sie unterscheiden sich in der Rolle, die die Wechselwirkung von Molekülen in ihrer Existenz spielt. Es gibt 3 Aggregatzustände:

Ein Festkörper, in dem die Moleküle fest miteinander verbunden sind. Zwischen ihnen besteht eine starke Anziehungskraft. Im festen Zustand können sich die Moleküle eines Stoffes nicht frei bewegen. Sie können nur oszillierende Bewegungen ausführen. Dadurch behalten Feststoffe ihre Form und ihr Volumen perfekt bei.

Flüssigkeit, in der die Moleküle freier sind und sich von einem Ort zum anderen bewegen können. Dank dieser Eigenschaften kann jede Flüssigkeit die Form eines Gefäßes annehmen und fließen.

Gasförmig, in dem sich die Elementarteilchen der Materie frei und zufällig bewegen. Molekulare Bindungen in diesem Zustand sind so schwach, dass sie weit voneinander entfernt sein können. Im gasförmigen Zustand ist die Substanz in der Lage, große Volumina zu füllen.

Am Beispiel Wasser ist der Unterschied zwischen Eis, Flüssigkeit und Dampf sehr einfach zu verstehen. Alle diese Aggregatzustände gehören nicht zu den individuellen Eigenschaften einer chemischen Substanz. Sie entsprechen nur den Existenzzuständen einer Substanz, die von äußeren physikalischen Bedingungen abhängen. Deshalb ist es unmöglich, dem Wasser eindeutig die Eigenschaft Flüssigkeit zuzuschreiben. Wenn sich die äußeren Bedingungen ändern, gehen viele Chemikalien von einem Aggregatzustand in einen anderen über. Während dieses Prozesses werden Zwischentypen (Grenztypen) entdeckt. Der bekannteste davon ist der amorphe Zustand, der als glasig bezeichnet wird. Eine solche Definition von "Substanz" in der Chemie ist mit ihrer Struktur verbunden (übersetzt aus dem Griechischen amorphos - formlos).

In der Physik wird ein weiterer Aggregatzustand, Plasma genannt, betrachtet. Es ist ganz oder teilweise ionisiert und zeichnet sich durch die gleiche Dichte von Negativ und aus positive Ladungen. Mit anderen Worten: Plasma ist elektrisch neutral. Dieser Aggregatzustand tritt nur bei extrem hohen Temperaturen auf. Teilweise erreichen sie Tausende von Kelvin. Plasma ist in einigen seiner Eigenschaften das Gegenteil von Gas. Letzteres hat eine geringe elektrische Leitfähigkeit. Ein Gas besteht aus einander ähnlichen Teilchen. Sie treffen sich jedoch selten. Plasma hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Es besteht aus Elementarteilchen elektrische Ladung. Sie interagieren ständig miteinander.

Es gibt auch solche Zwischenzustände der Materie als Polymer (hochelastisch). Im Zusammenhang mit dem Vorhandensein dieser Übergangsformen verwenden Fachleute den Begriff "Phase" oft weiter. Manche Stoffe gehen unter ganz anderen als den üblichen Bedingungen in besondere Zustände über, zum Beispiel supraleitend und supraflüssig.

Kristalle

Kristalle sind Festkörper, die die natürliche Form regelmäßiger Polyeder haben. Sie basiert auf ihrer inneren Struktur und hängt von der Anordnung ihrer konstituierenden Atome, Moleküle und Ionen ab. In der Chemie wird es als Kristallgitter bezeichnet. Eine solche Struktur ist für jede Substanz individuell und daher einer der wichtigsten physikalisch-chemischen Parameter.

Die Abstände zwischen den Teilchen, aus denen die Kristalle bestehen, werden als Gitterparameter bezeichnet. Sie werden mit physikalischen Methoden der Strukturanalyse bestimmt. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Festkörper mehr als eine Kristallgitterform aufweisen. Solche Strukturen werden als polymorphe Modifikationen bezeichnet. Unter einfachen Substanzen sind rhombische und monokline Formen üblich. Solche Substanzen umfassen Graphit, Diamant, Schwefel, die hexagonale und kubische Modifikationen von Kohlenstoff sind. Diese Form wird auch in komplexen Substanzen wie Quarz, Cristobalit, Tridymit festgestellt, die Modifikationen von Siliziumdioxid sind.

Substanz als Form von Materie

Trotz der Tatsache, dass die Begriffe "Substanz" und "Materie" in ihrer Bedeutung sehr nahe beieinander liegen, sind sie nicht vollständig gleichwertig. Dies wird von vielen Wissenschaftlern behauptet. Wenn also der Begriff „Materie“ erwähnt wird, meinen sie meistens eine raue, träge und tote Realität, die der Herrschaft mechanischer Gesetze unterliegt. Die Definition von „Substanz“ wird eher als ein Material verstanden, das aufgrund seiner Form die Vorstellung von Lebenstauglichkeit und Form heraufbeschwört.

Heute betrachten Wissenschaftler Materie als eine objektive Realität, die im Raum existiert und sich mit der Zeit verändert. Es kann in zwei Formen dargestellt werden:

Die erste hat eine Wellennatur. Dazu gehören Schwerelosigkeit, Durchlässigkeit, Kontinuität. Es kann sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen.

Die zweite ist korpuskular und hat eine Ruhemasse. Es besteht aus Elementarteilchen, die sich in ihrer Lokalisation unterscheiden. Es ist kaum durchlässig oder undurchdringlich und kann sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

Die erste Form der Existenz von Materie wird Feld genannt und die zweite - Substanz. Sie haben viel gemeinsam, denn auch Elektronen haben die Eigenschaften eines Teilchens und einer Welle. Sie erscheinen auf der Ebene des Mikrokosmos. Deshalb ist die Aufteilung in Feld und Substanz sehr praktisch.

Einheit von Materie und Feld

Wissenschaftler haben längst festgestellt, dass je massiver und größer das Elementarteilchen der Materie ist, desto schärfer kommt seine Individualität und Abgrenzung zum Ausdruck. Gleichzeitig wird der durch Kontinuität gekennzeichnete Kontrast zwischen Materie und Feld deutlicher sichtbar. Je kleiner die Elementarteilchen eines Stoffes sind, desto kleiner ist seine Masse. In diesem Fall wird es schwieriger, es mit dem Feld zu kontrastieren. In verschiedenen Mikrowellen verliert es im Allgemeinen seine Bedeutung, da verschiedene Elementarteilchen Quanten sind, die durch die Zustände verschiedener Felder (elektromagnetisch - Photonen, Kern - Mesonen) angeregt werden.

Die Einheit von Materie und Feld und das Fehlen einer klaren Grenze zwischen ihnen drückt sich darin aus, dass unter bestimmten Bedingungen Teilchen aufgrund des Feldes entstehen und in anderen Fällen - umgekehrt. gutes Beispiel dazu kann ein Phänomen wie die Annihilation (das Phänomen der Transformation von Elementarteilchen) dienen. Jeder materielle Körper ist ein stabiles Ganzes, möglich durch die Verbindung seiner Elemente durch Felder.

Alles um uns herum besteht aus irgendeiner Substanz. Je nach Zusammensetzung können sie einfach oder komplex sein. Aber was bedeutet das? Was sind einfache Substanzen? Welche Eigenschaften haben sie? Lass es uns herausfinden.

Was ist eine einfache Substanz?

Erklärungen zu Stoffen beginnen am besten mit dem Begriff „Atom“. Dies ist ein mikroskopisch kleiner Partikel mit einer bestimmten Größe, Masse und anderen Eigenschaften. Jede Art von Atom repräsentiert ein bestimmtes chemisches Element. Aber für sich genommen können sie nicht in der Natur existieren und verbinden sich notwendigerweise mit anderen Atomen und bilden Substanzen.

Was sind einfache Substanzen? Dies sind Strukturen, die von Atomen einer Art von Element gebildet werden. Unter normalen Bedingungen sind sie meistens fest, aber 11 von ihnen befinden sich in gasförmigem und zwei in flüssigem Zustand. Je nachdem, welche Art von Bindung zwischen Atomen gebildet wird, werden sie in zwei Teile geteilt große Gruppen: Metalle und Nichtmetalle.

Es ist manchmal schwierig zu verstehen, was einfache Substanzen sind, da ihre Namen mit den Namen chemischer Elemente übereinstimmen können. Gleich bezeichnet als: Sauerstoff, Eisen, Kupfer, Schwefel, Phosphor und andere.

Eigenschaften einfacher Substanzen

Die Haupteigenschaften, durch die sich Substanzen auszeichnen:

• Farbe;
• Geruch;
• Härte/Weichheit;
• Viskosität;
• Löslichkeit;
• thermische und elektrische Leitfähigkeit;
• magnetische Eigenschaften;
• Schmelz- und Siedepunkte usw.

Viele Eigenschaften von Stoffen hängen davon ab, wie und in welcher Menge ihre Atome verbunden sind. In diesem Fall kann Allotropie auftreten. Dies ist ein Phänomen, bei dem man einfach Chemische Substanz existiert in mehreren Formen oder Modifikationen. Sauerstoffatome (O), die sich zu einem Paar vereinen, bilden also O 2 oder eine Sauerstoffsubstanz - eine transparente Farbe, geruchs- und geschmacksneutral. Wenn sich drei Atome vereinigen, entsteht Ozon oder O 3 - ein blaues Gas mit einem scharfen spezifischen Geruch.

Selen, Phosphor, Wasserstoff, Silizium, Antimon, Zinn, Eisen und andere Substanzen haben allotrope Modifikationen. Bei Temperatur- oder Druckänderungen können Formen ineinander übergehen. Dabei gibt es reversible Übergänge, bei denen der Stoff in den vorherigen Zustand zurückkehren kann, und irreversible, bei denen die Rückkehr nicht mehr möglich ist.

Metalle

Einfache Substanzen Metalle zeichnen sich durch eine Reihe von aus gemeinsame Eigenschaften. Sie sind mehr oder weniger plastisch, was bedeutet, dass sie geschmiedet, gedehnt und gebogen werden können, ohne zu reißen und zu brechen. Die plastischsten sind Gold, Kupfer, Silber. Aber Mangan, Zink oder Wismut bauen sich bei mechanischer Beanspruchung sofort ab.

Metalle leiten Wärme und Strom gut. Silber ist in diesem Bereich am besten, Quecksilber und Bismut am schlechtesten. Übrigens ist Quecksilber das einzige Metall, das unter normalen Bedingungen nicht fest ist. Es gefriert nur bei einer Temperatur von -39 ° C.

Andere Vertreter dieser Gruppe einfacher Substanzen sind zunächst fest. Sie gehen in einen flüssigen Zustand (schmelzen) wenn bestimmte Temperaturen sind in der Regel hoch. So schmilzt Francium bei 27 ° C, Blei bei 1170 ° C, Aluminium bei 1554 ° C, Indium bei 156,6 ° C und Wolfram benötigt bis zu 3410 ° C.

Fast alle Metalle haben einen Glanz und eine graue Farbe. Nur ihre Farbtöne unterscheiden sich: bei manchen ist es dunkel und fast matt, bei anderen silbrig-weiß und sehr glänzend. Es gibt natürlich Ausnahmen. Beispielsweise sind Gold und Cäsium gelb gefärbt, Kupfer ist rötlich.

Nichtmetalle

Es gibt viel weniger einfache nichtmetallische Substanzen. Von den 118 bekannten Elementen bilden sie nur 22. Es gibt auch wenige Ähnlichkeiten zwischen diesen Stoffen. Sie werden hauptsächlich dadurch vereint, dass sie nicht zu Metallen gehören und nicht ihre charakteristische Brillanz haben (außer Jod und Graphit).

Alle von ihnen haben entweder molekulare oder atomare Struktur. Im ersten Fall können Nichtmetalle Gase sein (Chlor, Stickstoff, Wasserstoff, Sauerstoff), feste Körper(Schwefel, Phosphor, Jod) oder Flüssigkeiten (Brom). Ihre Atome sind fest gebunden, ihre Moleküle jedoch nicht. Daher sind solche Substanzen flüchtig, im festen Zustand schmelzen und zerbröckeln sie leicht.

Im zweiten Fall werden sie von langen Atomketten gebildet. Ihre Partikel sind sehr eng miteinander verbunden, sodass die Substanz Härte, geringe Plastizität und Flüchtigkeit sowie hohe Schmelz- und Siedepunkte aufweist. Graphit zum Beispiel schmilzt erst bei 3800°C, was höher ist als das Refraktärmetall selbst.

Fluor

Fluor ist ein chemisches Element mit der Nummer 9. Als einfache Substanz ist es ein zweiatomiges Gas (F 2) mit einem gelblichen Farbton. Es hat einen ausgeprägten Geruch, der ein bisschen wie Chlor ist.

Fluor ist das aktivste Nichtmetall. Es reagiert mit allen Elementen außer Neon und Helium. Es reagiert auch mit den meisten vorhandenen Stoffen, die sich dabei entzünden oder explodieren. Sogar Wasser in einer mit Fluor gefüllten Atmosphäre beginnt zu brennen. Wasserstoff, der sich mit Fluor verbindet, explodiert sogar bei Minustemperaturen.

Das Element Fluor kommt in Zahnschmelz und Knochen unseres Körpers vor. Wir brauchen es täglich in einer Menge von 2,5-3,5 mg. Fluorgas ist jedoch hochgiftig und ätzend. Es kann Reizungen der Schleimhäute und Verbrennungen zweiten Grades verursachen.

Schwefel

Das chemische Element Schwefel weist als einfacher Stoff auch nichtmetallische Eigenschaften auf. Es bildet eine Vielzahl allotroper Modifikationen, von denen die wichtigsten sind: monoklin, rhombisch, plastisch.

In der Natur kommt es in freier Form vor, so dass eine Person seit langem damit vertraut ist. In diesem Zustand bildet es sich oft an Orten von Vulkanausbrüchen und geothermischen Quellen. Außerdem ist es Bestandteil vieler Mineralien, wie zum Beispiel Pyrit.

Schwefel ist vielen als hellgelbe Substanz mit Fettglanz und hoher Sprödigkeit bekannt. Dabei handelt es sich um monoklinen Schwefel, der häufig in Pulverform hergestellt wird. Wenn dieses Pulver auf 160 °C erhitzt wird, schmilzt es und nimmt eine dunkelbraune Farbe an. Beim Abkühlen wird es wieder gelb.

Wird die geschmolzene braune Masse in Wasser getaucht, entsteht plastischer Schwefel. Es sieht aus wie Gummi oder Plastilin. In dieser Form ist es perfekt gedehnt und geformt. Nach einigen Tagen verwandelt es sich jedoch wieder in monoklinen Schwefel, der spröde ist.

Bei hohen vulkanischen Temperaturen bildet die Substanz schöne durchscheinende Kristalle. Ihre Entstehung dauert mehrere tausend Jahre, daher kommen sie in der Natur nur selten vor.

Bei hoher Luftfeuchtigkeit kann sich zerkleinerter Schwefel selbst entzünden. Mit Chloraten, Nitraten, Ölen und Fetten reagiert es sehr heftig, entzündet oder explodiert. Schwefel brennt gut an der Luft und bildet ein farbloses Schwefeldioxidgas mit stechendem Geruch.

Stoffe können aus Atomen gleicher oder verschiedener chemischer Elemente bestehen. Auf dieser Grundlage werden alle Substanzen in einfache und komplexe unterteilt.

Substanzen, die aus Atomen eines chemischen Elements bestehen, werden als einfach bezeichnet. Einfache Substanzen werden nach ihrer Zusammensetzung in Metalle (gebildet durch Metallatome: Na, K, Ca, Mg) und Nichtmetalle (gebildet durch Nichtmetallatome H2, N2, O2, Cl2, F2, S, P, Si) eingeteilt physikalische und chemische Eigenschaften.

Stoffe, die aus Atomen verschiedener chemischer Elemente bestehen, werden komplexe Stoffe genannt. Zu den Hauptklassen komplexer anorganischer Substanzen gehören Oxide, Basen, Säuren und Salze.

Oxide sind binäre Verbindungen (Verbindungen aus zwei chemischen Elementen), die das Element Sauerstoff in der Oxidationsstufe -2 enthalten.
Oxide werden in basische, amphotere, saure und nicht salzbildende Oxide unterteilt:
1. Basische Oxide werden durch typische Metallatome und Sauerstoffatome gebildet. Zum Beispiel Na2O, CaO, LiO. Sie entsprechen Hydroxiden - Basen.
2. Amphotere Oxide werden durch Übergangsmetallatome und Sauerstoffatome gebildet. Zum Beispiel BeO, ZnO, Al2O3. Sie entsprechen amphoteren Hydroxiden.
3. Säureoxide werden von Nichtmetallatomen und Sauerstoffatomen gebildet. Zum Beispiel CO2, SiO2, N2O3, NO2, N2O5, P2O3, P2O5, SO2, SO3, Cl2O7 usw. Sie entsprechen Hydroxiden - Säuren.
4. Nicht salzbildende Oxide werden durch Nichtmetallatome und Sauerstoff gebildet. Zu den nicht salzbildenden Oxiden gehören 4 Oxide: CO, SiO, N2O, NO.

Basen sind Verbindungen, die ein Metall- (oder Ammonium-) Kation und eine oder mehrere Hydroxylgruppen enthalten. Zum Beispiel NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH.
Besonders hervorzuheben sind lösliche Basen, die Alkalien genannt werden. Dazu gehören Hydroxide von Alkali- und Erdalkalimetallen.
Je nach Anzahl der Hydroxylgruppen werden Basen in Ein-, Zwei- und Dreisäuren eingeteilt.

Amphotere Hydroxide werden durch Beryllium-, Zink- oder Aluminiumkationen und Hydroxidanionen gebildet: Be(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3.

Säuren sind Verbindungen, die Wasserstoffkationen und Anionen eines Säurerests enthalten. Säuren werden nach der Anzahl der Wasserstoffkationen in ein-, zwei- und dreibasige Säuren unterteilt. Entsprechend dem Vorhandensein von Sauerstoff im Säurerest werden Säuren in anoxische und sauerstoffhaltige Säuren eingeteilt.
HF - Flusssäure (oder Flusssäure).
HCl - Salzsäure (oder Salzsäure).
HBr - Bromwasserstoffsäure
HI - Jodwasserstoffsäure
H2S - Schwefelwasserstoffsäure
HNO3 - Salpetersäure (entspricht dem Säureoxid N2O5)
HNO2 - Salpetrige Säure (entspricht dem Säureoxid N2O3)
H2SO4 - Schwefelsäure (entspricht Säureoxid SO3)
H2SO3 - schweflige Säure (entspricht Säureoxid SO2)
H2CO3 - Kohlensäure (entspricht dem sauren Oxid CO2)
H2SiO3 - Kieselsäure (entspricht dem Säureoxid SiO2)
H3PO4 - Phosphorsäure (entspricht dem Säureoxid P2O5).

Salze sind Verbindungen, die ein Metall- (oder Ammonium-) Kation und ein Anion eines Säurerests enthalten.
Nach der Zusammensetzung der Säure werden unterteilt in:
1. Medium – besteht aus einem Metallkation und einem Säurerest – dies ist das Produkt des vollständigen Ersatzes von sauren Wasserstoffatomen durch Metall- (oder Ammonium-) Kationen. Zum Beispiel Na2SO4, K3PO4.
Salze der Flusssäure - Fluoride,
Salze der Salzsäure - Chloride,
Salze von Bromwasserstoffsäure - Bromide,
Salze der Jodwasserstoffsäure - Jodide,
Salze der Schwefelwasserstoffsäure - Sulfide,
Salze der Salpetersäure - Nitrate,
Salze der salpetrigen Säure - Nitrite,
Salze der Schwefelsäure - Sulfate,
Salze der schwefligen Säure - Sulfite,
Salze der Kohlensäure - Carbonate,
Kieselsäuresalze - Silikate,
Salze der Phosphorsäure - Phosphate.
2. Säuresalze – bestehen aus einem Metall- (oder Ammonium-)Kation, einem Wasserstoffkation(en) und einem Anion eines Säurerests – dies ist das Produkt des unvollständigen Ersatzes von sauren Wasserstoffatomen durch Metallkationen. Saure Salze können nur zweibasige und dreibasige Säuren bilden. Das Präfix hydro- (oder digdro) wird dem Namen des Salzes hinzugefügt. Zum Beispiel NaHSO4 (Natriumhydrogensulfat), KH2PO4 (Kaliumdihydrogenphosphat).
3. Basische Salze – bestehen aus einem Metall- (oder Ammonium-) Kation, einem Hydroxydanion und einem Anion eines Säurerests – dies ist das Produkt des unvollständigen Ersatzes der Hydroxylgruppen der Base durch Säurereste. Basische Salze können nur zwei- und dreisaure Basen bilden. Das Präfix hydroxo- wird dem Namen des Salzes hinzugefügt. Beispielsweise ist (CuOH)2CO3 Kupfer(II)hydroxocarbonat.