Ce se numesc substante simple? Substanțe simple și complexe – Knowledge Hypermarket

Pe baza principiilor de bază ale teoriei atomo-moleculare, putem da definiții substanțe simple și complexe.

Substanțe simple substanțele formate din atomi ai unui element chimic se numesc.

De exemplu:

O2, N2, S8.

Substanțe complexese numesc substanţe formate din diferiţi atomi elemente chimice.

De exemplu:

H20, H2S04, CuCI2.

Trebuie remarcat faptul că o astfel de substanță complexă, cum ar fi apa H 2 O, nu constă din hidrogen și oxigen (acestea sunt denumirile unor substanțe simple - hidrogen - H 2 și oxigen - O 2), ci din atomi ai elementului hidrogen. - H și atomii elementului oxigen – O.

Unele elemente chimice sunt capabile să formeze mai multe substanțe simple care diferă unele de altele ca structură și proprietăți. În prezent, sunt cunoscute peste 400 de substanțe simple. Astfel, elementul carbon formează substanțe simple: grafit, diamant, carabină și fullerenă. Când fiecare dintre aceste substanțe arde, se formează doar monoxid de carbon (IV) CO 2 . Acest lucru confirmă faptul că aceste substanțe simple constau din atomi ai aceluiași element CU carbon.

Fenomenul în care același element poate forma mai multe substanțe simple se numește alotropie, iar substanțele simple formate în acest caz sunt modificări alotropice.

Un exemplu de modificări alotrope pot fi substanțe simple - oxigenul DESPRE 2 si ozon DESPRE 3 , format din atomi același element - oxigen.

Fenomenul de alotropie este cauzat de două motive:

 număr diferit de atomi în moleculă, de exemplu, oxigen O 2 și ozon O 3,

 structura diferită a rețelei cristaline și formarea diferitelor forme cristaline, de exemplu, diamant, grafit, carabină și fullerenă.

Caracterizează capacitatea unei substanțe de a participa la anumite reacții chimice proprietăți chimice substante.

Fenomene chimice (procese) – Acestea sunt procese în urma cărora din unele substanțe se formează alte substanțe.

Dacă, ca urmare a unui proces, natura chimică a unei substanțe nu se schimbă, atunci se iau în considerare astfel de procese fizic.

Exemple de procese fizice sunt considerate în mod tradițional modificări ale stării de agregare a unei substanțe: topirea cristalelor ionice ale unor săruri, topirea metalelor, evaporarea apei și a altor lichide etc.

Trebuie remarcat faptul că se ia în considerare un proces precum dizolvarea fizico-chimic, iar, în acest caz, granițele dintre fenomenele chimice și cele fizice sunt destul de arbitrare.

Este obișnuit să distingem curat ( chimic pure) substanţe şi amestecuri substante.

Substanțe pure sau individuale sunt substanțe formate din particule de același tip (conținând aceleași unități structurale).

Exemple sunt argintul (conține numai atomi de argint), acidul sulfuric și monoxidul de carbon (IV) (conține doar molecule ale substanțelor corespunzătoare).

Substanțele pure se caracterizează prin constanță proprietăți fizice, de exemplu, punctul de topire ( T pl) și punctul de fierbere ( T kip).

O substanță nu este pură dacă conține orice cantitate dintr-una sau mai multe alte substanțe - impurităţi.

Dacă un sistem se formează prin amestecarea mai multor substanțe pure, iar proprietățile acestora nu s-au schimbat și poate fi separat folosind metode fizice pe substanțele inițiale, atunci se numește un astfel de sistem amestec. Sol, apa de mare, aerul sunt toate exemple de amestecuri diferite. Substanțele incluse în amestec se numesc componente. Conținutul de componente din amestec poate varia în limite largi.

Multe amestecuri pot fi separate în părțile lor constitutive - componente - pe baza diferențelor în proprietățile lor fizice. Printre numărul mare de metode folosite pentru separarea și purificarea substanțelor se numără:

 filtrare,

 decantare urmată de decantare,

 separarea cu o pâlnie de separare,

 centrifugare,

 evaporare,

 cristalizare,

 distilare (inclusiv distilare fracționată),

 cromatografia,

 sublimarea şi altele.

Trebuie remarcat faptul că, în practică, substanțele numite „pure” sunt doar condiționat. Purificarea substanțelor este o sarcină complexă și obținerea de substanțe absolut pure care conțin unități structurale de un singur tip este practic imposibilă.

§ 9. Substanţe simple şi complexe

După ce stăpânești acest subiect, vei fi capabil să:

Distingeți conceptele de „substanță simplă” și „substanță complexă”, formule de substanțe simple și complexe;

Înțelegeți conceptul de „compus chimic”;

Dați exemple de substanțe simple și complexe;

Descrie simplu și substanțe complexe, cunoscut de tine din uzul de zi cu zi;

Emiteți judecăți despre o varietate de substanțe.

Majoritatea atomilor elementelor chimice au capacitatea de a se combina între ei sau cu atomii altor elemente chimice. Ca rezultat, se formează compuși chimici. Indiferent de compoziția particulelor lor structurale, atât substanțele simple, cât și cele complexe sunt compuși chimici, deoarece între ele apar legături chimice.

Te-ai familiarizat deja cu structura atomilor elementelor chimice. Substanțele ale căror componente sunt atomi se numesc atomice.

Cu toate acestea, printre toată varietatea de compuși chimici, există și substanțe moleculare. O parte integrantă sunt molecule.

Moleculele sunt cele mai mici particule ale unei substanțe care își păstrează proprietățile chimice.

O moleculă este considerată a fi limita de divizibilitate a unei substanțe. Dacă este distrusă, atunci substanța este distrusă. O trăsătură caracteristică a moleculelor este mișcarea continuă.

Amintește-ți din cursul tău de istorie naturală ce fenomen se numește difuzie.

Fiecare moleculă este formată dintr-un anumit număr de atomi ai unuia sau a diferitelor elemente chimice.

Amintiți-vă din cursul de istorie naturală cum sunt împărțite substanțele în funcție de compoziție și origine.

Ce substanţe se numesc: a) simple; b) dificil? Dați câteva exemple de substanțe simple și complexe pe care le folosiți cel mai des în viața de zi cu zi.

Substanțele simple sunt substanțe formate dintr-un element chimic.

De exemplu, substanțele simple hidrogen, oxigen, azot s-au format în conformitate cu elementele chimice Hidrogen, Oxigen, Azot. Moleculele lor conțin doi atomi ai acestor elemente legați unul de celălalt (Fig. 41 a, 6, c).

Elementul Oxigen, în anumite condiții, formează o altă substanță simplă - ozonul, a cărei moleculă conține trei atomi (Fig. 41 d).

Orez. 41. Modele de molecule de substanţe simple: a - hidrogen; b - oxigen; c - ozon; g - azot

Substanțele complexe sunt substanțe formate din două sau mai multe elemente chimice.

Substanțele complexe includ; apă, zahăr, săpun, sare de masă, cretă, metan (component gaz natural), dioxid de carbon. Substanțele care alcătuiesc celulele organismelor vii (proteine, grăsimi și carbohidrați) sunt complexe și conțin în principal atomi de Carbon, Oxigen, Hidrogen, Azot, Sulf, Fosfor și au o structură moleculară.

Amintiți-vă cum să demonstrați că apa este o substanță complexă. Ce metode de cercetare au folosit oamenii de știință pentru a determina compoziția apei?

Figura 42 prezintă modele de molecule de metan, dioxid de carbon și apă. O moleculă de metan constă dintr-un atom de carbon și patru atomi de hidrogen, o moleculă de dioxid de carbon - de la un atom de carbon și doi atomi de oxigen, o moleculă de apă - de la un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen.

Orez. 42. Modele de molecule de substanţe complexe: a - metan; b - dioxid de carbon; c - apa

Deci, în funcție de compoziția lor, substanțele sunt clasificate în simple și complexe. Schema de clasificare a substanțelor este prezentată în Figura 43.

Orez. 43. Clasificarea substanțelor

Substanțe simple: metale și nemetale. Substanțele simple sunt împărțite în două grupe. Elementele metalice formează metale, elementele nemetalice formează nemetale. Ele se disting prin proprietăți fizice.

Amintiți-vă cu ce proprietăți fizice ale substanțelor v-ați familiarizat deja. Numiți-le.

Să ne întoarcem la demonstrații și să ne uităm la mostre de substanțe simple de metale și nemetale. Dintre metalele cele mai comune în tehnologie, diverse industrii producție, viața de zi cu zi cu fier, zinc, aluminiu, cupru, argint, aur; Nemetalele din laborator includ sulf, carbon, fosfor roșu, brom și iod.

Atenție la starea de agregare a metalelor și nemetalelor. De ce crezi că bromul este depozitat în fiole sigilate?

Împărțirea substanțelor simple în metale și nemetale se bazează pe proprietățile lor fizice (Tabelul 2).

Tabelul 2

Proprietățile fizice ale substanțelor simple

Nemetalele sunt substanțe care sunt formate în mare parte din molecule. Moleculele multora dintre ele sunt diatomice. Cu toate acestea, există și molecule poliatomice: ozonul deja menționat, sulful cristalin - conține opt atomi de sulf, fosfor alb- patru atomi ai acestui element. În substanțele simple formate din elementul Carbon, atomii se combină într-o anumită ordine fără a forma molecule.

Metalele sunt compuse din atomi ai elementelor corespondente. Denumirile metalelor coincid adesea cu numele elementelor metalice care le formează. De exemplu, substanțele aluminiu, zinc, nichel, crom, magneziu formate din elementele chimice corespunzătoare. Cu toate acestea, substanța cupru este formată din atomi ai elementului Cuprum, argint - Argentum, aur - Aurum, mercur - Mercur, fier - Fier. Denumirile nemetalelor, elementelor și substanțelor simple coincid pentru un număr mic de substanțe (Tabelul 3).

Tabelul C

Denumiri ale elementelor chimice și ale substanțelor simple

Experienta de laborator 2

Familiarizarea cu mostre de substanțe simple și complexe

Sarcina 1. Privește cu atenție substanțele care ți se oferă în bănci. Citiți etichetele: H 2 O (apă), S (sulf), P (fosfor), Mg (magneziu), NaOH (hidroxid de sodiu), C (carbon), Fe 3 O 4 (oxid de fer (II, III) ) , Fe (fier), ZnO (oxid de zinc), CaCO 3 (carbonat de calciu), Al (aluminiu), Zn (zinc), CaO (oxid de calciu), Na 2 CO 3 (carbonat de sodiu).

Distribuiți aceste substanțe în două grupe: simple și complexe. Clasificare simplă a substanțelor în metale și nemetale.

Sarcina 2. Descrieți: a) cât de diferite substanțele simple și complexe diferă ca compoziție; 6) ce criterii ai folosit pentru a face clasificarea?

Sarcina 3. Descrieți proprietățile fizice ale substanțelor pe baza observațiilor dvs.

După finalizarea sarcinii, notați datele din registrul de lucru sub forma unui tabel. La sfârșitul lucrării, formulați concluzii.

Varietate de substanțe. Diversitatea substanțelor se explică prin capacitatea atomilor de elemente de a se combina între ei. În funcție de ce atomi, în ce cantitate și cum se combină, se formează multe substanțe simple și complexe (Fig. 44).

Orez. 44. Substanța simplă sulf (a) și substanța complexă ametist (b)

Există puțin mai multe substanțe simple decât elementele chimice - 400, deoarece, așa cum știți deja, același element (Oxigen, Carbon, Fosfor, Sulf) poate forma două sau mai multe substanțe.

Sunt cunoscute substanțe mult mai complexe (aproape 20 de milioane). Aceasta este apa, a cărei moleculă include hidrogen și oxigen, dioxid de carbon - carbon și oxigen, sare de masă - sodiu și clor. Compoziția acestor substanțe include doar două elemente - acestea sunt compuși binari. Cu toate acestea, un număr semnificativ de substanțe constau din trei sau mai multe elemente. Astfel, glucoza conține trei elemente: Carbon, Hidrogen și Oxigen, iar bicarbonatul de sodiu conține patru elemente: Sodiu, Hidrogen, Carbon și Oxigen.

Toate substanțele organice sunt clasificate ca complexe. În plus, există o întreagă industrie pentru extracția compușilor sintetici și artificiali, care au uriașe scopuri industriale și casnice.

Amintește-ți din cursul tău de istorie naturală ce substanțe se numesc anorganice și organice. Dați exemple de compuși anorganici și organici.

La conditii normale(temperatura 0 °C, presiune 101,3 kPa) substanțele se află în trei stări de agregare: lichide (apă, ulei, alcool), solide (zinc, fier, sulf, fosfor, carbon, cupru) și gazoase (hidrogen, oxigen, ozon). azot, dioxid de carbon, gaze inerte).

SĂ REZUMAT CE AM ÎNVĂȚAT

Substanțele sunt împărțite în simple și complexe.

Substanțele complexe sunt formate din două sau mai multe elemente chimice. sunt mult mai multe decât cele simple.

Fiecare substanță simplă și complexă este caracterizată de anumite proprietăți, adică semne prin care pot fi identificate asemănările și diferențele lor.

Substanțele complexe sunt de origine organică și anorganică.

Diversitatea substanțelor se explică prin capacitatea atomilor de elemente de a se combina între ei.

SARCINI PENTRU CONTROLUL CUNOAȘTERII

1. Explicați ce înseamnă conceptele de „moleculă”, „substanță simplă”, „substanță complexă”, „compus chimic”.

2. Dați exemple: a) substanțe simple și complexe; b) organice şi substante anorganice.

3. Justificați dacă conceptele de „compus chimic” și „amestec de substanțe” sunt identice.

4. Descrieți proprietățile fizice ale: a) zahărului; b) apa; c) uleiuri.

5. Justificați de ce există substanțe mai complexe decât cele simple.

6. Exprimați-vă propria părere despre importanța substanțelor pentru viața și sănătatea umană.

INTERESANT DE ȘTIUT

Chimistul englez G. Davy a fost primul care a izolat metalele sodiu, potasiu, calciu, stronțiu, bariu și magneziu în stare liberă prin electroliză. Aceste lucrări au pus bazele producției de lămpi puternice pentru proiectoare, faruri etc. Ulterior, omul de știință a creat o lampă sigură pentru mineri, care a fost folosită în întreaga lume până când a fost înlocuită cu o lampă alimentată cu baterii.

Maria Sklodowska-Curie (1867-1934) - fizician și chimist francez, profesor, personaj public. Știința îi datorează descoperirea și cercetarea a doi elemente radioactive- Poloniu și radiu. Descoperirea elementului Radiu a început o metodă de tratare a cancerului de piele. Pentru munca ei a primit două premii Nobel, pe care le-a donat pentru construcția unui sanatoriu în Zakopane și a Institutului de Radiologie din Varșovia (Polonia).

Tot ceea ce ne înconjoară are propriul său fizic și natura chimica. Cum se numește o substanță și ce tipuri de ea există? Este o substanță fizică care are un specific compozitia chimica. În latină, cuvântul pentru „substanță” este Substantia, care este adesea folosit și de oamenii de știință. Ce reprezintă?

Astăzi, sunt cunoscute peste 20 de milioane de substanțe diferite. Există tot felul de gaze în aer, iar apă cu minerale și săruri în ocean, mări și râuri. Stratul de suprafață solidă al planetei noastre este format din numeroase stânci. Un număr mare de substanțe diferite sunt prezente în orice organism viu.

Concepte generale

ÎN chimia modernă o substanță definită ca având masă în repaus. Se compune din particule elementare sau cvasiparticule. O caracteristică integrală a oricărei substanțe este masa sa. De regulă, la densități și temperaturi relativ scăzute, particulele elementare precum electroni, neutroni și protoni se găsesc cel mai adesea în compoziția sa. Ultimele două constau nuclee atomice. Toate aceste particule elementare formează substanțe precum molecule și cristale. În nucleul lor, materia lor atomică (atomi) este formată din electroni, protoni și neutroni.

Din punctul de vedere al biologiei, „materia” este conceptul de materie care formează țesuturile oricăror organisme. Face parte din organitele care se găsesc în celule. Într-un sens general, „substanța” este forma materiei din care sunt formate toate corpurile fizice.

Proprietățile materiei

Proprietățile unei substanțe sunt un set de caracteristici obiective care determină individualitatea. Ele permit o substanță să fie distinsă de alta. Cel mai caracteristic proprietăți fizice și chimice substante:

Densitate;

Puncte de fierbere și de topire;

Caracteristici termodinamice;

Proprietăți chimice;

Valorile structurii cristaline.

Toți parametrii listați sunt constante neschimbate. Deoarece toate substanțele sunt diferite unele de altele, ele au anumite caracteristici. Ce se înțelege prin acest concept? Proprietățile unei substanțe sunt caracteristicile ei determinate prin măsurare sau observare, fără a o transforma într-o altă substanță. Cele mai importante dintre ele sunt:

Starea fizică;

Culoare și strălucire;

Prezența mirosului;

Insolubilitate sau solubilitate în apă;

Puncte de topire și de fierbere;

Densitate;

Conductivitate electrică;

Conductivitate termică;

Duritate;

Fragilitate;

Plastic.

De asemenea, se caracterizează printr-o astfel de proprietate fizică precum forma. Culoarea, gustul, mirosul sunt determinate vizual și folosind simțurile. Parametrii fizici cum ar fi densitatea, punctele de topire și de fierbere și conductivitatea electrică sunt calculați folosind diverse măsurători. Informațiile despre proprietățile fizice ale majorității substanțelor sunt prezentate în cărți speciale de referință. Ele depind de starea de agregare a substanței. Astfel, densitățile apei, gheții și aburului sunt complet diferite. Oxigenul în stare gazoasă este incolor, dar în stare lichidă are o nuanță albastră. Datorită diferențelor de proprietăți fizice, multe substanțe pot fi distinse. Deci, cuprul este singurul metal care are o nuanță roșiatică. Are doar gust sărat. În cele mai multe cazuri, pentru a identifica o substanță, este necesar să se țină cont de câteva dintre proprietățile ei cunoscute.

Relația dintre concepte

Mulți oameni confundă conceptele de „element chimic”, „atom”, „substanță simplă”. De fapt, sunt diferiți unul de celălalt. Astfel, un atom este un concept concret pentru că există cu adevărat. Element chimic - definiție abstractă (colectivă). În natură, există doar sub formă de atomi legați sau liberi. Cu alte cuvinte, este o substanță simplă sau complexă. Fiecare element chimic are propriul său element simbol- semn (simbol). În unele cazuri, exprimă și compoziția unei substanțe simple (B, C, Zn). Dar adesea acest simbol denotă doar un element chimic. Acest lucru este demonstrat în mod clar de formula oxigenului. Deci O este doar un element chimic, iar substanța simplă oxigen este notă cu formula O2.

Există și alte diferențe între aceste concepte. Este necesar să se facă distincția între caracteristicile (proprietățile) substanțelor simple, care sunt o colecție de particule, și un element chimic, care este un atom de un anumit tip. Există anumite diferențe între nume. Cel mai adesea, denumirea unui element chimic și a unei substanțe simple este aceeași. Cu toate acestea, există excepții de la această regulă.

Clasificarea substantelor

Cum se numește o substanță din punct de vedere științific? Numărul de substanțe diferite este foarte mare. O substanță naturală a cărei definiție este legată de ea origine naturală, pot fi organice sau anorganice. Omul a învățat să sintetizeze artificial mulți compuși. Definiția „substanței” implică împărțirea în substanțe și amestecuri simple (individuale). Atitudinea față de clasificare depinde de câte dintre ele sunt incluse în ea.

Definiția unei substanțe simple înțelege un concept abstract care înseamnă un set de atomi conectați între ei în conformitate cu anumite legi fizice și chimice. În ciuda acestui fapt, granița dintre acesta și amestec este foarte vagă, deoarece unele substanțe au o compoziție variabilă. Nici măcar nu este oferit încă pentru ei formula exacta. Datorită faptului că pentru o substanță simplă este realizabilă doar puritatea sa finală, acest concept rămâne o abstractizare. Cu alte cuvinte, în oricare dintre ele există un amestec de elemente chimice în care predomină unul. Adesea, puritatea unei substanțe îi afectează direct proprietățile. Într-un sens general, o substanță simplă este formată din atomi ai unui element chimic. De exemplu, o moleculă de oxigen gazos conține 2 atomi identici (O 2).

Ce se numește o substanță complexă? Un astfel de compus chimic include diverși atomi care alcătuiesc moleculele. Uneori este numită o substanță chimică mixtă. Substanțele complexe sunt amestecuri ale căror molecule sunt formate din atomi ai două sau mai multe elemente. De exemplu, într-o moleculă de apă există un atom de oxigen și 2 atomi de hidrogen (H2O). Conceptul de substanță complexă este o moleculă care conține diverse elemente chimice. Există mult mai multe astfel de substanțe decât cele simple. Ele pot fi naturale sau artificiale.

Cele simple și al căror concept este oarecum convențional, diferă în proprietățile lor. De exemplu, titanul devine puternic numai atunci când este eliberat de atomii de oxigen la mai puțin de o sutime de procent. Substanță complexă și simplă definiție chimică care este puțin greu de perceput, pot fi două tipuri: anorganice și organice.

Substante anorganice

Compușii anorganici includ toți compușii chimici care nu conțin carbon. Această grupă include și unele substanțe care conțin acest element (cianuri, carbonați, carburi, oxizi de carbon și alte câteva substanțe). Nu au un schelet caracteristic substanțelor organice. Oricine poate numi o substanță după formula ei datorită sistemului periodic al lui Mendeleev și a unui curs de chimie școlară. Toate sunt desemnate cu litere latine. Cum se numește substanța în acest caz? Toate substanțele anorganice sunt împărțite în următoarele grupe:

Substante simple: metale (Mg, Na, Ca); nemetale (P, S); gaze nobile (He, Ar, Xe); substanțe amfotere (Al, Zn, Fe);

Complex: săruri, oxizi, acizi, hidroxizi.

Materia organică

Definiția substanțelor organice este destul de simplă. Aceste substanțe includ compuși chimici care conțin carbon. Această clasă de substanțe este cea mai extinsă. Adevărat, există excepții de la această regulă. Astfel, substanțele organice nu includ: oxizi de carbon, carburi, carbonați, acid carbonic, cianuri și tiocianați.

Răspunsul la întrebarea „numele include o serie intreaga compuși complecși. Acestea includ: amine, amide, cetone, anhidride, aldehide, nitrili, acizi carboxilici, compuși organosulfurați, hidrocarburi, alcooli, eteri și esteri, aminoacizi.

Principalele clase de substanțe organice biologice includ lipide, proteine, acizi nucleici, carbohidrați. Pe lângă carbon, ele conțin hidrogen, oxigen, fosfor, sulf și azot. Care trăsături caracteristiceîn materie organică? Diversitatea și varietatea structurii lor se explică prin caracteristicile atomilor de carbon, care sunt capabili să formeze legături puternice atunci când sunt conectați în lanțuri. Acest lucru are ca rezultat molecule foarte stabile. Atomii de carbon formează un lanț în zig-zag, adică trăsătură caracteristică substanțe organice. În acest caz, structura moleculelor afectează direct proprietățile chimice. Carbon in materie organică pot fi combinate în circuite deschise și ciclice (închise).

Stări agregate

Definiția „substanței” în chimie nu oferă un concept detaliat al stării sale de agregare. Ele diferă prin rolul jucat în existența lor de interacțiunea moleculelor. Există 3 stări ale materiei:

Un solid în care moleculele sunt strâns legate. Între ei se stabilește o puternică atracție. În stare solidă, moleculele unei substanțe nu se pot mișca liber. Ei pot efectua doar mișcări oscilatorii. Datorită acestui lucru solideîși păstrează perfect forma și volumul.

Lichid, în care moleculele sunt mai libere și se pot deplasa dintr-un loc în altul. Datorită acestor proprietăți, orice lichid poate lua forma unui vas și poate curge.

Gazos, în care particulele elementare ale unei substanțe se mișcă liber și haotic. Legăturile moleculare în această stare sunt atât de slabe încât pot fi departe unele de altele. În stare gazoasă, substanța este capabilă să umple volume mari.

Folosind apa ca exemplu, este foarte ușor de înțeles diferența dintre gheață, lichid și abur. Toate aceste stări de agregare nu se referă la caracteristicile individuale ale unei substanțe chimice. Ele corespund doar stărilor de existență ale unei substanțe care depind de condițiile fizice externe. De aceea, semnul de lichid nu poate fi atribuit fără ambiguitate apei. Când condițiile externe se schimbă, multe substanțe chimice trec de la o stare de agregare la alta. În timpul acestui proces, sunt descoperite tipuri intermediare (limită). Cea mai cunoscută dintre acestea este starea amorfă numită sticloasă. Această definiție a „substanței” în chimie este asociată cu structura sa (tradusă din greacă amorphos - fără formă).

În fizică, se consideră o altă stare de agregare, numită plasmă. Este ionizat total sau parțial și se caracterizează prin aceeași densitate de negativ și sarcini pozitive. Cu alte cuvinte: plasma este neutră din punct de vedere electric. Această stare a materiei apare numai la temperaturi extrem de ridicate. Uneori ajung la mii de kelvin. În unele dintre proprietățile sale, plasma este opusul gazului. Acesta din urmă are o conductivitate electrică scăzută. Gazul este format din particule care sunt similare între ele. Cu toate acestea, rareori se ciocnesc. Plasma are o conductivitate electrică ridicată. Este format din particule elementare care diferă sarcina electrica. Ei interacționează în mod constant unul cu celălalt.

Există și stări intermediare ale materiei, precum polimerul (foarte elastic). Datorită prezenței acestor forme de tranziție, specialiștii folosesc adesea conceptul de „fază” mai larg. În anumite condiții, destul de diferite de cele obișnuite, unele substanțe se transformă în stări speciale, de exemplu, supraconductoare și superfluide.

Cristale

Cristalele sunt solide care au în mod natural forma unor poliedre regulate. Se bazează pe structura lor internă și depinde de aranjarea atomilor, moleculelor și ionilor săi constitutivi. În chimie se numește rețea cristalină. Această structură este individuală pentru fiecare substanță, deci este unul dintre principalii parametri fizico-chimici.

Distanțele dintre particulele care alcătuiesc cristalele se numesc parametri de rețea. Ele sunt determinate folosind metode fizice de analiză structurală. Nu este neobișnuit ca solidele să aibă mai mult de o formă de rețea cristalină. Astfel de structuri se numesc modificări polimorfe. Dintre substanțele simple, formele rombice și monoclinice sunt frecvente. Astfel de substanțe includ grafitul, diamantul, sulful, care sunt modificări hexagonale și cubice ale carbonului. Această formă se observă și în substanțe complexe precum cuarț, cristobalit, tridimit, care sunt modificări ale dioxidului de siliciu.

Substanța ca formă a materiei

În ciuda faptului că conceptele de „substanță” și „materie” sunt foarte apropiate ca înțeles, ele nu sunt complet echivalente. Acest lucru este confirmat de mulți oameni de știință. Astfel, atunci când este menționat termenul „materie”, cel mai adesea înseamnă o realitate brută, inertă și moartă, supusă dominației legilor mecanice. Definiția „substanței” este înțeleasă mai mult ca un material care, datorită formei sale, evocă ideea de vitalitate și formă.

Astăzi, oamenii de știință consideră materia ca fiind o realitate obiectivă care există în spațiu și se schimbă în timp. Poate fi prezentat sub două forme:

Primul are o natură ondulatorie. Acestea includ imponderabilitate, permeabilitate și continuitate. Poate călători cu viteza luminii.

Al doilea este corpuscular, având o masă de repaus. Este format din particule elementare care diferă în localizarea lor. Este slab permeabil sau impenetrabil și nu poate călători cu viteza luminii.

Prima formă de existență a materiei se numește câmp, iar a doua - substanță. Au multe în comun, deoarece chiar și electronii au proprietățile unei particule și ale unei unde. Ele se manifestă la nivelul microcosmosului. De aceea împărțirea în câmp și substanță este foarte convenabilă.

Unitatea materiei și câmpului

Oamenii de știință au stabilit de mult timp că, cu cât particulele elementare ale unei substanțe sunt mai masive și mai mari, cu atât individualitatea și delimitarea ei sunt exprimate mai clar. În același timp, opoziția dintre materie și câmp, care se caracterizează prin continuitate, este mai clar vizibilă. Cu cât particulele elementare ale unei substanțe sunt mai mici, cu atât este mai mică masa acesteia. În acest caz, contrastarea acestuia cu câmpul devine mai dificilă. În diferite microunde își pierde în general sensul, deoarece diferite particule elementare sunt cuante excitate de stări de câmpuri diferite (electromagnetice - fotoni, nucleare - mezoni).

Unitatea materiei și câmpului și absența unei granițe clare între ele se exprimă prin faptul că în anumite condiții apar particule din cauza câmpului, iar în alte cazuri - invers. Un exemplu clar Acest lucru se poate datora unui astfel de fenomen precum anihilarea (fenomenul de transformare a particulelor elementare). Orice corp material este un întreg stabil, posibil prin conectarea elementelor sale prin câmpuri.

Totul în jurul nostru este format din unele substanțe. În funcție de compoziția lor, pot fi simple sau complexe. Dar ce înseamnă asta? Ce sunt substanțele simple? Ce proprietăți au? Să aflăm.

Ce este o substanță simplă?

Cel mai bine este să începeți explicațiile despre substanțe cu conceptul de „atom”. Aceasta este o particulă microscopică cu o anumită dimensiune, masă și alte proprietăți. Fiecare tip de atom reprezintă un element chimic specific. Dar prin ele însele nu pot exista în natură și se combină în mod necesar cu alți atomi pentru a forma substanțe.

Ce sunt substanțele simple? Acestea sunt structuri formate din atomi ai unui tip de element. În condiții normale, ele sunt cel mai adesea solide, dar 11 dintre ele sunt în stare gazoasă și două sunt în stare lichidă. În funcție de tipul de legătură care se formează între atomi, aceștia sunt împărțiți în două grupuri mari: metale și nemetale.

Este uneori dificil de înțeles ce sunt substanțele simple, deoarece numele lor pot coincide cu numele elementelor chimice. Au aceleași nume: oxigen, fier, cupru, sulf, fosfor și altele.

Proprietățile substanțelor simple

Principalele calități prin care se caracterizează substanțele:

• culoare;
• miros;
• duritate/moliciune;
• viscozitate;
• solubilitate;
• conductivitate termică și electrică;
• proprietăți magnetice;
• punctele de topire și de fierbere etc.

Multe proprietăți ale substanțelor depind de modul în care și în ce cantități sunt conectați atomii lor. În acest caz, poate apărea alotropie. Acesta este un fenomen în care unul simplu substanta chimica există sub mai multe forme sau modificări. Astfel, atomii de oxigen (O), combinându-se în perechi, formează O2 sau substanța oxigen - transparentă, inodoră și fără gust. Dacă trei atomi se combină, rezultatul este ozon sau O 3 - un gaz albastru cu un miros ascuțit, specific.

Seleniul, fosforul, hidrogenul, siliciul, antimoniul, staniul, fierul și alte substanțe au modificări alotropice. Formele se pot schimba unele în altele atunci când temperatura sau presiunea se schimbă. În același timp, există tranziții reversibile, în care o substanță poate reveni la starea anterioară, și ireversibile, în care o revenire nu mai este posibilă.

Metalele

Substanțele simple metalele se caracterizează printr-un număr de proprietăți generale. Sunt, într-o măsură sau alta, din plastic, ceea ce înseamnă că pot fi forjate, întinse și îndoite fără a se rupe sau rupe. Aurul, cuprul și argintul sunt considerate cele mai ductile. Dar manganul, zincul sau bismutul se sparg imediat sub stres mecanic.

Metalele conduc bine căldura și electricitatea. Argintul este cel mai bun în această zonă, mercurul și bismutul se comportă cel mai rău. Apropo, mercurul este singurul metal care nu este solid în condiții normale. Se intareste doar la o temperatura de -39 °C.

Alți reprezentanți ai acestui grup de substanțe simple sunt inițial solizi. Se transformă în stare lichidă (se topesc) când anumite temperaturi, de regulă, mare. Astfel, franciul se topește la 27 °C, plumbul - la 1170 °C, aluminiul - la 1554 °C, indiul - la 156,6 °C și tungstenul are nevoie de până la 3410 °C.

Aproape toate metalele au o strălucire și o culoare gri. Doar nuanțele lor diferă: pentru unii este închis și aproape mat, pentru alții este alb-argintiu și foarte strălucitor. Există, desigur, și excepții. De exemplu, aurul și cesiul sunt colorate în galben, cuprul este roșcat.

Nemetale

Există mult mai puține substanțe simple ale nemetalelor. Din cele 118 elemente cunoscute, doar 22 le formează. Există, de asemenea, puține asemănări între aceste substanțe. Ceea ce îi unește în principal este că nu aparțin metalelor și nu au luciul lor caracteristic (cu excepția iodului și grafitului).

Toate au fie moleculare, fie structura atomica. În primul caz, nemetalele pot fi gaze (clor, azot, hidrogen, oxigen), solide(sulf, fosfor, iod) sau lichide (brom). Atomii lor sunt strâns legați, dar moleculele lor nu. Prin urmare, astfel de substanțe sunt volatile și se topesc și se sfărâmă ușor în stare solidă.

În al doilea caz, ele sunt formate din lanțuri lungi de atomi. Particulele lor sunt interconectate foarte strâns, astfel încât substanța are duritate, ductilitate slabă și volatilitate, temperaturi ridicate topindu-se si fierbinte. Grafitul, de exemplu, se topește doar la 3800 °C, ceea ce este mai mare decât cel mai refractar metal.

Fluor

Fluorul este elementul chimic cu numărul 9. Ca substanță simplă, este un gaz biatomic (F2) cu o nuanță gălbuie. Are un miros distinct, care seamănă un pic cu clorul.

Fluorul este cel mai activ non-metal. Reacționează cu toate elementele, cu excepția neonului și a heliului. De asemenea, reacționează cu majoritatea substanțelor existente, determinându-le să ia foc sau să explodeze. Chiar și apa dintr-o atmosferă plină cu fluor începe să ardă. Hidrogenul, combinat cu fluorul, explodează la temperaturi sub zero.

Elementul fluor se găsește în smalțul dinților și oasele din corpul nostru. Ne trebuie zilnic în cantitate de 2,5-3,5 mg. Cu toate acestea, fluorul gazos este foarte toxic și agresiv. Poate provoca iritații ale mucoaselor și arsuri de gradul doi.

Sulf

Elementul chimic sulf ca substanță simplă prezintă și proprietăți nemetalice. Formează un număr mare de modificări alotropice, dintre care principalele sunt: ​​monoclinic, rombic, plastic.

Apare liber în natură, așa că oamenii sunt familiarizați cu el de mult timp. În această stare, se formează adesea în locuri de erupții vulcanice și izvoare geotermale. În plus, face parte din multe minerale, cum ar fi pirita.

Mulți oameni cunosc sulful ca fiind o substanță galben deschis, cu un luciu gras și fragilitate ridicată. Este sulf monoclinic și este adesea produs sub formă de pulbere. Când o astfel de pulbere este încălzită la 160 °C, se topește și capătă o culoare maro închis. Pe măsură ce se răcește, devine din nou galben.

Dacă masa maro topită este scufundată în apă, se formează sulf plastic. Arată ca cauciuc sau plastilină. În această formă, se întinde și se modelează perfect. Cu toate acestea, după câteva zile se transformă din nou în sulf monoclinic, care este fragil.

La temperaturi vulcanice ridicate, substanța formează cristale translucide frumoase. Formarea lor durează câteva mii de ani, așa că se găsesc rar în natură.

La umiditate ridicată, sulful zdrobit se poate aprinde spontan. Reacționează foarte violent cu clorații, nitrații, uleiurile și grăsimile, aprinzându-se sau explodând. Sulful arde bine în aer, formând dioxid de sulf incolor cu un miros înțepător.

Substanțele pot consta din atomi ai unuia sau ai diferitelor elemente chimice. Pe această bază, toate substanțele sunt împărțite în simple și complexe.

Substanțele formate din atomi ai unui element chimic sunt numite simple. Substanțele simple se împart în metale (formate din atomi de metal: Na, K, Ca, Mg) și nemetale (formate din atomi nemetalici H2, N2, O2, Cl2, F2, S, P, Si) proprietăți fizice și chimice.

Substanțele formate din atomi de diferite elemente chimice se numesc substanțe complexe. Principalele clase de substanțe anorganice complexe includ oxizi, baze, acizi și săruri.

Oxizii sunt compuși binari (compuși formați din două elemente chimice), care includ elementul oxigen în starea de oxidare -2.
Oxizii sunt împărțiți în bazici, amfoteri, acizi și care nu formează sare:
1. Oxizii bazici sunt formați din atomi tipici de metal și atomi de oxigen. De exemplu, Na2O, CaO, LiO. Ele corespund hidroxizilor - baze.
2. Oxizii amfoteri sunt formați din atomi de metale de tranziție și atomi de oxigen. De exemplu, BeO, ZnO, Al2O3. Ele corespund hidroxizilor amfoteri.
3. Oxizii acizi sunt formați din atomi nemetalici și atomi de oxigen. De exemplu, CO2, SiO2, N2O3, NO2, N2O5, P2O3, P2O5, SO2, SO3, Cl2O7 etc. Ele corespund hidroxizilor - acizi.
4. Oxizii care nu formează sare sunt formați din atomi nemetalici și oxigen. Oxizii care nu formează sare includ 4 oxizi: CO, SiO, N2O, NO.

Bazele sunt compuși care conțin un cation metalic (sau amoniu) și una sau mai multe grupări hidroxil. De exemplu, NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH.
În mod deosebit se disting bazele solubile, care se numesc alcaline. Acestea includ hidroxizi ai metalelor alcaline și alcalino-pământoase.
Pe baza numărului de grupări hidroxil, bazele sunt împărțite în unul, doi și trei acizi.

Hidroxizii amfoteri sunt formați din cationi și hidroxidanioni de beriliu, zinc sau aluminiu: Be(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3.

Acizii sunt compuși care conțin cationi de hidrogen și anioni ai unui reziduu acid. În funcție de numărul de cationi de hidrogen, acizii sunt împărțiți în unul, doi și trei bazici. Pe baza prezenței oxigenului în reziduul acid, acizii sunt împărțiți în fără oxigen și care conțin oxigen.
HF - acid fluorhidric (sau fluorhidric).
HCl - acid clorhidric (sau clorhidric).
HBr - acid bromhidric
HI - acid iodhidric
H2S - acid hidrosulfurat
HNO3 - acid azotic (corespunde oxidului acid N2O5)
HNO2 - acid azot (corespunde oxidului acid N2O3)
H2SO4 - acid sulfuric (corespunde oxidului acid SO3)
H2SO3 - acid sulfuros (corespunde oxidului acid SO2)
H2CO3 - acid carbonic (corespunde oxidului acid CO2)
H2SiO3 - acid silicic (corespunzător oxidului acid SiO2)
H3PO4 - acid fosforic (corespunde oxidului acid P2O5).

Sărurile sunt compuși care conțin un cation de metal (sau amoniu) și un anion rezidual acid.
În funcție de compoziția lor, acizii sunt împărțiți în:
1. Mediu - constă dintr-un cation metalic și un reziduu acid - acesta este produsul înlocuirii complete a atomilor de hidrogen ai acidului cu cationi metalici (sau amoniu). De exemplu, Na2SO4, K3PO4.
Săruri ale acidului fluorhidric - fluoruri,
săruri ale acidului clorhidric - cloruri,
săruri ale acidului bromhidric - bromuri,
săruri ale acidului iodhidric - ioduri,
săruri ale acidului hidrosulfurat - sulfuri,
săruri ale acidului azotic - nitrați,
săruri ale acidului azot - nitriți,
săruri de acid sulfuric - sulfați,
săruri ale acidului sulfuros - sulfiți,
săruri ale acidului carbonic - carbonați,
săruri de acid silicic - silicați,
săruri ale acidului fosforic - fosfați.
2. Săruri acide - constau dintr-un cation metalic (sau amoniu), cation(i) hidrogen și un anion rezidual acid - acesta este produsul înlocuirii incomplete a atomilor de hidrogen ai acidului cu cationi metalici. Sărurile acide pot forma doar acizi dibazici și tribazici. La numele sării se adaugă prefixul hydro (sau digdro). De exemplu, NaHSO4 (sulfat acid de sodiu), KH2PO4 (fosfat dihidrogen de potasiu).
3. Săruri de bază - constau dintr-un cation metalic (sau amoniu), un hidroxidanion și un anion al unui reziduu acid - acesta este produsul înlocuirii incomplete a grupărilor hidroxil ale bazei cu reziduuri acide. Sărurile de bază pot forma doar baze cu două și trei acide. La numele sării se adaugă prefixul hydroxo-. De exemplu, (CuOH)2CO3 este hidroxicarbonat de cupru (II).