Сокращения:
Т кип. — температура кипения,
Т пл. — температура плавления.
Адипиновая кислота (СН 2) 4 (СООН) 2 — бесцветные кристаллы, растворимые в воде . Т. пл. 153 °С. Образует соли — адипинаты. Применяется для удаления накипи.
Азотная кислота HNO 3 — бесцветная жидкость с резким запа-хом, неограниченно растворимая в воде. Т. кип. 82,6 °С. Сильная кислота , вызывает глубокие ожоги и требует осторожности в обра-щении. Образует соли — нитраты.
Алюмокалиевые квасцы KAl(SO 4) 2 .12Н 2 О — двойная соль, бес-цветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Т пл. 92 °С.
Амилацетат СН 3 СООС 5 Н 11 (амиловый эфир уксусной кисло-ты) — бесцветная жидкость с фруктовым запахом, органический растворитель и отдушка.
Аминокислоты — органические вещества, в молекулах которых имеются карбоксильные группы СООН и аминогруппы NH 2 . Вхо-дят в состав белков.
Аммиак NH — бесцветный газ с резким запахом, хорошо раство-рим в воде, образует гидрат аммиака NH 3 .Н 2 О.
Аммиачная (аммонийная) селитра , см. . Анилин (аминобензол, фениламин) C 6 H 5 NH 2 — вязкая бесцвет-ная жидкость, темнеющая на свету и на воздухе. Нерастворим в воде, растворяется в этиловом спирте и диэтиловом эфире. Т кип. 184 °С. Ядовит.
Арахидоновая кислота С 19 Н 31 СООН — ненасыщенная карбоновая кислота с четырьмя двойными связями в молекуле, бесцветная жидкость. Т кип. 160—165 °С. Входит в состав расти-тельных жиров.
Аскорбиновая кислота (витамин С) , органическое вещество сложного строения — бесцветные кристаллы, чувствительные к нагреванию. Участвует в окислительно-восстановительных процес-сах живого организма.
Белки — биополимеры, состоящие из остатков аминокислот. Иг-рают важнейшую роль в процессах жизнедеятельности.
Бензин — смесь лёгких углеводородов; получается при нефтепе-реработке. Т кип. от 30 до 200 °С. Горючее и органический растворитель.
Бензойная кислота С 6 Н 5 СООН — бесцветное кристаллическое вещество, плохо растворимое в воде. Выше 100 °С разлагается.
Бензол С 6 Н 6 — ароматический углеводород. Т кип. 80 °С. Горюч, ядовит.
Бетаин (триметилглицин) (CH 3) 3 N + CH 2 COO — органическое вещество, хорошо растворимое в воде, содержится в растениях (например, в свёкле).
Борная кислота В(ОН) 3 — бесцветное кристаллическое вещество, малорастворимое в воде, слабая кислота.
Бромат натрия NaBrO 3 — бесцветные кристаллы, растворимые в воде. Плавится при 384 °С с разложением. В кислой среде — сильный окислитель.
Воск — жироподобное аморфное вещество растительного проис-хождения, смесь сложных эфиров жирных кислот. Плавится в интервале 40—90 °С.
Галактоза С 6 Н 12 О 6 .Н 2 О — углевод, моносахарид, бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в воде.
Гипохлорит натрия (тригидрат) NaClO .ЗН 2 О — зеленовато-жёлтое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Т. пл. 26 °С, выше 40 °С разлагается, в присутствии органических веществ взрывается. Отбеливатель.
Глицерин СН(ОН)(СН 2 ОН) 2 — бесцветная вязкая жидкость, не-ограниченно растворимая в воде и поглощающая влагу из воздуха, трёхатомный спирт. Входит в состав жиров в виде липидов — триг-лицеридов (эфиров глицерина с органическими кислотами).
Глюкоза (виноградный сахар) C 6 H 12 O 6 — углевод, моносахарид, бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Т пл. 146 °С. Содержится в соке всех растений и в крови человека и животных.
Глюконат кальция Са[СН 2 ОН(СНОН) 4 СОО] 2 .Н 2 О (моногид-рат) — белый кристаллический порошок, малорастворимый в хо-лодной воде, практически нерастворимый в этиловом спирте.
Глюконовая (сахарная) кислота СН 2 (ОН)(СНОН) 4 СООН — бес-цветное кристаллическое вещество, растворимое в воде, получается при окислении глюкозы. Образует соли — глюконаты.
Двойной суперфосфат (моногидрат дигидроортофосфата кальция) Са(Н 2 РО 4) 2 .Н 2 О — белый порошок, растворимый в воде.
Дибутилфталат С 6 Н 4 (СООС 4 Н 9) 2 (бутиловый эфир фталевой кислоты) — бесцветная жидкость с фруктовым запахом, малораcтворимая в воде. Органический растворитель и репеллент.
Дигидроортофосфат аммония NH 4 H 2 PO 4 — бесцветное крис-таллическое вещество, растворимое в воде. Удобрение (диаммо-фос).
Диметцлфталат С 6 Н 4 (СООСН 3) 2 (метиловый эфир фталевой кислоты) — бесцветная летучая жидкость. Органический растворитель и репеллент.
Железный купорос (гептагидрат сульфата железа) F е S О 4 .7Н 2 О — зеленоватые кристаллы, растворимые в воде. На воздухе постепен-но окисляется.
Железный сурик — оксид железа(III) Fe 2 O 3 с примесями. Мине-ральная краска красно-коричневого цвета.
Жёлтая кровяная соль (тригидрат гексацианоферрата (II) ка-лия) K 4 [ Fe (CN) 6 ].ЗН 2 О — светло-жёлтые кристаллы, раство-римые в воде. В XVIII в. получалась из отходов скотобоен, отку-да и название.
Жирные кислоты — карбоновые кислоты, содержащие 13 и боль-ше атомов углерода.
Кальцинированная сода , см. .
Камфора С 10 Н 16 О — бесцветные кристаллы с характерным запа-хом. Т пл. 179 °С, легко возгоняется при нагревании. Растворяется в органических растворителях, в воде малорастворима.
Канифоль — стеклообразное вещество жёлтого цвета. Т пл. 100— 140 °С, состоит из смоляных кислот — органических веществ цикли-ческого строения. Растворима в органических растворителях и ук-сусной кислоте, нерастворима в воде.
Карбонат аммония (NH 4) 2 CO 3 — бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, при нагревании разлагается.
Керосин — смесь углеводородов, получается при нефтепере-работке. Т кип. 150—300 °С. Топливо и органический раство-ритель.
Красная кровяная соль K 3 [ Fe (CN) 6 ] (гексацианоферрат (Ш) калия) — красные кристаллы, растворимые в воде. В XVIII в. получалась из отходов скотобоен, откуда и название.
Крахмал [С 6 Н 10 О 5 ] n — белый аморфный порошок, полисахарид. При длительном контакте с водой разбухает, превращается в клейстер, при нагревании образует декстрин. Содержится в картофеле, муке, крупах.
Лакмус — природное органическое вещество, кислотно-основный индикатор (синий в щелочной, красный в кислой среде).
Масляная кислота С 3 Н 7 СООН — бесцветная жидкость с непри-ятным запахом. Т кип. 163 °С.
Меркаптаны (тиоспирты) — органические соединения, содер-жащие группу SH , например, метилмеркаптан CH 3 SH . Обладают отвратительным запахом.
Метагидроксид железа FeO(OH) — буро-коричневый порошок, нерастворимый в воде, основа ржавчины.
Метасиликат натрия (нонагидрат) Na 2 SiO 3 .9Н 2 О — бесцветное вещество, хорошо растворимое в воде. Т пл. 47 °С, выше 100 °С теряет воду. Водные растворы (силикатный клей, растворимое стекло) имеют сильнощелочную реакцию из-за гидролиза.
Монооксид углерода (угарный газ) СО — газ без цвета и запаха, силь-ный яд. Образуется при неполном сгорании органических веществ.
Муравьиная кислота НСООН — бесцветная жидкость с резким за-пахом, неограниченно растворимая в воде, одна из самых сильных органических кислот. Т кип. 100,7 °С. Содержится в выделениях насекомых, в крапиве, хвое. Образует соли — формиаты.
Нафталин С 10 Н 8 — бесцветное кристаллическое вещество с рез-ким характерным запахом, нерастворимое в воде. Возгоняется при 50 °С. Ядовит.
Нашатырный спирт — 5-10%-й водный раствор аммиака.
Ненасыщенные (непредельные) жирные кислоты — жирные кислоты, в молекулах которых есть одна или несколько двойных связей.
Полисахариды — углеводы сложного строения (крахмал, целлюлоза и др.).
Пропан С 3 Н 8 — бесцветный горючий газ, углеводород.
Пропионовая кислота С 2 Н 5 СООН — бесцветная жидкость, рас-творимая в воде. Т кип. 141 °С. Слабая кислота, образует соли — пропионаты.
Простой суперфосфат — смесь растворимого в воде дигидроор-тофосфата кальция Са(Н 2 РО 4) 2 .Н 2 О и нерастворимого сульфата кальция CaSO 4.
Резорцин С 6 Н 4 (ОН) 2 — бесцветные кристаллы с характерным запахом, растворимые, в воде и этиловом спирте. Т пл. 109 — 110 °С
Салициловая кислота НОС 6 Н 4 СООН — бесцветное кристалличе-ское вещество, малорастворимое в холодной воде, хорошо растворимое в этиловом спирте. Т пл. 160 °С.
Сахароза С 12 Н 22 О 11 — бесцветное кристаллическое вещество, хо-рошо растворимое в воде. Т пл. 185 °С.
Свинцовый сурик Рb 3 О 4 — мелкокристаллическое вещество крас-ного цвета, нерастворимое в воде. Сильный окислитель. Пигмент. Ядовит.
Сера S 8 — кристаллическое вещество жёлтого цвета, нераствори-мое в воде. Т пл. 119,3 °С.
Серная кислота H 2 SO 4 — бесцветная маслообразная жидкость без запаха, неограниченно растворимая в воде (с сильным разогревани-ем). Т кип. 338 °С. Сильная кислота, едкое вещество, образует соли — сульфаты и гидросульфаты.
Серный цвет — тонко измельчённый порошок серы.
Сероводород H 2 S — бесцветный газ с запахом тухлых яиц, раство-римый в воде, образуется при разложении белков. Сильный восста-новитель. Ядовит.
Силикагель (полигидрат диоксида кремния) n SiO 2 · m H 2 O — бес-цветные гранулы, нерастворимые в воде. Хороший адсорбент (поглотитель) влаги.
Тетрахлорид углерода (четырёххлористый углерод) ССl 4 — бес-цветная жидкость, нерастворимая в воде. Т кип. 77 °С. Растворитель. Ядовит.
Тетраэтилсвинец Рb(С 2 Н 5) 4 — бесцветная горючая жидкость. Добавка к автомобильному топливу (в количестве до 0,08%). Ядовит.
Триполифосфат натрия Na 3 P 3 O 9 — бесцветное твёрдое вещество, неограниченно растворимое в воде, водные растворы имеют щелочную среду из-за гидролиза.
Углеводороды — органические соединения состава C x H y (напри-мер, пропан С 3 Н 8 , бензол С 6 Н 6).
Угольная кислота Н 2 СО 3 — слабая кислота, существует только в водном растворе, образует соли — карбонаты и гидрокарбонаты.
Уксусная кислота СН 3 СООН — бесцветная жидкость. Кристаллизуется при 17°С. Неограниченно растворима в воде и эти-ловом спирте. «Ледяная» уксусная кислота содержит 99,8% СН 3 СООН.
Уксусный альдегид , см. .
Фруктоза (фруктовый сахар) С 6 Н 12 О 6 .Н 2 О — моносахарид, бес-цветное кристаллическое вещество, растворимое в воде. Т пл. около 100 °С. Слаще сахарозы в полтора раза, содержится в плодах, нектаре цветов, мёде.
Фтороводород HF — бесцветный газ с удушливым запахом, хо-рошо растворим в воде с образованием фтороводородной (плавиковой) кислоты.
Цитраты — соли лимонной кислоты.
Щавелевая кислота (дигидрат) Н 2 С 2 О 4 .2H 2 O — бесцветное кри-сталлическое вещество, растворимое в воде. Возгоняется при 125 °С. Содержится в щавеле, шпинате, кислице в виде калиевой соли.
Этилацетат (уксусноэтиловый эфир) СН 3 СООС 2 Н 5 — бесцвет-ная жидкость с фруктовым запахом, малорастворимая в воде. Т кип. 77 °С.
Этиленгликоль С 2 Н 4 (ОН) 2 — бесцветная вязкая жидкость, неограни-ченно растворимая в воде. Т пл. 12,3 °С, Т кип. 197,8 °С. Ядовит.
Этиловый спирт (этанол, винный спирт) С 2 Н 5 ОН — бесцветная жидкость, неограниченно растворяется в воде. Т кип. 78 °С. Применяется как растворитель и консервант. В больших дозах — силь-ный яд.
Эфиры — органические вещества, включающие фрагменты спир-тов либо спиртов и кислот, соединённые через атом кислорода.
Яблочная (оксиянтарная) кислота СН(ОН)СН 2 (СООН) 2 — бес-цветное кристаллическое вещество, растворимое в воде. Т пл. 100 °С.
Янтарная кислота (СН 2) 2 (СООН) 2 — бесцветное кристалличе-ское вещество, растворимое в воде. Т пл. 183 °С. Образует соли — сукцинаты.
Основной вопрос, на который должен знать ответ человек для правильного понимания картины мира - что такое вещество в химии. Данное понятие формируется ещё в школьном возрасте и направляет ребёнка в дальнейшем развитии. Приступая к изучению химии важно найти точки соприкосновения с ней на бытовом уровне, это позволяет наглядно и доступно разъяснить те или иные процессы, определения, свойства и т.д.
К сожалению, в силу неидеальности системы образования, многие упускают некоторые фундаментальные азы. Понятие «вещество в химии» - это своего рода краеугольный камень, своевременное усвоение данного определения даёт человеку правильный старт в последующем развитии в области естествознания.
Формирование понятия
Перед тем как перейти к понятию вещества, необходимо определить, чем является предмет химии. Вещества - это то, что непосредственно изучает химия, их взаимные превращения, строение и свойства. В общем понимании вещество - это то, из чего состоят физические тела.
Итак, в химии? Сформируем определение путём перехода от общего понятия к чисто химическому. Вещество - это определённый обязательно имеющий массу, которую можно измерить. Данная характеристика отличает вещество от другого вида материи - поля, которое массы не имеет (электрическое, магнитное, биополе и т.д.). Материя, в свою очередь, - это то, из чего созданы мы и всё, что нас окружает.
Несколько другая характеристика материи, определяющая то, из чего конкретно она состоит - это уже предмет химии. Вещества сформированы атомами и молекулами (некоторые ионами), а значит любая субстанция, состоящая из этих формульных единиц, и есть вещество.
Простые и сложные вещества
После усвоения базового определения можно перейти к его усложнению. Вещества бывают различных уровней организации, то есть простые и сложные (или соединения) - это самое первое деление на классы веществ, химия имеет множество последующих разделений, подробных и более сложных. Эта классификация, в отличие от многих других, имеет строго определённые границы, каждое соединение можно чётко отнести к одному из видов, взаимоисключающих друг друга.
Простое вещество в химии - это соединение, состоящее из атомов только одного элемента из периодической таблицы Менделеева. Как правило, это бинарные молекулы, то есть состоящие из двух частиц, соединённых посредством ковалентной неполярной связи - образования общей неподелённой электронной пары. Так, атомы одного и того же химического элемента имеют идентичную электроотрицательность, то есть способность удерживать общую электронную плотность, поэтому она не смещена ни к одному из участников связи. Примеры простых веществ (неметаллы) - водород и кислород, хлор, йод, фтор, азот, сера и т.д. Из трёх атомов состоит молекула такого вещества, как озон, а из одного - всех благородных газов (аргона, ксенона, гелия и т.д.). В металлах (магнии, кальции, меди т.д.) существует свой собственный тип связи - металлический, осуществляющийся за счёт обобществления свободных электронов внутри металла, а образования молекул как таковых не наблюдается. При записи вещества металла указывается просто символ химического элемента без каких-либо индексов.
Простое вещество в химии, примеры которого были приведены выше, отличается от сложного качественным составом. Химические соединения образованы атомами разных элементов, от двух и более. В таких веществах имеет место ковалентный полярный или ионный тип связывания. Так как разные атомы имеют отличающуюся электроотрицательность, то при образовании общей электронной пары происходит её сдвиг в сторону более электроотрицательного элемента, что приводит к общей поляризации молекулы. Ионный тип - это крайний случай полярного, когда пара электронов полностью переходит к одному из участников связывания, тогда атомы (или их группы) превращаются в ионы. Чёткой границы, между этими типами нет, ионную связь можно интерпретировать как ковалентную сильно полярную. Примеры сложных веществ - вода, песок, стекло, соли, оксиды и т.д.
Модификации веществ
Вещества, именуемые простыми, на самом деле имеют уникальную особенность, которая не присуща сложным. Некоторые химические элементы могут образовывать несколько форм простого вещества. В основе всё так же лежит один элемент, но количественный состав, строение и свойства кардинально отличают такие образования. Эта особенность имеет название аллотропии.
Кислород, сера, углерод и другие элементы имеют несколько Для кислорода - это О 2 и О 3 , углерод даёт четыре типа веществ - карбин, алмаз, графит и фуллерены, молекула серы бывает ромбической, моноклинной и пластической модификации. Такое простое вещество в химии, примеры которого не ограничены вышеперечисленными, имеет огромное значение. В частности, фуллерены используются как полупроводники в технике, фоторезисторы, добавки для роста алмазных плёнок и в других целях, а в медицине это мощнейшие антиоксиданты.
Что происходит с веществами?
Каждую секунду внутри и вокруг происходит превращение веществ. Химия рассматривает и объясняет те процессы, которые идут с качественным и/или количественным изменением состава реагирующих молекул. Параллельно, часто взаимосвязано протекают и физические превращения, которые характеризуются лишь изменением формы, цвета веществ или агрегатного состояния и некоторых других характеристик.
Химические явления - это реакции взаимодействия различных видов, например, соединения, замещения, обмена, разложения, обратимые, экзотермические, окислительно-восстановительные и т.д., в зависимости от изменения интересующего параметра. К относят: испарение, конденсацию, сублимацию, растворение, замерзание, электропроводимость и т.д. Часто они сопровождают друг друга, например, молния во время грозы - это физический процесс, а выделение под её действием озона - химический.
Физические свойства
Вещество в химии - это материя, которой присущи определённые физические свойства. По их наличию, отсутствию, степени и интенсивности можно спрогнозировать, как вещество поведёт себя в тех или иных условиях, а также объяснить некоторые химические особенности соединений. Так, например, высокие температуры кипения органических соединений, в которых есть водород и электроотрицательный гетероатом (азот, кислород и т.д.), свидетельствуют о том, что в веществе проявляется такой химический тип взаимодействия, как водородная связь. Благодаря знанию о том, какие вещества имеют наилучшую способность проводить электрический ток, кабеля и провода электропроводки изготавливаются именно из определённых металлов.
Химические свойства
Установлением, исследованием и изучением другой стороны медали свойств занимается химия. с её точки зрения - это их реакционная способность к взаимодействию. Некоторые вещества крайне активны в этом смысле, например, металлы или любые окислители, а другие, благородные (инертные) газы, при нормальных условиях в реакции практически не вступают. Химические свойства можно активировать или пассивировать при необходимости, иногда это не связано с особыми трудностями, а в некоторых случаях приходится нелегко. Учёные проводят многие часы в лабораториях, методом проб и ошибок добиваясь поставленных целей, иногда и не достигают их. Изменяя параметры окружающей среды (температуру, давление и т.д.) или применяя специальные соединения - катализаторы или ингибиторы - можно повлиять на химические свойства веществ, а значит и на ход реакции.
Классификация химических веществ
В основе всех классификаций лежит разделение соединений на органические и неорганические. Главный элемент органики - это углерод, соединяясь друг с другом и гидрогеном, атомы карбона образуют углеводородный скелет, который после заполняется другими атомами (кислородом, азотом, фосфором, серой, галогенами, металлами и другими), замыкается в циклы или разветвляется, обосновывая тем самым большое разнообразие органических соединений. На сегодняшний день науке известны 20 миллионов таких веществ. В то время как минеральных соединений всего лишь полмиллиона.
Каждое соединение индивидуально, но имеет и множество похожих черт с другими в свойствах, строении и составе, на этой основе происходит группировка в классы веществ. Химия имеет высокий уровень систематизации и организации, это точная наука.
Неорганические вещества
1. Оксиды - бинарные соединения с кислородом:
а) кислотные - при взаимодействии с водой дают кислоту;
б) основные - при взаимодействии с водой дают основание.
2. Кислоты - вещества, состоящие из одного или нескольких протонов водорода и кислотного остатка.
3. Основания (щёлочи) - состоят из одной или нескольких гидроксильных групп и атома металла:
а) амфотерные гидроксиды - проявляют свойства и кислот и оснований.
4. Соли - результат между кислотой и щелочью (растворимым основанием), состоят из атома металла и одного или нескольких кислотных остатков:
а) кислые соли - анион кислотного остатка имеет в составе протон, результат неполной диссоциации кислоты;
б) основные соли - с металлом связана гидроксильная группа, результат неполной диссоциации основания.
Органические соединения
Классов веществ в органике великое множество, такой объём информации сложно сразу запомнить. Главное, знать основные разделения на алифатические и циклические соединения, карбоциклические и гетероциклические, предельные и непредельные. Также углеводороды имеют множество производных, в которых атом гидрогена замещён на галоген, кислород, азот и другие атомы, а так же функциональные группы.
Вещество в химии - это основа сущестования. Благодаря органическому синтезу человек на сегодняшний день имеет огромное количество искусственных веществ, заменяющих натуральные, а также не имеющих аналогов по своим характеристикам в природе.
Пусть в школе мы и относимся к химии как к одному из наиболее сложных и поэтому «нелюбимых» предметов, но спорить с тем, что химия важна и значима, не стоит, ибо спор обречен на неуспех. Химия, как и физика, окружает нас: это молекулы , атомы , их которых состоят вещества , металлы, неметаллы , соединения и др. Поэтому химия – одна из важнейших и обширных областей естествознания.
Химия – это наука о веществах, их свойствах и превращениях.
Предметом химии являются формы существования объектов материального мира. В зависимости от того, какие объекты (вещества) химия изучает, химию принято делить на неорганическую и органическую . Примерами неорганических веществ являются кислород, вода, кремнезём, аммиак и сода, примерами веществ органических – метан, ацетилен, этанол, уксусная кислота и сахароза.
Все вещества, как здания, построены из кирпичиков-частиц и характеризуются определенной совокупностью химических свойств – способностью веществ принимать участие в химических реакциях.
Химические реакции – это процессы образования сложных по составу веществ из более простых, переход одних сложных веществ в другие, разложение сложных веществ на несколько более простых по составу веществ. Иными словами, химические реакции – это превращения одних веществ в другие.
В настоящее время известно много миллионов веществ , к ним постоянно добавляются новые вещества – как открытые в природе, так и синтезированные человеком, т.е. полученные искусственным путем. Число химических реакций не ограничено , т.е. безмерно велико.
Вспомним основные понятия химии – вещество, химические реакции и др.
Центральным понятием химии является понятие вещество . Каждое вещество обладает уникальным набором признаков – физических свойств, определяющих индивидуальность каждого конкретного вещества, например, плотность, цвет, вязкость, летучесть, температуру плавления и кипения.
Все вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях – твердом (лед), жидком (вода) и газообразном (пар), зависящих от внешних физических условий. Как видим, вода H 2 O представлена во всех заявленных состояниях.
Химические свойства вещества от агрегатного состояния не зависят, а вот физические свойства, напротив, зависят. Так, в любом агрегатном состоянии сера S при сгорании образует сернистый газ SO 2 , т.е. проявляет одно и то же химическое свойство, но свойства физические серы весьма различны в разных агрегатных состояниях: например, плотность жидкой серы равна 1,8 г/см 3 , твердой серы 2,1 г/см 3 и газообразной серы 0,004 г/см 3 .
Химические свойства веществ выявляются и характеризуются химическими реакциями. Реакции могут протекать как в смесях различных веществ, так и внутри одного вещества. При протекании химических реакция всегда образуются новые вещества.
Химические реакции изображаются в общем виде уравнением реакции: Реагенты → Продукты , где реагенты – это исходные вещества, взятые для проведения реакции, а продукты – это новые вещества, которые образовались в результате проведения реакции.
Всегда химические реакции сопровождаются физическими эффектами – это может быть поглощение или выделение теплоты, изменения агрегатного состояния и окраски веществ ; о протекании реакций часто судят по наличию этих эффектов. Так, разложение зеленого минерала малахит сопровождается поглощением теплоты (именно поэтому реакция идет при нагревании), а в результате разложения образуется твердый черный оксид меди (II) и бесцветные вещества – углекислый газ CO 2 и жидкая вода H 2 O.
Химические реакции необходимо отличать от физических процессов
, которые изменяют лишь внешнюю форму или агрегатное состоя
ние вещества (но не его состав); наиболее распространены такие физические процессы, как дробление, прессование, совместное сплавление, смешивание, растворение, фильтрирование осадка, перегонка.
С помощью химических реакций можно получать практически важные вещества, которые в природе находятся в ограниченных количествах (азотные удобрения ) или вообще не встречаются (синтетические лекарственные препараты, химические волокна, пластмассы ). Иными словами, химия позволяет синтезировать необходимые для жизнедеятельности человека вещества . Но химическое производство приносит и много вреда окружающему миру – в виде загрязнений, вредных выбросов, отравления флоры и фауны , поэтому использование химии должно быть рациональным, бережным и целесообразным.
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
Все химические вещества можно подразделить на два типа: чистые вещества и смеси (рис. 4.3).
Чистые вещества имеют постоянный состав и вполне определенные химические и физические свойства. Они всегда гомогенны (однородны) по составу (см. ниже). Чистые вещества в свою очередь подразделяются на простые вещества (свободные элементы) и соединения.
Простое вещество (свободный элемент)-это чистое вещество, которое не поддается разделению на более простые чистые вещества. Элементы принято подразделять на металлы и неметаллы (см. гл. 11).
Соединение-это чистое вещество, состоящее из двух или нескольких элементов, связанных между собой в постоянных и определенных отношениях. Например, соединение диоксид углерода (CO2) состоит из двух элементов - углерода и кислорода. Диоксид углерода неизменно содержит 27, 37% углерода и 72,73% кислорода по массе. Это утверждение в равной мере относится к образцам диоксида углерода, полученным на Северном полюсе, Южном полюсе, в пустыне Сахара или на Луне. Таким образом, в диоксиде углерода углерод и кислород всегда связаны в постоянном и строго определенном отношении.
Рис. 4.3. Классификация химических веществ
Смеси-это вещества, состоящие из двух или нескольких чистых веществ. Они имеют произвольный состав. В некоторых случаях смеси состоят из одной фазы и тогда называются гомогенными (однородными). Примером гомогенной смеси являются растворы. В других случаях смеси состоят из двух или нескольких фаз. Тогда они называются гетерогенными (неоднородными). Примером гетерогенных смесей является почва.
Типы частиц. Все химические вещества-простые вещества (элементы), соединения или смеси-состоят из частиц одного из трех типов, с которыми мы уже познакомились в предыдущих главах. Этими частицами являются:
- атомы (атом состоит из электронов, нейтронов и протонов, см. гл. 1; атом каждого элемента характеризуется определенным числом протонов в его ядре, и это число называется атомным номером соответствующего элемента);
- молекулы (молекула состоит из двух или нескольких атомов, связанных между собой в целочисленном отношении);
- ионы (ион представляет собой электрически заряженный атом или группу атомов; заряд иона обусловлен присоединением или потерей электронов).
Элементарные химические частицы. Элементарная химическая частица-это любой химически или изотопически индивидуальный атом, молекула, ион, радикал, комплекс и т.п., поддающийся идентификации как отдельная видовая единица. Совокупность одинаковых элементарных химических частиц образует химический вид. Химические названия, формулы и уравнения реакций могут относится в зависимости от контекста либо к элементарным частицам, либо к химическим видам*. Введенное выше понятие химическое вещество относится к химическому виду, который может быть получен в достаточном количестве, допускающем обнаружение его химических свойств.
Элементарными частицами физической материи на нашей планете являются атомы. В свободном виде они могут существовать только при очень высоких температурах. В обычных условиях элементарные частицы стремятся к объединению между собой при помощи химических связей: ионной, металлической, ковалентной полярной или неполярной. Таким способом образуются вещества, примеры которых мы и рассмотрим в нашей статье.
Простые вещества
Процессы взаимодействия между собой атомов одного и того же химического элемента заканчиваются образованием химических веществ, называемых простыми. Так, уголь образован только атомами углерода, газ водород - атомами гидрогена, а жидкая ртуть состоит из частиц ртути. Понятие простое вещество не нужно отождествлять с понятием химического элемента. Например, углекислый газ состоит не из простых веществ углерода и кислорода, а из элементов карбона и оксигена. Условно соединения, состоящие из атомов одного и того же элемента, можно разделить на металлы и неметаллы. Рассмотрим некоторые примеры химических свойств таких простых веществ.
Металлы
Исходя из положения металлического элемента в периодической системе, можно выделить следующие группы: активные металлы, элементы главных подгрупп третьей - восьмой групп, металлы побочных подгрупп четвертой - седьмой групп, а также лантаноиды и актиноиды. Металлы - простые вещества, примеры которых мы приведем далее, имеют следующие общие свойства: тепло- и электропроводность, металлический блеск, пластичность и ковкость. Такие характеристики присущи железу, алюминию, меди и другим. С увеличением порядкового номера в периодах возрастают температуры кипения, плавления, а также твердость металлических элементов. Это объясняется сжатием их атомов, то есть уменьшением радиуса, а также накоплением электронов. Все параметры металлов обусловлены внутренним строением кристаллической решетки данных соединений. Ниже рассмотрим химические реакции, а также приведем примеры свойств веществ, относящихся к металлам.
Особенности химических реакций
Все металлы, имеющие степень окисления 0, проявляют только свойства восстановителей. Щелочные и щелочноземельные элементы взаимодействуют с водой с образованием химически агрессивных оснований - щелочей:
- 2Na+2H 2 0=2NaOH+H 2
Типичная реакция металлов - окисление. В результате соединения с атомами кислорода, возникают вещества класса оксидов:
- Zn+O 2 =ZnO
Это бинарные соединения, относящиеся к сложным веществам. Примерами основных окислов являются оксиды натрия Na 2 O, меди CuO, кальция CaO. Они способны ко взаимодействию с кислотами, в результате в продуктах обнаруживается соль и вода:
- MgO+2HCl=MgCl 2 +H 2 O
Вещества классов кислот, оснований, солей относятся к сложным соединениям и проявляют разнообразные химические свойства. Например, между гидроксидами и кислотами происходит реакция нейтрализации, приводящая к появлению соли и воды. Состав солей будет зависеть от концентрации реагентов: так, при избытке в реагирующей смеси кислоты, получаются кислые соли, например, NaHCO 3 - гидрокарбонат натрия, а высокая концентрация щелочи вызывает образование основных солей, таких как Al(OH) 2 Cl - дигидроксохлорид алюминия.
Неметаллы
Наиболее важные неметаллические элементы находятся в подгруппах азота, карбона, а также относятся к группам галогенов и халькогенов периодической системы. Приведем примеры веществ, относящихся к неметаллам: это сера, кислород, азот, хлор. Все их физические особенности противоположны свойствам металлов. Они не проводят электрический ток, плохо пропускают тепловые лучи, имеют низкую твердость. Взаимодействуя с кислородом, неметаллы образуют сложные соединения - кислотные оксиды. Последние, реагируя с кислотами, дают кислоты:
- H 2 O+CO 2 → H 2 CO 3
Типичная реакция, характерная для кислотных окислов - это взаимодействие со щелочами, приводящее к появлению соли и воды.
Химическая активность неметаллов в периоде усиливается, это связано с увеличением способности их атомов притягивать электроны от других химических элементов. В группах наблюдаем обратное явление: неметаллические свойства ослабевают вследствие раздувания объема атома за счет добавления новых энергетических уровней.
Итак, мы рассмотрели виды химических веществ, примеры, иллюстрирующие их свойства, положение в периодической системе.