Урок№9. Простые и сложные вещества.
ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СООТВЕТСТВУЮЩИХ ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ
Железо Fe , медь Cu , алюминий Al , ртуть Hg , золото Au , серебро Ag и другие
Уголь С, сера S , фосфор P , йод I 2 , кислород O 2 , водород H 2 и другие.
1. Твёрдое агрегатное состояние (исключение – ртуть)
2. Металлический блеск
3. Хорошие проводники тепла и электричества.
4. Пластичные и ковкие.
1. Твёрдые (Уголь С, сера S , фосфор P , йод I 2 ), жидкие (бром Br 2 ) и газообразные (кислород O 2 , водород H 2 ).
2. Металлическим блеском не обладают (исключение йод)
3. Не проводят тепло и электрический ток – ИЗОЛЯТОРЫ.
» jsaction=»rcuQ6b:WYd;»>
Об атомах и химических элементах
Другого ничего в природе нет
ни здесь, ни там, в космических глубинах:
все — от песчинок малых до планет —
из элементов состоит единых.
С. П. Щипачев, «Читая Менделеева».
В химии кроме терминов “атом” и “молекула” часто употребляется понятие “элемент” . Что общего и чем эти понятия различаются?
Химический элемент – это атомы одного и того же вида . Так, например, все атомы водорода – это элемент водород; все атомы кислорода и ртути – соответственно элементы кислород и ртуть.
В настоящее время известно более 107 видов атомов, то есть более 107 химических элементов. Нужно различать понятия “химический элемент”, “атом” и “простое вещество”
Простые и сложные вещества
По элементному составу различают простые вещества , состоящие из атомов одного элемента (H 2 , O 2 , Cl 2 , P 4 , Na, Cu, Au), и сложные вещества , состоящие из атомов разных элементов (H 2 O, NH 3 , OF 2 , H 2 SO 4 , MgCl 2 , K 2 SO 4 ).
К 70-м гг. XIX в. было уже известно более 60 химических элементов. Их условно классифицировали на металлы и неметаллы
На 2019 год в периодической таблице – 118 химических элементов, которые образуют около 500 простых веществ.
Самородное золото — простое вещество
Способность одного элемента существовать в виде различных простых веществ, отличающихся по свойствам, называется аллотропией . Например, элемент кислород O имеет две аллотропные формы — кислород O 2 и озон O 3 с различным числом атомов в молекулах. Аллотропные формы элемента углерод C — алмаз и графит — отличаются строение их кристаллов. Существуют и другие причины аллотропии.
Сложные вещества часто называют химическими соединениями , например, оксид ртути(II) HgO (получается путем соединения атомов простых веществ — ртути Hg и кислорода O 2 ), бромид натрия (получается путем соединения атомов простых веществ — натрия Na и брома Br 2 ).
Итак, подытожим вышесказанное. Молекулы вещества бывают двух видов:
1. Простые – молекулы таких веществ состоят из атомов одного вида. В химических реакциях не могут разлагаться с образованием нескольких более простых веществ.
2. Сложные – молекулы таких веществ состоят из атомов разного вида. В химических реакциях могут разлагаться с образованием более простых веществ.
Различие понятий “химический элемент” и “простое вещество”
Отличить понятия “химический элемент” и “простое вещество” можно при сравнении свойств простых и сложных веществ. Например, простое вещество – кислород – бесцветный газ, необходимый для дыхания, поддерживающий горение. Мельчайшая частица простого вещества кислорода – молекула, которая состоит из двух атомов. Кислород входит также в состав оксида углерода (угарный газ) и воды. Однако, в состав воды и оксида углерода входит химически связанный кислород, который не обладает свойствами простого вещества, в частности он не может быть использован для дыхания. Рыбы, например, дышат не химически связанным кислородом, входящим в состав молекулы воды, а свободным, растворенным в ней. Поэтому, когда речь идет о составе каких – либо химических соединений, следует понимать, что в эти соединения входят не простые вещества, а атомы определенного вида, то есть соответствующие элементы.
При разложении сложных веществ, атомы могут выделяться в свободном состоянии и соединяясь, образовывать простые вещества. Простые вещества состоят из атомов одного элемента. Различие понятий «химический элемент» и «простое вещество» подтверждается и тем, что один и тот же элемент может образовывать несколько простых веществ. Например, атомы элемента кислорода могут образовать двухатомные молекулы кислорода и трехатомные – озона. Кислород и озон – совершенно различные простые вещества. Этим объясняется тот факт, что простых веществ известно гораздо больше, чем химических элементов.
Пользуясь понятием «химический элемент», можно дать такое определение простым и сложным веществам:
Простыми называют такие вещества, которые состоят из атомов одного химического элемента.
Сложными называют такие вещества, которые состоят из атомов разных химических элементов.
Отличие понятий «смесь» и «химическое соединение»
Сложные вещества часто называют химическими соединениями.
Попробуйте ответить на вопросы:
1.Чем отличаются по составу смеси от химических соединений?
2. Сопоставьте свойства смесей и химических соединений?
3. Какими способами можно разделить на составляющие компоненты смеси и химического соединения?
4. Можно ли судить по внешним признакам об образовании смеси и химического соединения?
Сравнительная характеристика смесей и химических
Источник
Как разделить неделимое? Элементарная частица
Довольно долго физики считали атом фундаментальной частицей. Но выдвинутая в 1911 г. Резерфордом гипотеза о планетарном строении атома подтолкнула науку к развитию ядерной физики. И вот неделимый атом уже состоит из ядра и электронов. Сегодня физике известно о десятках элементарных частиц, но посмотрев в школьные или университетские учебники вы узнаете только о четырёх: протоне, нейтроне, электроне и фотоне.
Атом намного сложнее, чем предполагали ранее. Ядро атома, если это не водород, состоит из набора протонов и нейтронов. Однако они отличаются лишь зарядом и небольшим различием массы, что позволило отнести их к одному классу нуклонов. В 1970 г. на ускорителе построенном в Стенфорде установили, что нуклоны это сложные (вот это поворот) составные частицы. Нуклоны состоят из трёх кварков, кварк-антикварка и глюонов. Три кварка — это основа ядра, у каждого кварка свои характеристики заряда, отсюда и следует заряд протона. В протоне один d-кварк (с зарядом -1/3) и два u-кварка (с зарядом +2/3). В сумме заряд протона получается равным единице. Нейтрон имеет два d и один u-кварк (в сумме 0). Фокус в том, что протон с нейтроном могут обмениваются друг с другом характеристиками. Для этого они испускают пи-мезоном (кварк-антикварк). Нейтрон становится протоном, а протон — нейтроном. Магия.
Вы явно слышали про ЦЕРН и Большой адронный коллайдер — один из самых дорогих экспериментов в истории. Главной целью для вкладывания денег в столь масштабную идею — это экспериментально рассмотреть стандартную модель, а в последствии найти её отклонения. Стандартная модель описывает три из четырёх фундаментальных взаимодействия: сильное, слабое и электромагнетизм. Сильное взаимодействие наблюдается в ядрах атомов. Слабое определяет механизм бета-распада. Электромагнетизм определяет взаимодействие заряженных объектов. Завершение стандартной модели связано с открытием бозона Хиггса, ведь без него все частицы не имели бы массы. Без бозона Хиггса не было понятно и отсутствие массы у фотона и глюона, но присутствие её у переносчиков слабого взаимодействия.
Теперь же дело за объединением стандартной модели и гравитации, описанной в общей теории относительности Эйнштейном, введении в физику антиматерии, а в последствии и переходу к «новой физике». БАК с этой задачей не справился, поэтому для этого понадобятся коллайдер побольше.
100 киллометровый ускоритель стоимостью 9 миллиардов евро, ухх. Ротенберг при виде таких цифр уже тёр бы ладошки. Однако задачи, поставленные перед будущим коллайдером, являются приоритетными для всего научного сообщества.
Знание об устройстве вещества это не единственное, что может дать нам изучение элементарных частиц. Все процессы во Вселенной протекают под их диктовку.
Наиболее стабильные частицы, называемые нейтрино, испускаются звёздами в результате термоядерного синтеза. Нейтрино сложно зафиксировать, но информация заложенная в этих частицах может дать представление о термоядерных реакциях на Солнце, что приближает людей к доступной энергии. Реликтовые нейтрино объяснят о ходе эволюции Вселенной и её формировании. Поскольку нейтрино чрезвычайно сложно поймать, то и эксперименты связанные с ним дело также весьма затратное.
Наука не всегда предсказуема, поэтому о результатах будущих исследований можно лишь гадать.
Источник
Урок 3 Бесплатно Атомы. Молекулы
Атомно-молекулярное учение в химии
Вы уже знакомы с молекулярным учением.
Оно было нужно учёным для объяснения физических явлений.
Основные положения этой теории говорят нам о том, что:
- все тела состоят из молекул
- молекулы находятся в непрерывном хаотичном движении
- молекулы взаимодействуют между собой через упругие столкновения
Однако эти постулаты не могли объяснить, каким образом при упругом столкновении образуются новые вещества.
Решил эту проблему великий русский учёный-энциклопедист Михаил Васильевич Ломоносов.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Михаил Васильевич Ломоносов (1711- 1765)– русский учёный-энциклопедист (естествоиспытатель, химик, физик, математик, астроном, металлург).
Основные его достижения в химии: создал первую лабораторию при академии наук, сформулировал закон сохранения массы веществ, разработал рецепты приготовления цветных стёкол.
Основал Московский Университет, который сейчас носит его имя.
В своей книге «Элементы математической химии» Ломоносов сформулировал основы атомно-молекулярного учения, а именно, он рассматривал каждую молекулу как уникальную комбинацию атомов и изменение этих комбинаций в ходе химических взаимодействий. Это именно те тезисы, которыми пользуются учёные до сих пор.
Однако, как и все теории, атомно-молекулярное учение было принято не сразу. В основном из-за того, что работать с такими объектами очень тяжело, ведь атомы и молекулы невозможно увидеть и убедиться в их существовании, а попытки измерения атомных масс часто были неверны.
Через полвека после Ломоносова известный английский ученый Джон Дальтон пошёл ещё дальше. Он утверждал, что атомы представляют собой мельчайшие частицы вещества, которые невозможно разделить на составные части или превратить друг в друга. По Дальтону, все атомы одного элемента имеют совершенно одинаковый вес и отличаются от атомов других элементов.
Тезисы Ломоносова и Дальтона в сочетании дали прочный фундамент для дальнейшего развития учения об атомах и молекулах.
Но лишь спустя около 50 лет после Дальтона все эти постулаты были официально признаны учёными того времени.
Основное содержание атомно-молекулярного учения можно представить следующими положениями.
1. Молекула – наименьшая часть вещества, сохраняющая его состав и химические свойства.
2. Молекулы состоят из атомов. Атомы одного элемента сходны друг с другом, но отличаются от атомов других химических элементов.
3. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотичном движении.
4. Молекулы разрушаются при химических явлениях и сохраняются при физических.
5. Атомы в химических реакциях не разрушаются. Новые вещества образуются в процессе химических реакций из тех атомов, из которых состояли исходные вещества.
Распространение атомно-молекулярного учения способствовало утверждению определений важнейших химических понятий, формированию и развитию единого химического языка, объяснению открытых законов и развитию теоретических исследований. Это позволяет говорить об огромной роли атомно-молекулярного учения в развитии химии.
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Масса атома. Атомная единица массы
Современная химия располагает данными о массах атомов химических элементов. Эти массы могут быть выражены в любых единицах массы: граммах, килограммах и т. п. Однако вследствие очень малой величины атомов значения их массы, выраженные в этих единицах, очень неудобны для использования. Например, вот массы атомов нескольких химических элементов:
Химический элемент
Масса атома, кг
Мы специально указали числа с одинаковым показателем степени, чтобы вы могли сравнить, насколько сильно отличаются массы атомов разных химических элементов.
Очевидно, что использовать эти значения неудобно.
Поэтому химики решили значения масс всех атомов сократить таким образом, чтобы полученные значения было легко использовать.
Осталось только определиться, что взять за основу.
В итоге за основу была принята масса атома углерода.
Именно углерод взяли по нескольким причинам. Главная из них в том, что углерод составляет основу всех органических соединений.
Если посмотреть на таблицу выше, то можно увидеть, что масса атома углерода в 12 раз больше массы атома водорода – самого легкого химического элемента.
Поэтому была принята атомная единица массы (сокращенно «а.е.м.»), равная 1/12 части массы атома углерода.
Иногда эту единицу называют «Дальтон» в честь ученого Джона Дальтона, который сделал огромный вклад в развитие атомно-молекулярного учения.
Если дополнить нашу таблицу значениями атомных единиц массы для тех же элементов, то сразу станет видно, что такие значения использовать намного удобнее:
Источник
Шаг за шагом
Молекулы и атомы
Если мы начнем дробить на мелкие кусочки какое-либо вещество, например сахар, то в итоге получим самый микроскопический кусочек этого вещества, называемый молекулой. Молекулу сахара, впрочем, как и любую другую, тоже можно разделить на составные части, но это уже будет не сахар. Для того чтобы сказанное стало несколько понятнее, представьте себя, что вам нужно город разделить на районы.
Самый маленький район, который вы сможете получить, будет один дом — «молекула» большого города. Можно, конечно, и дом разобрать на составные части: кирпичи, балки, бетонные плиты, листы кровельного железа, оконные рамы, двери. Но ведь никто не подумает сказать, что какая-нибудь из этих деталей представляет собой район города.
Подобно тому как дом состоит из отдельных деталей, молекула любого вещества образуется из еще более мелких частиц — атомов. В настоящее время известно более ста основных типов атомов, различные сочетания которых дают все многообразие окружающих нас веществ: воду и воздух, бумагу и нефть, зеленый лист дерева и кипящую сталь. Точно так же из нескольких основных строительных материалов создаются самые различные здания: заводы, гаражи, школы, больницы, небоскребы и одноэтажные коттеджи.
Только не подумайте, что можно руками или каким-нибудь инструментом разделить вещество на отдельные молекулы и тем более на атомы. Частицы эти настолько малы, что их не только нельзя взять в руки, но даже нельзя рассмотреть с помощью самых совершенных оптических приборов. О размерах молекулы дают представление такие цифры: в одной капле воды содержится около 1 500 000 000 000 000 000 000 молекул, каждая из которых во столько же раз меньше самой капли, во сколько раз эта капля меньше Черного моря. Что же касается атомов, то они во много раз меньше молекул.
Слово «атом» означает «неделимый». Это название утвердилось тогда, когда считали, что атом уже невозможно разделить на составные части. Но жизнь, как всегда, внесла свои поправки. В начале этого столетия было установлено, что сам «неделимый» атом также является сложной системой: в центре его находится так называемое ядро, которое, в свою очередь, состоит из множества различных частиц. Вокруг атомного ядра с огромными скоростями вращаются мельчайшие частицы — электроны. Количество электронов в атоме может быть различным: в самом простом атоме — атоме водорода — вокруг ядра вращается один электрон, в атоме алюминия их уже 13, а в атоме элемента менделеевий, в одном из самых сложных атомов — 101 электрон (лист 3).
Источник
