Простые и сложные химические вещества. Сохраняют ли свои свойства? Разложение воды электрическим током


Исходя из основных положений атомно-молекулярного учения, можно дать определения простого и сложного вещества .

Смеси - это то, что вы получаете, когда объединяете несколько соединений. В создании смеси не вовлечены никакие профсоюзные или химические реакции. Например, если вы пьете воду и смешиваете ее с ароматизатором, вы получаете освежающий напиток. Но молекулы действительно чередуются друг с другом; связи не произошло.

Молекула, группа из двух или более атомов, которые образуют наименьшую идентифицируемую единицу, в которой чистое вещество можно разделить и сохранить композицию и химические свойства этого вещества. Разделение образца вещества на постепенно более мелкие части не приводит к каким-либо изменениям ни по своему составу, ни по его химическим свойствам, пока не будут достигнуты части, состоящие из отдельных молекул. Дальнейшее подразделение вещества приводит к еще меньшим частям, которые обычно отличаются от исходного вещества в композиции и всегда отличаются от него по химическим свойствам.

Простыми веществами называются вещества, состоящие из атомов одного химического элемента.

Например:

O 2 , N 2 , S 8 .

Сложными веществами называются вещества, состоящие из атомов различных химических элементов.

Например:

Н 2 О, Н 2 SО 4 , CuCl 2 .

Следует заметить, что такое сложное вещество, как, например, вода Н 2 О, состоит не из водорода и кислорода (это названия простых веществ – водорода – Н 2 и кислорода – O 2), а из атомов элемента водорода – Н и атомов элемента кислорода – O.

На этом последнем этапе фрагментации нарушаются химические связи, удерживающие атомы в молекуле. Они могут быть связаны с атомами одного и того же элемента или с атомами разных элементов. Вещества, молекулы которых содержат разные типы атомов, называются соединениями.

Они могут даже образовываться одним атомом. Аргоновый элемент представляет собой молекулу атома. Другие молекулы могут состоять из двух атомов одного и того же элемента. Молекула кислорода образована двумя присоединенными атомами кислорода. Однако при определенных обстоятельствах три атома кислорода объединяются, образуя молекулу, называемую озоном. Молекулы воды очень просты. Они состоят из двух атомов водорода, связанных с атомом кислорода. Все молекулы воды одинаковы, но они отличаются от молекул любого другого вещества.

Некоторые химические элементы способны образовывать несколько простых веществ, отличающихся друг от друга по строению и свойствам. В настоящее время известно более 400 простых веществ. Так, элемент углерод образует простые вещества: графит, алмаз, карбин и фулерен . При сгорании каждого из этих веществ образуется только оксид углерода (IV) СО 2 . Это подтверждает то, что эти простые вещества состоят из атомов одного и того же элемента С углерода.

Молекула воды - это самая маленькая часть воды. Вы можете разделить его на более мелкие кусочки, но они больше не будут водой. Символы, которые ученые используют для представления молекул, называются химическими формулами. Некоторые молекулы, такие как пластик в трубке, содержат сотни или даже тысячи атомов углерода, водорода и хлора, прикрепленных в длинных извилистых цепях. Такие сложные молекулы называются полимерами. Они возможны, потому что атомы углерода способны образовывать очень устойчивые связи с другими атомами углерода.

Большинство молекул, которые составляют живые существа, сделаны из сложных полимеров. Когда атомы объединяются, образуя молекулы, они удерживаются вместе химическими связями. Эти связи образуются в результате обмена или обмена электронов между атомами. В объединение участвуют только электроны самого внешнего слоя. Различные атомы используют эти электроны для образования одного из трех различных типов связей: ионных связей, ковалентных связей или металлических связей.

Явление, при котором один и тот же элемент может образовать несколько простых веществ, называется аллотропией , а образуемые при этом простые вещества – аллотропными модификациями.

Примером аллотропных модификаций могут быть простые вещества – кислород О 2 и озон О 3 , образованные атомами одного и того же элемента – кислорода.

В ионных связях электроны переносятся от одного атома к другому. Когда натрий и хлор объединяются для образования хлорида натрия, натрий теряет электрон и заряжается положительно; Хлор берет этот электрон и отрицательно заряжен. Ионные связи трудно сломать. Ионные соединения обычно представляют собой твердые вещества с высокими температурами плавления.

В ковалентной связи электроны разделяются между двумя атомами. Когда два атома кислорода объединяются, образуя молекулу кислорода, они имеют четыре электрона, два от каждого атома кислорода. Другими примерами ковалентного присоединения являются вода и двуокись углерода. Ковалентные соединения обычно представляют собой жидкости или газы с низкой температурой плавления.

Явление аллотропии вызывается двумя причинами:

 различным числом атомов в молекуле, например, кислород О 2 и озон О 3 ,

 различным строением кристаллической решетки и образованием различных кристаллических форм, например, алмаз, графит, карбин и фулерен.

Способность вещества участвовать в тех или иных химических реакциях характеризует химические свойства вещества.

Атомы металла связаны между собой металлической связью. В этом типе объединения все атомы теряют электроны, которые плавают вокруг общего пула. Электроны в этом бассейне могут свободно перемещаться, поэтому металлы могут передавать тепло или электричество. Если часть металла нагревается, электроны быстро переносят тепло на другие части.

Вокруг них молекулы меняются и перестраивают свои атомы в химических реакциях с образованием новых молекул и новых соединений. Когда кислород, он проходит через химическое изменение внутри него и образует новое соединение, углекислый газ, который вы выдыхаете. Катализаторы представляют собой специальные типы молекул, которые ускоряют химические реакции, но на самом деле не меняются. Они используются, например, в каталитических конвертерах в автомобилях.

Химические явления (процессы) это процессы, в результате которых из одних веществ образуются другие вещества.

Если в результате протекания процесса химическая природа вещества не меняется, то такие процессы считаются физическими .

Примерами физических процессов традиционно считаются изменения агрегатного состояния вещества: плавление ионных кристаллов некоторых солей, плавление металлов, испарение воды и других жидкостей и т.д.

Взрыв спецэффектов - это химическая реакция, которая выделяет энергию. Пиротехнические эксперты хотят, чтобы каждый взрыв был уникальным, поэтому они используют разные типы и количество взрывчатых веществ. В каждой химической реакции некоторые связи между атомами разрушаются и становятся новыми. Энергия необходима, чтобы разорвать связь, но энергия выделяется при создании связи. В зависимости от количества и типа связей, разбитых и сделанных, реакция может принимать или давать энергию.

Когда автомобильный двигатель сжигает бензин, он выпускает вредные газы. Автомобили, оснащенные катализатором, превращают вредные газы в более безопасные газы. Когда они поступают в каталитический нейтрализатор, газы образуют временные связи с поверхностью катализатора. Это ставит их в тесный контакт друг с другом и позволяет создавать новые и более безопасные газы.

Следует заметить, что такой процесс, как растворение, считают физико-химическим , и, в данном случае, границы между химическими и физическими явлениями достаточно условны.

Принято различать чистые (химически чистые) вещества и смеси веществ.

Чистыми или индивидуальными веществами называют вещества, состоящие из частиц одного вида (содержащие одинаковые структурные единицы).

Ферменты являются катализаторами, обнаруженными в природе. Например, это ферменты дрожжей, которые вызывают рост хлебного теста. Когда дрожжи смешивают с теплой водой и сахаром, он начинает расти и образуются пузырьки углекислого газа. Когда смесь дрожжей добавляется в муку и воду, чтобы сделать тесто, тесто повышается. Отопление готовит хлеб и убивает дрожжи. Ученые используют химические уравнения, чтобы показать, как молекулы меняются в химической реакции.

Они ограничены типографской линией символов, которая может содержать индексы и надстрочные индексы. Эмпирическая формула соединения представляет собой очень простой тип химической формулы. Это самая простая цель для химических элементов, которые ее составляют. Например, вода всегда состоит из отношения водорода к атомам кислорода, и этиловый спирт или этанол всегда состоит из углерода, водорода и кислорода в соотношении. Однако это не определяет тип одной молекулы - например, диметиловый эфир имеет такие же пропорции, как этанол.

Примерами могут служить серебро (содержит только атомы серебра), серная кислота и оксид углерода (IV) (содержат только молекулы соответствующих веществ).

Чистые вещества характеризуются постоянством физических свойств, например, температурой плавления (Т пл) и температурой кипения (Т кип).

Вещество не является чистым, если содержит какое-либо количество одного или нескольких других веществ – примесей.

Молекулы с одним и тем же атомом в разных устройствах называются изомерами. К тому же углеводы, например, имеют одинаковую пропорцию, но разные общие числа атомов в молекуле. Молекулярная формула отражает точное число атомов, которые составляют молекулу и, таким образом, характеризует различные молекулы. Однако разные изомеры могут иметь один и тот же атомный состав, в то время как они являются различными молекулами.

Эмпирическая формула часто совпадает с молекулярной формулой, но не всегда. Для твердых тел в сети термин формула используется в стехиометрических расчетах. Для молекул со сложной трехмерной структурой, особенно с атомами, связанными с четырьмя различными заместителями, простая молекулярная формула или даже полуструктурная химическая формула могут быть недостаточными для полного определения молекулы. В этом случае может понадобиться графический тип формулы, называемой структурной формулой. Структурные формулы могут быть представлены в свою очередь с одномерным химическим названием, но такая химическая номенклатура требует много слов и терминов, которые не являются частью химических формул.

Если система образована смешиванием нескольких чистых веществ, причем их свойства при этом не изменились и ее можно разделить с помощью физических методов на исходные вещества, то такая система называется смесью . Почва, морская вода, воздух – все это примеры различных смесей. Вещества, входящие в состав смеси, называются компонентами . Содержание компонентов в смеси может меняться в широких пределах.

Многие смеси могут быть разделены на составные части – компоненты – на основании различия их физических свойств. Среди большого числа методов, используемых для разделения и очистки веществ, можно назвать:

 фильтрование,

 отстаивание с последующей декантацией,

 разделение с помощью делительной воронки,

 центрифугирование,

 выпаривание,

 кристаллизация,

 перегонка (в том числе фракционная перегонка),

 хроматография,

 возгонка и другие.

Следует заметить, что на практике вещества, называемые «чистыми», являются таковыми лишь условно. Очистка веществ представляет сложную задачу и получение абсолютно чистых веществ, содержащих структурные единицы только одного вида, практически невозможно.