Химията е невероятна и, разбира се, объркваща наука. По някаква причина се свързва с ярки експерименти, цветни епруветки и гъсти облаци пара. Но малко хора се замислят откъде идва тази „магия“. Всъщност нито една реакция не протича без образуването на съединения между атомите на реагентите. Освен това тези „джъмпери“ понякога се срещат в прости елементи. Те влияят върху способността на веществата да реагират и обясняват някои от техните физични свойства.
Какви видове химични връзки има и как те влияят на съединенията?
Теория
Трябва да започнем с най-простите неща. химическа връзкае взаимодействие, при което атомите на веществата се комбинират и образуват по-сложни вещества. Грешка е да се смята, че това е характерно само за съединения като соли, киселини и основи - дори прости вещества, чиито молекули се състоят от два атома, имат тези "мостове", ако така може да се нарече връзка. Между другото, важно е да запомните, че само атоми с различни заряди могат да се обединяват (това са основите на физиката: еднакво заредените частици се отблъскват, а противоположните се привличат), така че в сложните вещества винаги ще има катион (йон с положителен заряд) и анион ( отрицателна частица), а самата връзка винаги ще бъде неутрална.
Сега нека се опитаме да разберем как възниква образуването на химична връзка.
Механизъм на образование
Всяко вещество има определен брой електрони, разпределени в енергийните слоеве. Най-уязвим е външният слой, който обикновено съдържа най-малко количество от тези частици. Можете да разберете техния брой, като погледнете номера на групата (реда с числа от едно до осем в горната част на периодичната таблица), в която се намира химичният елемент, а броят на енергийните слоеве е равен на номера на периода ( от едно до седем, вертикалната линия вляво от елементите).
В идеалния случай във външния енергиен слой има осем електрона. Ако няма достатъчно от тях, атомът се опитва да ги грабне от друга частица. Именно в процеса на подбор на електроните, необходими за завършване на външния енергиен слой, се образуват химическите връзки на веществата. Техният брой може да варира и зависи от броя на валентните или несдвоените частици (за да разберете колко има в един атом, трябва да го съставите електронна формула). Броят на електроните, които нямат двойка, ще бъде равен на броя на образуваните връзки.
Още малко за видовете
Видовете химични връзки, образувани по време на реакции или просто в молекула на вещество, зависят изцяло от самия елемент. Има три вида „мостове“ между атомите: йонни, метални и ковалентни. Последният от своя страна се дели на полярен и неполярен.
За да разберат с каква връзка са свързани атомите, те използват един вид правило: ако елементите са от дясната и лявата страна на масата (т.е. те са метал и неметал, например NaCl), тогава тяхната връзка е отличен пример за йонна връзка. Два неметала образуват ковалентна полярна връзка (HCl), а два атома от едно и също вещество, комбинирайки се в една молекула, образуват ковалентна неполярна връзка (Cl 2, O 2). Горните видове химични връзки не са подходящи за вещества, състоящи се от метали - там се срещат само метални връзки.
Ковалентно взаимодействие
Както бе споменато по-рано, видовете химични връзки имат определен ефект върху веществата. Например, ковалентен "мост" е много нестабилен, поради което връзките с него лесно се разрушават от най-малкото външно въздействие, например нагряване. Вярно, това само се отнася молекулярни вещества. Тези, които имат немолекулна структура, са практически неразрушими (идеален пример е диамантен кристал - комбинация от въглеродни атоми).
Да се върнем към полярните и неполярните ковалентни връзки. С неполярните всичко е просто - електроните, между които се образува „мост“, са на еднакво разстояние от атомите. Но във втория случай те се изместват към един от елементите. Победител в „дърпането на въже“ ще бъде веществото, чиято електроотрицателност (способност да привлича електрони) е по-висока. Определя се с помощта на специални таблици и колкото по-голяма е разликата в тази стойност между два елемента, толкова по-полярна ще бъде връзката между тях. Вярно е, че единственото нещо, за което знанието за електроотрицателността на елементите може да бъде полезно, е определянето на катион (положителен заряд - вещество, в което тази стойност ще бъде по-малка) и анион (отрицателна частица с по-добра способност за привличане електрони).
Йонна връзка
Не всички видове химически връзки са подходящи за свързване на метал и неметал. Както бе споменато по-горе, ако разликата в електроотрицателността на елементите е огромна (а това се случва, когато те са разположени в противоположни части на масата), между тях се образува йонна връзка. В този случай валентните електрони се преместват от атом с по-ниска електроотрицателност към атом с по-висока, образувайки анион и катион. Най-яркият пример за такава връзка е свързването на халоген и метал, например AlCl2 или HF.
метална връзка
С металите е още по-лесно. Горните видове химични връзки са им чужди, защото имат свои собствени. Той може да свързва както атоми на едно и също вещество (Li 2), така и различни (AlCr 2), като във втория случай се образуват сплави. Ако говорим за физически свойства, тогава металите съчетават пластичност и здравина, тоест те не се срутват при най-малкото въздействие, а просто променят формата си.
Междумолекулна връзка
Между другото, химическите връзки съществуват и в молекулите. Те се наричат междумолекулни. Най-често срещаният тип е водородна връзка, при която водороден атом заема електрони от елемент с висока електроотрицателност (водна молекула, например).
ЛАБОРАТОРНА РАБОТА
Цел на работата– запознаване с най-важните класове неорганични съединения: оксиди, хидроксиди, соли, методи за тяхното получаване и свойства.
ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТ
Към днешна дата са известни около 300 хиляди неорганични съединения. Те могат да бъдат разделени на три важни класа: оксиди, хидроксиди и соли.
ОКСИДИТЕ – продукти от съединяването на елементи с кислород.
Оксидите могат да бъдат получени чрез взаимодействие на елемент с кислород:
2Mg + O 2 = MgO,
4P + 5O 2 = 2 P 2 O 5
или реакцията на разлагане на сложно вещество:
CaCO 3 = CaO + CO 2,
2 Zn(NO 3) 2 = 2 ZnO + 4 NO 2 + O 2.
Има солеобразуващи и несолеобразуващи оксиди, както и пероксиди.
Солеобразуващи оксиди разделени на основни, киселинни и амфотерни.
Основни оксидиобразуват алкални метали (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), алкалоземни метали (Mg, Ca, Sr, Ba) и метали с променливи степени на окисление, разположени във вторични подгрупи на PTM в техните най-ниски степени на окисление +1, +2 (например: Zn, Cd, Hg, Cr, Mn и др.). Техните хидроксиди са основи.
Силно водоразтворими основи алкални металисе наричат алкали. Те могат да бъдат получени чрез разтваряне на съответните оксиди във вода, например:
Na 2 O + H 2 O = 2NaOH
Хидроксиди (основи) на алкалоземни метали (Mg, Ca, Sr, Ba) също се образуват, когато съответните оксиди се разтварят във вода; но всички те, с изключение на бариевия хидроксид Ba (OH) 2, са слабо или слабо разтворими.
Основните оксиди реагират с киселинни оксиди и киселини, за да образуват соли:
CaO + CO 2 \u003d CaCO 3;
CuO + 2 HCl = CuCl 2 + H 2 O.
Киселинни оксидиобразуват неметали (B, C, N, P, S, Cl и др.), както и метали с променливи степени на окисление, разположени във вторични подгрупи на PTM, в техните по-високи степениокисление +5, +6, +7 (например: V, Cr, Mn и др.).
Киселинните оксидни хидрати са киселини, които могат да бъдат получени чрез взаимодействие на киселинни оксиди с вода:
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
Киселинните оксиди реагират с основни оксиди и основи:
SO 2 + Na 2 O = Na 2 SO 3;
N 2 O 5 + 2 NaOH = 2 NaNO 3 + H 2 O.
Амфотерни оксидиобразуват метали от основните подгрупи на PTM (например: Al 3+, Sn 2+, Pb 2+ и др.) и метали с променливи степени на окисление, разположени във вторични подгрупи на PTM, в средни степени на окисление +3, +4 (Cr, Mn и др.). Техните хидроксиди (хидрати) проявяват както основни, така и киселинни свойства. Амфотерните оксиди реагират както с киселини, така и с основи:
Cr2O3 + 6 HCl = 2 CrCl3 + 3 H2O;
Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaCrO 2 + H 2 O
. Несолеобразуващи оксиди малко (например CO, NO, N 2 O), те не образуват соли нито с киселини, нито с основи.
Пероксиди - производни на водороден пероксид (H 2 O 2). Пероксиди на алкални метали (Li, Na, K, Rb, Cs) и алкалоземни метали (Ca, Sr, Ba) са соли на водороден прекис. В тях кислородните атоми са свързани помежду си ковалентна връзка(например K 2 O 2: K– O – O – K) и лесно се разлагат с елиминирането на атомарния кислород, следователно пероксидите са силни окислители
ХИДРОКСИДИ –продукти, комбиниращи очевидни хидроксиди (основи), киселинни оксиди с вода. Има основни хидроксиди (киселини) и амфотерни хидроксиди (амфолити).
Основни хидроксиди (бази)в разтвор се дисоциира на метални йони и хидроксидни йони:
NaOH ↔ Na + + OH ‾ .
Киселинността на основата се определя от броя на хидроксидните йони OH‾, които се наричат функционални групиоснования. Въз основа на броя на функционалните групи се разграничават еднокиселинни (например: NaOH), двукиселинни (например: Ca(OH) 2), трикиселинни (например: Al(OH) 3) основи.
Поликиселинните бази се дисоциират стъпаловидно:
Ca(OH) 2 ↔ (CaOH) + + OH ‾, (CaOH) + ↔ Ca 2+ + OH ‾.
Водните разтвори на силно разтворими основи (алкали) променят цвета на индикаторите . В алкални разтвори виолетовият лакмус става син, безцветният фенолфталеин става пурпурен, а метилоранжът става жълт.
Основите реагират с киселини, за да образуват соли и вода:
NaOH + HCl = NaCl + H2O.
Ако основата и киселината се вземат в еквимоларни съотношения, тогава средата става неутрална и тази реакция се нарича реакция на неутрализация.
Много водонеразтворими основи се разлагат при нагряване:
Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O.
Алкалите се получават чрез разтваряне на оксиди във вода:
K 2 O + H 2 O = 2 KOH.
Водонеразтворимите основи могат да бъдат получени чрез действието на алкали върху разтворими метални соли:
CuSO 4 + 2 NaOH = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4.
Киселинните хидроксиди (киселини) се дисоциират на водородни йони H + (по-точно хидрониеви йони H 3 O +) и киселинен остатък:
HCl ↔ H + + Cl ‾ .
Основността на киселината се определя от броя на водородните йони, които се наричат функционални групи за киселината, например: HCl е едноосновна, H 2 SO 4 е двуосновна, H 3 PO 4 е триосновна.
Многоосновните киселини се дисоциират стъпаловидно:
H 2 SO 3 ↔ H + + HSO 3 ‾ ; HSO 3 ‾ ↔ H + + SO 3 ‾ .
Има безкислородни киселини(HCl, HI, H2S, HCN и др.) и кислородсъдържащи (HNO3, H2SO4, H2SO3, H3PO4 и др.).
В киселинни разтвори лакмусът става червен, метилоранжът става розов, фенолфталеинът остава безцветен.
Киселините се получават чрез разтваряне на киселинни оксиди във вода:
P 2 O 5 + 3 H 2 O = 2 H 3 PO 4
или чрез реакция на обмен на сол с киселина:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3 H 2 SO 4 = 3 CaSO 4 + 2 H 3 PO 4.
Амфотерни хидроксиди(А mpholytes)са хидроксиди, които показват както основни, така и киселинни свойства в реакции. Те включват Be (OH) 2, Al (OH) 3, Zn(OH) 2, Cr(OH) 3 и др. Амфотерните хидроксиди реагират с основи като киселини, с киселини като основи:
Cr(OH)3 + 3 HCl = CrCl3 + 3 H2O;
Cr(OH) 3 + 3 NaOH = Na 3.
При дисоциация солите образуват метални йони (катиони) (или амониев йон NH 4 +) и йони (аниони) на киселинни остатъци:
Na 2 SO 4 ↔ 2 Na + + SO 4 2 ‾ ,
NH 4 NO 3 ↔ NH 4 + + NO 3 ‾.
Има средни, киселинни и основни соли.
Средни солимогат да се разглеждат като продукти на пълно заместване на водородни атоми в киселина с метални атоми или хидроксо групи на основата с киселинни остатъци: NaCl, K 2 SO 4, AlPO 4.
H 2 SO 4 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 + 2H 2 O
KOH + HNO3 = KNO3 + H2O
Средните соли се дисоциират на метални катиони и аниони на киселинни остатъци:
AlPO 4 ↔ Al 3+ + PO 4 3 ‾.
Киселинни соли(хидросоли) са продукти на непълно заместване на водородни атоми на многоосновни киселини с метални атоми: NaHSO 4, Al (H 2 PO 4) 3, KHCO 3^
H 2 SO 4 + NaOH = NaHSO 4 + H 2 O
Дисоциацията на кисела сол се изразява с уравнението:
Al(H 2 PO 4) 3 ↔ Al 3+ + 3 (H 2 PO 4) ‾.
Анионът (H 2 PO 4) ‾ претърпява допълнителна дисоциация в малка степен.
силни солиоснова(хидроксо соли) са продукти на непълно заместване на хидроксо групи на поликиселинна основа с киселинни остатъци: AlOHSO 4, MgOHCl, (CuOH) 2 SO 4.
Mg(OH) 2 + HCI = MgOHCI + H 2 O
Дисоциацията на основна сол се изразява с уравнението:
AlOHSO 4 ↔ (AlOH) 2 + + SO 4 2‾.
Катионът (AlOH) 2+ претърпява допълнителна дисоциация в малка степен.
Средни солиможе да се получи по много начини:
съединение на метал и неметал: 2 Na + Cl 2 = 2 NaCl;
комбинация от основни и киселинни оксиди: CaO + CO 2 = CaCO 3 ;
изместване на водород или по-малко активен метал от активен метал:
Zn + 2 HCl = H 2 + ZnCl 2,
Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu;
реакция на неутрализация: NaOH + HCl = NaCl + H 2 O;
обменна реакция: Ba(NO 3) 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 + 2 NaNO 3 и др.
Киселинни солиможе да се получи в кисела среда:
NaOH + H2SO4 (излишък) = NaHS04 + H2O;
Na 3 PO 4 + 2 H 3 PO 4 (излишък) = 3 NaH 2 PO 4.
Основни соли може да се получи на алкална среда:
H 2 SO 4 + 2 Cu(OH) 2 (излишък) = (CuOH) 2 SO 4 + Na 2 SO 4,
2 CuSO 4 + 2 NaOH (дефицит) = (CuOH) 2 SO 4 + Na 2 SO 4
Киселинните соли с излишък от алкални и основни соли с излишък от киселина се превръщат в средни соли: NaHSO 4 + NaOH (излишък) = Na 2 SO 4 + H 2 O,
(CuOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4 (излишък) = 2 CuSO 4 + 2 H 2 O.
Много метали се характеризират със сложни съединения, които се дисоциират в разтвор като силни електролити, образувайки стабилни комплексни йони:
CuSO 4 + 8NH 4 OH (излишък) = (OH) 2 + SO 4 + 8 H 2 O.
Степента на дисоциация на сложните съединения е незначителна:
(OH) 2 ↔ 2+ + 2 OH ‾
SO 4 ↔ 2+ + SO 4 2‾
Комплексните съединения на много d-метали са оцветени, което им позволява да се използват в аналитичната практика за откриване на метални йони.
Съществуват и двойни соли, образувани от различни метали и един киселинен остатък (KAl(SO 4) 2) и смесени соли, образувани от един метал и различни киселинни остатъци (CaClOCl).
основни или киселинни.
ПРАКТИЧЕСКА ЧАСТ
ПОЛУЧАВАНЕ И СВОЙСТВА НА ОКСИДИТЕ
Химичните съединения и свързаните с тях по природа фази в металните сплави са разнообразни. Характеристики химични съединения:
1. Кристалната решетка е различна от решетките на компонентите, които образуват съединението. Атомите са подредени по подреден начин. Химичните съединения имат непрекъсната кристална решетка (фиг. 7).
2. Съединението винаги поддържа просто многократно съотношение на компонентите, което им позволява да бъдат изразени с формулата: A n B m, A и B компоненти; n и m са прости числа.
3. Свойствата на едно съединение рядко се различават от свойствата на съставните му компоненти. Cu - HB35; Al - HB20; CuAl 2 - HB400.
4. Температурата на топене (дисоциация) е постоянна.
5. Образуването на химично съединение е придружено от значителен топлинен ефект.
Химичните съединения се образуват между компоненти, които имат голяма разлика в електронната структура на атомите и кристалните решетки.
Фигура 7. Кристални решетки: a, b - съединение NaCl, c съединение Cu2MnSn (клетката се състои от 8 атома мед, 4 атома манган и 4 атома калай)
Пример за типични химични съединения с нормална валентност са Mg съединения с елементи от IV-VI групи на периодичната система: Mg 2 Sn, Mg 2 Pb, Mg 2 P 2, Mg 2 Sb 2, Mg 3 Bi 2, MgS и др. Съединенията на някои метали с други се наричат интерметални съединения. Химическата връзка в интерметалните съединения често е метална.
Голям брой химични съединения, образувани в метални сплави, се различават по някои характеристики от типичните химични съединения, тъй като не се подчиняват на законите на валентността и нямат постоянен състав. Нека разгледаме най-важните химични съединения, образувани в сплавите.
Фази на изпълнение
Преходните метали (Fe, Mn, Cr, Mo, Ti, V, W и др.) се образуват с неметали C, N, Nсъединения: карбиди (с СЪС), нитриди (с н), бориди (с IN), хидриди (с з). Те често се наричат фази на изпълнение.
Фазите на изпълнение имат формулата:
М 4 х(Fe 4 N, Mn 4 N и др.),
М 2 х(W 2 C, Mo 2 C, Fe 2 N, Cr 2 N и др.),
MX(WC, TiC, VC, NbC, TiN, VN и др.).
Кристалната структура на интерстициалните фази се определя от отношението атомни радиусинеметални (Rx) и метални (Rm).
Ако Rх/Rм< 0,59, то атомы металла в этих фазах расположены по типу одной из простых кристаллических решеток: кубической (К8, К12) и гексагональной (Г12), в которую внедряются атомы неметалла, занимая в ней определенные поры.
Интерстициалните фази са фази с променлив състав и съответните формули (химични) обикновено характеризират максималното съдържание на метали в тях.
Интерстициалните фази имат висока електропроводимост, точка на топене и висока твърдост.
Интерстициалните фази имат кристална решетка, различна от тази на металния разтворител.
Въз основа на фазите на изпълнение е лесно да се формира изваждане твърди разтвори(VC, TiC, ZrC, NbC), някои от атомите в местата на решетката липсват.
Електронни връзки.
Тези съединения се образуват между едновалентни (Cu, Ag, Au, Li, Na) метали или метали от преходната група (Mn, Fe, Co и др.), от една страна, и с прости метали с валентност от 2 до 5 (Be , Mg , Zn, Cd, Al и т.н.), от друга страна.
Съединенията от този тип (дефинирани от английския физик на металите Хюм - Ротери) се характеризират с определено съотношение на валентните електрони към броя на атомите: 3/2; 21/13; 7/4; Всяко съотношение съответства на определена кристална решетка.
При съотношение 3/2 се образува bcc решетка (означена? - фаза) (CuBe, CuZn, Cu 3 Al, Cu 5 Sn, CoAl, FeAl).
При 21/13 те имат сложна кубична решетка (52 атома на клетка) - ? - фаза (Cu 5 Zn 8, Cu 31 Sn 8, Cu 9 Al 4, Cu 31 Si 8).
При 7/4 има плътно опакована шестоъгълна решетка, означена с? - фаза (CuZn 3, CuCd 3, Cu 3 Si, Cu 3 Sn, Au 3 Sn, Cu 5 Al 3).
Електронни съединения се намират в много технически сплави - Cu и Zn, Cu и Sn (калай), Fe и Al, Cu и Si и др. Обикновено в системата се наблюдават и трите фази (?, ?, ?).
Електронните съединения имат определено съотношение на атомите, кристалната решетка се различава от решетките на компонентите - това са признаци на химикал. връзки. Съединенията обаче нямат подредено разположение на атомите. При понижаване на температурата (след нагряване) се получава частично подреждане, но не и пълно. Електронните съединения се образуват с компонентите, които изграждат твърди разтвори в широк диапазон от концентрации.
По този начин този тип съединение трябва да се счита за междинно между химичните съединения и твърдите разтвори.
Таблица No1 - Електронни връзки
Лавесови фази
Имайте формула AB 2 , се формират със съотношението на атомните диаметри на компонентите д А /Д IN = 1,2 (обикновено 1,1-1,6). Фазите на Laves имат hcp хексагонална решетка (MgZn 2 и MgNi 2, BaMg 2, MoBe 2, TiMn 2) или fcc (MgCu 2, AgBe 2, Ca Al 2, TiBe 2, TiCr 2). Тези фази се срещат като укрепващи интерметални фази във високотемпературни сплави.
Когато изучавате материала в предишните параграфи, вече сте се запознали с някои вещества. Например, молекула водороден газ се състои от два атома химичен елементводород –
Простите вещества са вещества, които съдържат атоми от един и същи вид
Познатите ви прости вещества включват: кислород, графит, сяра, азот, всички метали: желязо, мед, алуминий, злато и др. Сярата се състои само от атоми на химичния елемент сяра, докато графитът се състои от атоми на химичния елемент въглерод. Необходимо е ясно да се разграничат понятията "химичен елемент"И "проста работа".
Например диамантът и въглеродът не са едно и също нещо.
Въглеродът е химичен елемент, а диамантът е просто вещество, образувано от химичния елемент въглерод. В този случай химичният елемент (въглерод) и простото вещество (диамант) се наричат по различен начин.
Често химическият елемент и съответното му просто вещество се наричат еднакви. Например, елементът кислород съответства на просто вещество - кислород. Необходимо е да се научим да различаваме къде говорим за елемент и къде за вещество! Например, когато казват, че кислородът е част от водата, говорим за елемента кислород. Когато казват, че кислородът е газ, необходим за дишането, говорим за простото вещество кислород. Простите вещества на химичните елементи се разделят на две групи - метали и неметали.
Метали и неметаликоренно различни в своите физични свойства. Всички метали при нормални условия твърди вещества, изключение е живак - единственият течен метал.
Металите са непрозрачни и имат характерен метален блясък. Металите са пластични, провеждат топлина добре и електричество.Неметалите не са подобни един на друг по физични свойства. И така, водородът, кислородът, азотът са газове, силицийът, сярата, фосфорът са твърди вещества. Единственият течен неметал - бром - е кафяво-червена течност.Ако начертаете конвенционална линия от химичния елемент бор до химичния елемент астат, тогава в дългата версия
В периодичната система неметалните елементи са разположени над линията, а под нея са метал. В кратката версия на периодичната таблица има неметални елементи под тази линия, както и метални и неметални елементи над нея. Това означава, че е по-удобно да се определи дали даден елемент е метален или неметален, като се използва дългата версия на периодичната таблица.
Това разделение е условно, тъй като всички елементи по един или друг начин показват както метални, така и неметални свойства, но в повечето случаи това разпределение отговаря на действителността.
Сложни вещества и тяхната класификация
Ако съставът на простите вещества включва атоми само от един вид, лесно е да се досетите, че съставът на сложните вещества ще включва няколко вида различни атоми, поне два. Пример за сложно вещество е водата; знаете нейната химична формула - H2O.
Молекулите на водата са изградени от два вида атоми: водород и кислород.
Сложни вещества- вещества, съдържащи различни видове атоми
Нека проведем следния експеримент.Смесете сяра и цинк на прах. Поставете сместа върху метален лист и я подпалете с дървена горелка. Сместа се запалва и бързо изгаря с ярък пламък. След завършване химическа реакцияобразува се ново вещество, което включва атоми сяра и цинк. Свойствата на това вещество са напълно различни от свойствата на изходните вещества - сяра и цинк.
Сложните вещества обикновено се разделят на две групи: Не органична материяи техните производни и органични вещества и техните производни.Например каменната сол е неорганично вещество, а съдържащото се в картофите нишесте е органично вещество.
Видове структура на веществата
Въз основа на вида на частиците, които изграждат веществата, веществата се разделят на вещества молекулно и не молекулярна структура. Веществото може да съдържа различни структурни частици, като атоми, молекули, йони.Следователно има три вида вещества: вещества с атомна, йонна и молекулярна структура. вещества различни видовесградите ще имат различни свойства.
Вещества с атомна структура
Пример за вещества с атомна структура са вещества, образувани от елемента въглерод: графит и диамант. Тези вещества съдържат само въглеродни атоми, но свойствата на тези вещества са много различни. Графит– крехко, лесно ексфолиращо вещество със сиво-черен цвят. Диамант– прозрачен, един от най-твърдите минерали на планетата. Защо веществата, състоящи се от един и същ тип атоми, имат различни свойства? Всичко е свързано със структурата на тези вещества. Въглеродните атоми в графита и диаманта се свързват по различни начини. Веществата с атомна структура имат високи точки на кипене и топене, обикновено са неразтворими във вода и нелетливи. Кристална решетка - спомагателен геометричен образ, въведен за анализ на структурата на кристала
Вещества с молекулярна структура- това са почти всички течности и повечето газообразни вещества. Съществуват и кристални вещества, чиято кристална решетка включва молекули. Водата е вещество с молекулярна структура. Ледът също има молекулярна структура, но за разлика от течна вода, има кристална решетка, където всички молекули са строго подредени. Веществата с молекулярна структура имат ниски точки на кипене и топене, обикновено са крехки и не провеждат електричество.
Вещества с йонна структура
Веществата с йонна структура са твърди кристални вещества. Пример за йонно съставно вещество е трапезната сол. Химичната му формула е NaCl. Както виждаме, NaCl се състои от йони Na+ и Cl⎺,редуващи се в определени места (възли) на кристалната решетка. Веществата с йонна структура имат високи точки на топене и кипене, крехки са, обикновено са силно разтворими във вода и не провеждат електрически ток. Не трябва да се бъркат понятията „атом“, „химичен елемент“ и „просто вещество“.
- "Атом"– специфично понятие, тъй като атомите наистина съществуват.
- "Химичен елемент"– това е събирателно, абстрактно понятие; В природата химическият елемент съществува под формата на свободни или химически свързани атоми, тоест прости и сложни вещества.
Имената на химичните елементи и съответните прости вещества в повечето случаи са еднакви.Когато говорим за материал или компонент на смес - например колба е пълна с хлорен газ, воден разтворбром, нека вземем парче фосфор - говорим за просто вещество. Ако кажем, че атомът на хлора съдържа 17 електрона, веществото съдържа фосфор, молекулата се състои от два атома бром, тогава имаме предвид химичен елемент.
Необходимо е да се прави разлика между свойствата (характеристиките) на просто вещество (колекция от частици) и свойствата (характеристиките) на химичен елемент (изолиран атом от определен тип), вижте таблицата по-долу:
Сложните вещества трябва да се разграничават от смеси, които също се състоят от различни елементи. Количественото съотношение на компонентите на сместа може да бъде променливо, но химичните съединения имат постоянен състав. Например, в чаша чай можете да добавите една лъжица захар или няколко, и молекули захароза С12Н22О11съдържа точно 12 въглеродни атома, 22 водородни атома и 11 кислородни атома.
По този начин съставът на съединенията може да бъде описан с едно химична формула, и състава никаква смес.Компонентите на сместа запазват своите физически и Химични свойства. Например, ако смесите железен прах със сяра, се образува смес от две вещества.
И сярата, и желязото в тази смес запазват свойствата си: желязото се привлича от магнит, а сярата не се намокря от вода и плува по повърхността му.Ако сярата и желязото реагират помежду си, се образува ново съединение с формулата FeS, който няма свойства нито на желязо, нито на сяра, но има набор от свои собствени свойства. Във връзка FeSжелязото и сярата са свързани едно с друго и е невъзможно да се разделят с помощта на методите, използвани за разделяне на смеси.
Изводи от статия по темата Прости и сложни вещества
- Прости вещества- вещества, които съдържат атоми от един и същи вид
- Простите вещества се делят на метали и неметали
- Сложните вещества са вещества, които съдържат атоми от различни видове.
- Сложните вещества се делят на органични и неорганични
- Има вещества с атомна, молекулна и йонна структура, техните свойства са различни
- Кристална клетка– въведено спомагателно геометрично изображение за анализ на кристалната структура
