Kemija je nevjerojatna i, mora se priznati, zbunjujuća znanost. Iz nekog razloga, povezuje se sa svijetlim eksperimentima, šarenim epruvetama i gustim oblacima pare. Ali malo ljudi razmišlja o tome odakle dolazi ta "magija". Zapravo, niti jedna reakcija se ne odvija bez stvaranja spojeva između atoma reaktanata. Štoviše, ti se "skakači" ponekad nalaze u jednostavnim elementima. Oni utječu na sposobnost tvari da reagira i objašnjavaju neka njihova fizikalna svojstva.
Koje vrste kemijskih veza postoje i kako one utječu na spojeve?
Teorija
Moramo početi od najjednostavnijih stvari. Kemijska veza je interakcija u kojoj se atomi tvari spajaju i tvore složenije tvari. Pogrešno je vjerovati da je to karakteristično samo za spojeve kao što su soli, kiseline i baze - čak i jednostavne tvari čije se molekule sastoje od dva atoma imaju te "mostove", ako se tako može nazvati veza. Usput, važno je zapamtiti da se samo atomi s različitim nabojem mogu ujediniti (to su osnove fizike: jednako nabijene čestice se odbijaju, a suprotne privlače), tako da će u složenim tvarima uvijek postojati kation (ion s pozitivan naboj) i anion ( negativna čestica), a sama veza će uvijek biti neutralna.
Pokušajmo sada razumjeti kako nastaje kemijska veza.
Obrazovni mehanizam
Svaka tvar ima određeni broj elektrona raspoređenih po energetskim slojevima. Najosjetljiviji je vanjski sloj, koji obično sadrži najmanju količinu ovih čestica. Njihov broj možete saznati gledajući broj skupine (linija s brojevima od jedan do osam na vrhu periodnog sustava) u kojoj se nalazi kemijski element, a broj energetskih slojeva jednak je broju perioda ( od jedan do sedam, okomita crta lijevo od elemenata).
Idealno, postoji osam elektrona u vanjskom energetskom sloju. Ako ih nema dovoljno, atom ih pokušava zgrabiti iz druge čestice. U procesu odabira elektrona potrebnih za dovršenje vanjskog energetskog sloja nastaju kemijske veze tvari. Njihov broj može varirati i ovisi o broju valentnih ili nesparenih čestica (da biste saznali koliko ih ima u atomu, morate ga sastaviti elektronska formula). Broj elektrona koji nemaju par bit će jednak broju stvorenih veza.
Još malo o vrstama
Vrste kemijskih veza koje nastaju tijekom reakcija ili jednostavno u molekuli tvari u potpunosti ovise o samom elementu. Postoje tri vrste "mostova" između atoma: ionski, metalni i kovalentni. Potonji je pak podijeljen na polarne i nepolarne.
Da bi razumjeli kojom su vezom atomi povezani, koriste se svojevrsnim pravilom: ako su elementi na desnoj i lijevoj strani tablice (odnosno, radi se o metalu i nemetalu, npr. NaCl), tada je njihova povezanost izvrstan primjer ionske veze. Dva nemetala tvore kovalentnu polarnu vezu (HCl), a dva atoma iste tvari, spajajući se u jednu molekulu, tvore kovalentnu nepolarnu vezu (Cl 2, O 2). Gore navedene vrste kemijskih veza nisu prikladne za tvari koje se sastoje od metala - tamo se nalaze samo metalne veze.
Kovalentna interakcija
Kao što je ranije spomenuto, vrste kemijskih veza imaju određeni učinak na tvari. Na primjer, kovalentni "most" je vrlo nestabilan, zbog čega se veze s njim lako uništavaju najmanjim vanjskim utjecajem, na primjer, zagrijavanjem. Istina, ovo se samo tiče molekularne tvari. Oni koji imaju nemolekularnu strukturu praktički su neuništivi (idealan primjer je kristal dijamanta – spoj ugljikovih atoma).
Vratimo se polarnim i nepolarnim kovalentnim vezama. S nepolarnim, sve je jednostavno - elektroni, između kojih se formira "most", nalaze se na jednakoj udaljenosti od atoma. Ali u drugom slučaju oni su pomaknuti na jedan od elemenata. Pobjednik u “povlačenju konopa” bit će tvar čija je elektronegativnost (sposobnost privlačenja elektrona) veća. Određuje se pomoću posebnih tablica, a što je veća razlika u ovoj vrijednosti između dva elementa, to će njihov odnos biti polarniji. Istina, jedino za što poznavanje elektronegativnosti elemenata može biti korisno je određivanje kationa (pozitivnog naboja - tvari u kojoj će ta vrijednost biti manja) i aniona (negativna čestica s boljom sposobnošću privlačenja). elektroni).
Ionska veza
Nisu sve vrste kemijskih veza prikladne za spajanje metala i nemetala. Kao što je gore spomenuto, ako je razlika u elektronegativnosti elemenata velika (a to se događa kada se nalaze na suprotnim dijelovima tablice), između njih se stvara ionska veza. U tom se slučaju valentni elektroni kreću od atoma s manjom elektronegativnošću prema atomu s višom, tvoreći anion i kation. Najupečatljiviji primjer takve veze je veza halogena i metala, na primjer AlCl 2 ili HF.
Metalni spoj
S metalima je još lakše. Gore navedene vrste kemijskih veza su im strane, jer imaju svoje. Može povezati i atome iste tvari (Li 2) i različite (AlCr 2), u potonjem slučaju nastaju legure. Ako govorimo o fizičkim svojstvima, tada metali kombiniraju plastičnost i čvrstoću, odnosno ne srušavaju se ni pri najmanjem udaru, već jednostavno mijenjaju oblik.
Međumolekulska veza
Inače, kemijske veze postoje i u molekulama. Nazivaju se intermolekularnim. Najčešći tip je vodikova veza, u kojoj atom vodika posuđuje elektrone od elementa s visokom elektronegativnošću (molekule vode, na primjer).
LABORATORIJSKI RAD
Cilj rada– upoznavanje s najvažnijim klasama anorganskih spojeva: oksidima, hidroksidima, solima, načinima njihova dobivanja i svojstvima.
TEORIJSKI DIO
Do danas je poznato oko 300 tisuća anorganskih spojeva. Mogu se podijeliti u tri važne klase: oksidi, hidroksidi i soli.
OKSIDI – produkti spoja elemenata s kisikom.
Oksidi se mogu dobiti reakcijom elementa s kisikom:
2Mg + O 2 = MgO,
4P + 5O 2 = 2 P 2 O 5
ili reakcija razgradnje složene tvari:
CaCO 3 = CaO + CO 2,
2 Zn(NO 3) 2 = 2 ZnO + 4 NO 2 + O 2.
Postoje oksidi koji tvore i ne tvore soli, kao i peroksidi.
Oksidi koji stvaraju soli dijele se na bazične, kisele i amfoterne.
Bazični oksidi tvore alkalijske metale (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), zemnoalkalijske metale (Mg, Ca, Sr, Ba) i metale s promjenjivim oksidacijskim stanjima, koji se nalaze u sekundarnim podskupinama PTM-a u svojim najnižim oksidacijskim stanjima +1, +2 (na primjer: Zn, Cd, Hg, Cr, Mn itd.). Njihovi hidroksidi su baze.
Baze visoko topive u vodi alkalijski metali nazivaju se lužine. Mogu se dobiti otapanjem odgovarajućih oksida u vodi, na primjer:
Na 2 O + H 2 O = 2NaOH
Hidroksidi (baze) zemnoalkalijskih metala (Mg, Ca, Sr, Ba) također nastaju otapanjem odgovarajućih oksida u vodi, no svi su oni, osim barijevog hidroksida Ba(OH) 2, slabo ili slabo topljivi.
Bazični oksidi reagiraju s kiselim oksidima i kiselinama pri čemu nastaju soli:
CaO + CO 2 = CaCO 3;
CuO + 2 HCl = CuCl 2 + H 2 O.
Kiseli oksidi tvore nemetale (B, C, N, P, S, Cl, itd.), kao i metale s promjenjivim oksidacijskim stanjima, koji se nalaze u sekundarnim podskupinama PTM-a, u svojim više stupnjeve oksidacija +5, +6, +7 (na primjer: V, Cr, Mn itd.).
Hidrati kiselinskih oksida su kiseline koje se mogu dobiti reakcijom kiselinskih oksida s vodom:
SO3 + H2O = H2SO4
Kiseli oksidi reagiraju s bazičnim oksidima i bazama:
SO2 + Na20 = Na2SO3;
N 2 O 5 + 2 NaOH = 2 NaNO 3 + H 2 O.
Amfoterni oksidi tvore metale glavnih podskupina PTM-a (na primjer: Al 3+, Sn 2+, Pb 2+, itd.) i metale s promjenjivim oksidacijskim stanjima, koji se nalaze u sekundarnim podskupinama PTM-a, u prosječnim oksidacijskim stanjima +3, +4 (Cr, Mn, itd.). Njihovi hidroksidi (hidrati) pokazuju i bazična i kisela svojstva. Amfoterni oksidi reagiraju i s kiselinama i s bazama:
Cr203 + 6 HCl = 2 CrCl3 + 3 H20;
Cr 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaCrO 2 + H 2 O
. Oksidi koji ne stvaraju soli malo (primjerice CO, NO, N 2 O), ne tvore soli ni s kiselinama ni s bazama.
Peroksidi - derivati vodikovog peroksida (H 2 O 2). Peroksidi alkalnih metala (Li, Na, K, Rb, Cs) i zemnoalkalijskih metala (Ca, Sr, Ba) su soli vodikovog peroksida. U njima su atomi kisika međusobno povezani kovalentna veza(primjerice K 2 O 2: K– O – O – K) i lako se razgrađuju uz eliminaciju atomskog kisika, stoga su peroksidi jaki oksidansi
HIDROKSIDI – proizvodi koji kombiniraju očite hidrokside (baze), kisele okside s vodom. Postoje bazični hidroksidi (kiseline) i amfoterni hidroksidi (amfoliti).
Bazični hidroksidi (baze) u otopini disociraju na metalne ione i hidroksidne ione:
NaOH ↔ Na + + OH ‾ .
Kiselost baze određena je brojem hidroksidnih iona OH‾, koji se tzv funkcionalne skupine osnove. Na temelju broja funkcionalnih skupina razlikuju se jednokisele (na primjer: NaOH), dvokisele (na primjer: Ca(OH) 2), trokiseline (na primjer: Al(OH) 3) baze.
Polikisele baze disociraju postupno:
Ca(OH) 2 ↔ (CaOH) + + OH ‾, (CaOH) + ↔ Ca 2+ + OH ‾.
Vodene otopine jako topljivih baza (lužina) mijenjaju boju indikatora . U lužnatim otopinama ljubičasti lakmus postaje plav, bezbojni fenolftalein postaje grimizan, a metiloranž postaje žut.
Baze reagiraju s kiselinama pri čemu nastaju soli i voda:
NaOH + HCl = NaCl + H2O.
Ako se baza i kiselina uzmu u ekvimolarnim omjerima, tada medij postaje neutralan, a ta se reakcija naziva reakcija neutralizacije.
Mnoge baze netopljive u vodi raspadaju se zagrijavanjem:
Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O.
Alkalije se pripremaju otapanjem oksida u vodi:
K2O + H2O = 2 KOH.
U vodi netopljive baze mogu se dobiti djelovanjem lužina na topive metalne soli:
CuSO 4 + 2 NaOH = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4.
Kiseli hidroksidi (kiseline) disociraju na ione vodika H + (točnije, ione hidronija H 3 O +) i kiselinski ostatak:
HCl ↔ H + + Cl ‾ .
Bazičnost kiseline određena je brojem vodikovih iona, koji se nazivaju funkcionalne skupine za kiselinu, na primjer: HCl je jednobazična, H 2 SO 4 je dvobazična, H 3 PO 4 je trobazna.
Polibazične kiseline disociraju postupno:
H 2 SO 3 ↔ H + + HSO 3 ‾ ; HSO 3 ‾ ↔ H + + SO 3 ‾ .
Postoje kiseline bez kisika(HCl, HI, H2S, HCN, itd.) i koji sadrže kisik (HNO3, H2SO4, H2SO3, H3PO4, itd.).
U kiselim otopinama lakmus postaje crven, metiloranž postaje ružičast, fenolftalein ostaje bezbojan.
Kiseline se dobivaju otapanjem kiselinskih oksida u vodi:
P 2 O 5 + 3 H 2 O = 2 H 3 PO 4
ili reakcijom izmjene soli s kiselinom:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3 H 2 SO 4 = 3 CaSO 4 + 2 H 3 PO 4.
Amfoterni hidroksidi(A mpholytes) su hidroksidi koji u reakcijama pokazuju i bazična i kisela svojstva. Tu spadaju Be (OH) 2, Al (OH) 3, Zn(OH) 2, Cr(OH) 3 itd. Amfoterni hidroksidi reagiraju s bazama kao kiselinama, s kiselinama kao bazama:
Cr(OH)3 + 3 HCl = CrCl3 + 3 H20;
Cr(OH)3 + 3 NaOH = Na3.
Nakon disocijacije, SOLI stvaraju metalne ione (katione) (ili amonijev ion NH 4 +) i ione (anione) kiselinskih ostataka:
Na 2 SO 4 ↔ 2 Na + + SO 4 2 ‾ ,
NH 4 NO 3 ↔ NH 4 + + NO 3 ‾.
Postoje srednje, kisele i bazične soli.
Srednje soli mogu se smatrati produktima potpune zamjene atoma vodika u kiselini s atomima metala ili hidrokso skupinama baze s kiselim ostacima: NaCl, K 2 SO 4, AlPO 4.
H 2 SO 4 + Ba(OH) 2 = BaSO 4 + 2H 2 O
KOH + HNO3 = KNO3 + H2O
Srednje soli disociraju na metalne katione i anione kiselinskih ostataka:
AlPO 4 ↔ Al 3+ + PO 4 3 ‾.
Kisele soli(hidrosoli) su produkti nepotpune zamjene atoma vodika polibazičnih kiselina atomima metala: NaHSO 4, Al (H 2 PO 4) 3, KHCO 3^
H 2 SO 4 + NaOH = NaHSO 4 + H 2 O
Disocijacija kisele soli izražava se jednadžbom:
Al(H 2 PO 4) 3 ↔ Al 3+ + 3 (H 2 PO 4) ‾.
Anion (H 2 PO 4) ‾ podliježe daljnjoj disocijaciji u maloj mjeri.
jake soliBaze(hidrokso soli) su produkti nepotpune zamjene hidrokso grupa polikiselinske baze s kiselim ostacima: AlOHSO 4, MgOHCl, (CuOH) 2 SO 4.
Mg(OH) 2 + HCl = MgOHCI + H 2 O
Disocijacija bazične soli izražava se jednadžbom:
AlOHSO 4 ↔ (AlOH) 2 + + SO 4 2‾.
Kation (AlOH) 2+ podliježe daljnjoj disocijaciji u maloj mjeri.
Srednje soli može se dobiti na više načina:
spoj metala i nemetala: 2 Na + Cl 2 = 2 NaCl;
kombinacija bazičnih i kiselih oksida: CaO + CO 2 = CaCO 3 ;
zamjena vodika ili manje aktivnog metala aktivnim metalom:
Zn + 2 HCl = H 2 + ZnCl 2,
Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu;
reakcija neutralizacije: NaOH + HCl = NaCl + H 2 O;
reakcija izmjene: Ba(NO 3) 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 + 2 NaNO 3 itd.
Kisele soli može se dobiti u kiseloj sredini:
NaOH + H2S04 (suvišak) = NaHS04 + H20;
Na 3 PO 4 + 2 H 3 PO 4 (višak) = 3 NaH 2 PO 4.
Bazične soli može se nabaviti na alkalna sredina:
H 2 SO 4 + 2 Cu(OH) 2 (višak) = (CuOH) 2 SO 4 + Na 2 SO 4,
2 CuSO 4 + 2 NaOH (nedostatak) = (CuOH) 2 SO 4 + Na 2 SO 4
Kisele soli s viškom alkalija i bazične soli s viškom kiseline prelaze u srednje soli: NaHSO 4 + NaOH (višak) = Na 2 SO 4 + H 2 O,
(CuOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4 (višak) = 2 CuSO 4 + 2 H 2 O.
Mnoge metale karakteriziraju složeni spojevi koji disociraju u otopini kao jaki elektroliti, tvoreći stabilne kompleksni ioni:
CuSO 4 + 8NH 4 OH (višak) = (OH) 2 + SO 4 + 8 H 2 O.
Stupanj disocijacije kompleksnih spojeva je beznačajan:
(OH) 2 ↔ 2+ + 2 OH ‾
SO 4 ↔ 2+ + SO 4 2‾
Kompleksni spojevi mnogih d-metala obojeni su, što im omogućuje upotrebu u analitičkoj praksi za detekciju metalnih iona.
Postoje i dvostruke soli koje tvore različiti metali i jedan kiselinski ostatak (KAl(SO 4) 2) te miješane soli koje tvore jedan metal i različiti kiselinski ostaci (CaClOCl).
bazni ili kiseli.
PRAKTIČNI DIO
PRIPRAVA I SVOJSTVA OKSIDA
Kemijski spojevi i njima po prirodi srodne faze u metalnim legurama su raznoliki. Karakteristike kemijski spojevi:
1. Kristalna rešetka razlikuje se od rešetki komponenata koje tvore spoj. Atomi su raspoređeni na uredan način. Kemijski spojevi imaju kontinuiranu kristalnu rešetku (slika 7).
2. Spoj uvijek održava jednostavan višestruki omjer komponenata, što omogućuje da se izraze formulom: A n B m, A i B komponente; n i m su prosti brojevi.
3. Svojstva spoja rijetko se razlikuju od svojstava njegovih sastavnih komponenti. Cu - HB35; Al - HB20; CuAl 2 - HB400.
4. Temperatura taljenja (disocijacije) je konstantna.
5. Stvaranje kemijskog spoja prati značajan toplinski učinak.
Kemijski spojevi nastaju između komponenti koje imaju veliku razliku u elektronskoj strukturi atoma i kristalnih rešetki.
Slika 7. Kristalne rešetke: a, b - spoj NaCl, c spoj Cu2MnSn (ćelija se sastoji od 8 atoma bakra, 4 atoma mangana i 4 atoma kositra)
Primjer tipičnih kemijskih spojeva s normalnom valencijom su spojevi Mg s elementima IV-VI skupine periodnog sustava: Mg 2 Sn, Mg 2 Pb, Mg 2 P 2, Mg 2 Sb 2, Mg 3 Bi 2, MgS itd. Spojevi nekih metala s drugima nazivaju se intermetalni spojevi. Kemijska veza u intermetalnim spojevima često je metalna.
Velik broj kemijskih spojeva nastalih u metalnim legurama razlikuje se po nekim značajkama od tipičnih kemijskih spojeva, budući da se ne pokoravaju zakonima valencije i nemaju stalan sastav. Razmotrimo najvažnije kemijske spojeve nastale u legurama.
Faze implementacije
Prijelazni metali (Fe, Mn, Cr, Mo, Ti, V, W, itd.) stvaraju se s nemetalima C, N, N spojevi: karbidi (sa S), nitridi (sa N), boridi (sa U), hidridi (sa N). To se često naziva fazama implementacije.
Faze implementacije imaju formulu:
M 4 x(Fe 4 N, Mn 4 N, itd.),
M 2 x(W 2 C, Mo 2 C, Fe 2 N, Cr 2 N, itd.),
MX(WC, TiC, VC, NbC, TiN, VN, itd.).
Kristalna struktura intersticijskih faza određena je odnosom atomski radijusi nemetala (Rx) i metala (Rm).
Ako je Rh/Rm< 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.
Intersticijske faze su faze promjenljivog sastava, a odgovarajuće formule (kemijske) obično karakteriziraju najveći sadržaj metala u njima.
Intersticijske faze imaju visoku električnu vodljivost, talište i visoku tvrdoću.
Intersticijske faze imaju kristalnu rešetku koja se razlikuje od one metala u otapalu.
Na temelju faza implementacije lako se formira oduzimanje čvrste otopine(VC, TiC, ZrC, NbC), neki od atoma u mjestima rešetke nedostaju.
Elektroničke veze.
Ovi spojevi nastaju između jednovalentnih (Cu, Ag, Au, Li, Na) metala ili metala prijelazne skupine (Mn, Fe, Co, itd.), s jedne strane, i s jednostavnim metalima s valencijom od 2 do 5 (Be , Mg , Zn, Cd, Al, itd.) s druge strane.
Spojevi ovog tipa (definirao ih je engleski metalni fizičar Hume - Rothery) karakteriziraju određeni omjer valentnih elektrona prema broju atoma: 3/2; 21/13; 7/4; Svaki omjer odgovara određenoj kristalnoj rešetki.
Pri omjeru 3/2 nastaje bcc rešetka (označena? - faza) (CuBe, CuZn, Cu 3 Al, Cu 5 Sn, CoAl, FeAl).
Na 21/13 imaju složenu kubičnu rešetku (52 atoma po ćeliji) - ? - faza (Cu 5 Zn 8, Cu 31 Sn 8, Cu 9 Al 4, Cu 31 Si 8).
Na 7/4 nalazi se tijesno pakirana heksagonalna rešetka, označena s? - faza (CuZn 3, CuCd 3, Cu 3 Si, Cu 3 Sn, Au 3 Sn, Cu 5 Al 3).
Elektronski spojevi nalaze se u mnogim tehničkim legurama - Cu i Zn, Cu i Sn (kositar), Fe i Al, Cu i Si itd. Tipično, u sustavu se promatraju sve tri faze (?, ?, ?).
Elektronički spojevi imaju određeni omjer atoma, kristalna rešetka se razlikuje od rešetki komponenti - to su znakovi kemikalije. veze. Međutim, spojevi nemaju uređen raspored atoma. S padom temperature (nakon zagrijavanja) dolazi do djelomičnog uređenja, ali ne do potpunog. Elektronički spojevi nastaju s komponentama koje čine čvrste otopine u širokom rasponu koncentracija.
Dakle, ovu vrstu spojeva treba smatrati posrednikom između kemijskih spojeva i čvrstih otopina.
Tablica broj 1 - Elektroničke veze
Lavesove faze
Imajte formulu AB 2 , formiraju se s omjerom atomskih promjera komponenata D A /D U = 1,2 (obično 1,1-1,6). Lavesove faze imaju hcp heksagonalnu rešetku (MgZn 2 i MgNi 2, BaMg 2, MoBe 2, TiMn 2) ili fcc (MgCu 2, AgBe 2, Ca Al 2, TiBe 2, TiCr 2). Te se faze javljaju kao ojačavajuće intermetalne faze u visokotemperaturnim legurama.
Proučavajući materijal iz prethodnih odlomaka, već ste se upoznali s nekim tvarima. Na primjer, molekula plinovitog vodika sastoji se od dva atoma kemijski element vodik -
Jednostavne tvari su tvari koje sadrže atome iste vrste
Jednostavne tvari koje poznajete uključuju: kisik, grafit, sumpor, dušik, sve metale: željezo, bakar, aluminij, zlato itd. Sumpor se sastoji samo od atoma kemijskog elementa sumpora, dok se grafit sastoji od atoma kemijskog elementa ugljika. Potrebno je jasno razlikovati pojmove "kemijski element" I "jednostavna stvar".
Na primjer, dijamant i ugljik nisu ista stvar.
Ugljik je kemijski element, a dijamant je jednostavna tvar koju čini kemijski element ugljik. U ovom slučaju, kemijski element (ugljik) i jednostavna tvar (dijamant) nazivaju se drugačije.
Često se kemijski element i njegova odgovarajuća jednostavna tvar nazivaju istim imenom. Na primjer, element kisik odgovara jednostavnoj tvari - kisiku. Potrebno je naučiti razlikovati gdje je riječ o elementu, a gdje o tvari! Na primjer, kada kažu da je kisik dio vode, govorimo o elementu kisiku. Kada kažu da je kisik plin neophodan za disanje, govorimo o jednostavnoj tvari kisiku. Jednostavne tvari kemijskih elemenata dijele se u dvije skupine - metali i nemetali.
Metali i nemetali radikalno različiti u svojim fizička svojstva. Svi metali u normalnim uvjetima čvrste tvari, izuzetak je živa - jedini tekući metal.
Metali su neprozirni i imaju karakterističan metalni sjaj. Metali su duktilni, dobro provode toplinu i struja.Nemetali nisu slični jedni drugima po fizičkim svojstvima. Dakle, vodik, kisik, dušik su plinovi, silicij, sumpor, fosfor su krute tvari. Jedini tekući nemetal - brom - je smeđe-crvena tekućina. Ako povučete konvencionalnu liniju od kemijskog elementa bora do kemijskog elementa astatina, tada u dugoj verziji
U periodnom sustavu nemetalni elementi se nalaze iznad crte, a ispod nje metal. U skraćenoj verziji periodnog sustava ispod ove crte nalaze se nemetalni elementi, a iznad nje i metalni i nemetalni elementi. To znači da je prikladnije odrediti je li neki element metalni ili nemetalni pomoću duge verzije periodnog sustava elemenata.
Ova podjela je uvjetna, budući da svi elementi na ovaj ili onaj način pokazuju i metalne i nemetalna svojstva, ali u većini slučajeva ova raspodjela odgovara stvarnosti.
Složene tvari i njihova klasifikacija
Ako sastav jednostavnih tvari uključuje atome samo jedne vrste, lako je pretpostaviti da će sastav složenih tvari uključivati nekoliko vrsta različitih atoma, najmanje dva. Primjer složene tvari je voda; znate njezinu kemijsku formulu - H2O.
Molekule vode sastoje se od dvije vrste atoma: vodik i kisik.
Složene tvari- tvari koje sadrže atome raznih vrsta
Provedimo sljedeći eksperiment. Pomiješajte prah sumpora i cinka. Smjesu stavite na lim i zapalite drvenom bakljom. Smjesa se zapali i brzo izgori jakim plamenom. Nakon završetka kemijska reakcija nastala je nova tvar koja je uključivala atome sumpora i cinka. Svojstva ove tvari potpuno su drugačija od svojstava polaznih tvari – sumpora i cinka.
Složene tvari obično se dijele u dvije skupine: Ne organska tvar i njihovi derivati i organske tvari i njihovi derivati. Na primjer, kamena sol je anorganska tvar, a škrob sadržan u krumpiru je organska tvar.
Vrste strukture tvari
Na temelju vrste čestica koje izgrađuju tvari, tvari se dijele na tvari molekularne i ne molekularna struktura. Tvar može sadržavati različite strukturne čestice, kao što su atomi, molekule, ioni. Prema tome, postoje tri vrste tvari: tvari atomske, ionske i molekularne strukture. Supstance različite vrste zgrade će imati različita svojstva.
Tvari atomske strukture
Primjer tvari atomske strukture su tvari sastavljene od elementa ugljika: grafit i dijamant. Ove tvari sadrže samo atome ugljika, ali su svojstva tih tvari vrlo različita. Grafit– krhka, lako piling supstanca sivo-crne boje. Dijamant– proziran, jedan od najtvrđih minerala na planeti. Zašto tvari koje se sastoje od iste vrste atoma imaju različita svojstva? Sve je u strukturi tih tvari. Atomi ugljika u grafitu i dijamantu spajaju se na različite načine. Tvari atomske strukture imaju visoka vrelišta i tališta, obično su netopljive u vodi i nehlapljive. Kristalna rešetka – pomoćna geometrijska slika koja se uvodi za analizu strukture kristala
Tvari molekularne strukture- to su gotovo sve tekućine i većina plinovite tvari. Postoje i kristalne tvari čija kristalna rešetka uključuje molekule. Voda je tvar molekularne strukture. Led također ima molekularnu strukturu, ali za razliku od tekuća voda, ima kristalnu rešetku u kojoj su sve molekule strogo poredane. Tvari molekularne strukture imaju niska vrelišta i tališta, obično su krhke i ne provode struju.
Tvari ionske strukture
Tvari ionske strukture su čvrste kristalne tvari. Primjer ionske složene tvari je kuhinjska sol. Njegova kemijska formula je NaCl. Kao što vidimo, NaCl se sastoji od iona Na+ i Cl⎺, izmjenjujući se na određenim mjestima (čvorovima) kristalne rešetke. Tvari s ionskom strukturom imaju visoka tališta i vrelišta, lomljive su, obično su dobro topive u vodi i ne provode električnu struju. Ne treba brkati pojmove "atom", "kemijski element" i "jednostavna tvar".
- "Atom"– specifičan koncept, budući da atomi stvarno postoje.
- "Kemijski element"– ovo je skupni, apstraktni pojam; U prirodi kemijski element postoji u obliku slobodnih ili kemijski vezanih atoma, odnosno jednostavnih i složenih tvari.
Nazivi kemijskih elemenata i pripadajućih jednostavnih tvari u većini su slučajeva isti. Kada govorimo o materijalu ili komponenti smjese - na primjer, tikvica je napunjena plinovitim klorom, vodena otopina brom, uzmimo komadić fosfora - govorimo o jednostavnoj tvari. Ako kažemo da atom klora sadrži 17 elektrona, tvar sadrži fosfor, molekula se sastoji od dva atoma broma, tada mislimo na kemijski element.
Potrebno je razlikovati svojstva (karakteristike) jednostavne tvari (skupa čestica) i svojstva (karakteristike) kemijskog elementa (izolirani atom određene vrste), vidi tablicu u nastavku:
Složene tvari valja razlikovati od smjese, koji se također sastoje od različitih elemenata. Kvantitativni omjer komponenata smjese može biti promjenjiv, ali kemijski spojevi imaju stalan sastav. Na primjer, u čašu čaja možete dodati jednu žlicu šećera ili više njih i molekule saharoze. S12N22O11 sadrži točno 12 atoma ugljika, 22 atoma vodika i 11 atoma kisika.
Dakle, sastav spojeva može se opisati jednim kemijska formula, i sastav bez mješavine. Komponente smjese zadržavaju svoje fizičke i Kemijska svojstva. Na primjer, ako pomiješate željezni prah sa sumporom, nastaje smjesa dviju tvari.
I sumpor i željezo u ovoj smjesi zadržavaju svoja svojstva: željezo privlači magnet, a sumpor se ne kvasi vodom i pluta na njegovoj površini. Ako sumpor i željezo međusobno reagiraju, nastaje novi spoj s formulom FeS, koji nema svojstva ni željeza ni sumpora, ali ima skup vlastitih svojstava. U vezi FeSželjezo i sumpor međusobno su vezani i nemoguće ih je odvojiti metodama koje se koriste za razdvajanje smjesa.
Zaključci iz članka na tu temu Jednostavne i složene tvari
- Jednostavne tvari- tvari koje sadrže atome iste vrste
- Jednostavne tvari dijelimo na metale i nemetale
- Složene tvari su tvari koje sadrže atome različitih vrsta.
- Složene tvari dijelimo na organski i anorganski
- Postoje tvari atomske, molekularne i ionske strukture, njihova svojstva su različita
- Kristalna ćelija– pomoćna geometrijska slika uvedena za analizu kristalne strukture
