Элементы, соединения и смеси… как разобраться?

Что такое чистое вещество и смесь

Чистые вещества — это вещества, которые состоят из одного вида частиц.

Пример: пищевая сода, которую мы используем в кулинарии и в быту, является чистым веществом, состоящим из одинаковых частиц.

При смешивании соды с водой образуется раствор, в состав которого входят частицы двух видов: молекулы воды и ионные кристаллы соды. Это называется смесью веществ.

Смесь — это результат смешения двух или нескольких различных по свойствам веществ.

Примеры смесей: водопроводная и морская вода, молоко, сок, сплавы металлов и т. д.

Вещества, которые входят в состав смеси, в химии называют компонентами.

Например, латунь — сплав металлов, то есть смесь. Ее компоненты — медь и цинк.

В природе идеально чистых веществ не существует. Но встречаются смеси, в которых масса одного компонента во много раз меньше, чем у другого. В этом случае вещество, которое содержится в небольшом количестве, принято называть примесью. А про вещество, которого больше, говорят, что оно загрязнено.

Качественный и количественный состав веществ

Каждое вещество характеризуется определенным качественным и количественным составом.

Качественный состав вещества показывает, из атомов каких элементов оно состоит. Например, вода состоит из атомов водорода и кислорода, а метан— из атомов углерода и водорода. Число атомов каждого элемента в составе мельчайшей частицы вещества характеризует его количественный состав. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, а молекула метана — из одного атома углерода и четырех атомов водорода.

Сложное вещество можно с помощью различных химических методов разложить на несколько новых веществ, и так до тех пор, пока не получатся вещества, каждое из которых будет являться простым. Например, сахар при нагревании разлагается на воду и уголь (углерод):

а воду можно разложить с помощью электрического тока на водород и кислород:

Свойства простых веществ, которые при этом получаются (углерода, кислорода и водорода), совершенно не похожи на свойства сложных веществ — сахара и воды. Это разные вещества с разными свойствами. Свойства сложного вещества не являются суммой свойств простых веществ, которые образуются при его разложении.

Сложные вещества, как и простые, имеют либо молекулярное, либо немолекулярное строение. При этом вещества молекулярного строения могут существовать при обычных условиях в различных агрегатных состояниях. Например, метан — газ, вода — жидкость, сахар — твердое вещество.

Вещества немолекулярного строения при обычных условиях — твердые кристаллы, например поваренная соль, мел. Конечно, при нагревании (иногда до нескольких тысяч градусов) такие вещества плавятся, а затем переходят и в парообразное состояние.

Что такое сложные вещества

Сложные вещества — это вещества, образованные атомами нескольких химических элементов.

Например, молекула HNO₃ состоит из одного атома водорода, одного атома азота и трех атомов кислорода.

К сложным веществам в химии относятся две большие группы веществ: неорганические и органические.

Неорганические вещества

Неорганические вещества делятся на 4 вида:

1. Оксиды — вещества, молекулы которых состоят из двух химических элементов, один из которых — кислород в степени окисления −2.

   Например: Na₂O, CaO, P₂O₅.

2. Основания — вещества, молекулы которых состоят из катиона металла и гидроксильной группы (—OH).

   Например: KOH, Fe(OH)₃, Ni(OH)₂.

3. Кислоты — вещества, молекулы которых состоят из катиона водорода (H+), способного замещаться атомом металла, и кислотного остатка.

   Например: HNO₃, HCl, H₃PO₄.

4. Соли — вещества, состоящие из катиона металла и кислотного остатка.

   Например: NaCl, CaCO₃, K₂SO₄.

Кратко о классификации веществ можно узнать из схемы:

Номенклатура неорганических веществ

Названия простых веществ чаще всего совпадают с названием химического элемента, а для сложных веществ существует два вида номенклатуры: тривиальная и систематическая.

В тривиальной номенклатуре вещества названы в соответствии с их особенностями, например специфическим запахом или окраской.

В систематической номенклатуре название зависит от вида неорганического вещества.

Оксиды

Напоминаем
Если степень окисления у элемента постоянная, то она в конце названия не указывается.

Примеры названий оксидов:

• Fe₂O₃ — оксид железа (III). Читается: феррум два о три;

• Na₂O — оксид натрия. Читается: натрий два о.

Основания

Примеры названий гидроксидов:

• Fe(OH)₃ — гидроксид железа (III). Читается: феррум о аш трижды;

• NaOH — гидроксид натрия. Читается: натрий о аш.

Соли

Примеры названий солей:

• KNO₃ — нитрат калия. Читается: калий эн о три;

• AlCl₃ — хлорид алюминия. Читается: алюминий хлор три.

Кислоты

Названия кислот, кислотных остатков и их формулы необходимо выучить, они приведены в таблице ниже.

Смеси

Сочетание чистых веществ, не вступающих в химическую реакцию, называется смесью. Вещества, из которых состоит смесь, называются компонентами.

Чем отличаются смеси от чистых веществ:

• включают минимум два чистых вещества;
• молекулы и атомы чистых соединений сохраняют индивидуальные свойства;
• легко разделяются без химического превращения;
• не имеет постоянного состава;
• может содержать неоднородные вещества (вода с твёрдой солью, глицерин с песком).

В зависимости от состава смеси классифицируют на две группы:

• гомогенные или однородные;
• гетерогенные или неоднородные.

Отдельные частицы, отличающиеся физическими свойствами, размером, нельзя обнаружить без химического анализа в гомогенной смеси. Количество входящих в смесь компонентов будет одинаково в любом месте пробы. К однородным смесям относятся:

• сплавы металлов (чугун, латунь, бронза);
• растворы (вода со спиртом);
• однородные эмульсии;
• однородные гели;
• аэрозоли.

Рис. 2. Сплавы металлов.

В гетерогенных смесях отдельные частицы распределены неоднородно, их легко обнаружить без химического анализа. Неоднородные смеси разделяют на две группы:

• суспензии – смешение жидких и твёрдых компонентов (песок и вода);
• эмульсии – сочетание жидкостей, различных по плотности (масло и вода).

Компонент, уступающий по массе в несколько десятков раз другому компоненту, называется примесью. Для получения чистого вещества его очищают от примесей различными методами:

• фильтрацией – физическим отделением твёрдых частиц от жидкости;
• отстаиванием – оседанием тяжёлых компонентов в жидкостях;
• выпариванием – испарением влаги;
• дистилляцией – разделением жидкостей с разной температурой кипения;
• адсорбцией – скоплением одного соединения на поверхности другого.

Рис. 3. Адсорбция.

Физические свойства смеси зависят от её количественного состава. Чем больше определённого вещества, тем ярче проявляются его свойства. Например, раствор с двумя ложками сахара будет слаще, чем с одной ложкой.

Что мы узнали?

Из урока химии 8 класса узнали, что такое смеси и чистые вещества. К чистым соединениям относятся простые и сложные вещества, состоящие из одинаковых атомов или молекул. Они имеют однородный состав и постоянные свойства. Смеси включают минимум два чистых вещества и могут иметь неоднородную структуру. Физические и химические свойства зависят от количества компонентов. Смеси классифицируются на однородные и неоднородные.

1. /5

   Вопрос 1 из 5

Гомогенная смесь и другие понятия

Смесь может быть физически разделена на чистые соединения или элементы и может демонстрировать изменяющийся набор физических свойств. Например, смесь спирта и воды кипит в диапазоне температур.

Большинство природных веществ представляют собой смеси, поэтому почти все, что вы можете придумать, — это, вероятно, смесь. Даже самые чистые материалы все еще содержат другие соединения в качестве примесей.

Многие гомогенные смеси обычно называют растворами. Разница между гомогенными и гетерогенными растворами заключается в размере частиц, поскольку в гомогенных смесях есть частицы размером с атомы или молекулы..

Гомогенные растворы прозрачны и без осадка, поэтому свет легко проходит через раствор. Отдельные компоненты могут быть разделены только фракционной кристаллизацией или перегонкой.

Простые вещества и их классификация

При изучении материала предыдущих параграфов, вы уже познакомились с некоторыми веществами. Так, например, молекула газа водорода, состоит из двух атомов химического элемента водорода –

Простые вещества – вещества, в состав которых входят атомы одного вида

К простым веществам, из числа известных вам веществ, относят: кислород, графит, серу, азот, все металлы: железо, медь, алюминий, золото и т.д. Сера состоит только из атомов химического элемента серы, а графит состоит из атомов химического элемента углерода. Нужно четко различать понятия «химический элемент» и «простое вещество».

Например, алмаз и углерод – не одно и тоже.

Углерод – химический элемент, а алмаз – простое вещество, образованное химическим элементов углеродом. В данном случае химический элемент (углерод) и простое вещество (алмаз) называются по-разному.

Часто химический элемент и отвечающее ему простое вещество называются одинаково. Например, элементу кислороду, соответствует простое вещество – кислород. Различать, где идет речь об элементе, а где о веществе, необходимо научиться! Например, когда говорят, что кислород входит в состав воды – речь идет об элементе кислороде. Когда говорят, что кислород – это газ, необходимый для дыхания – здесь идет речь о простом веществе кислороде. Простые вещества химических элементов подразделяют на две группы – металлы и неметаллы.

Металлы и неметаллы кардинально отличаются по своим физическим свойствам. Все металлы при нормальных условиях твердые вещества, исключение составляет ртуть – единственный жидкий металл.

Металлы непрозрачны, обладают характерным металлическим блеском. Металлы пластичны, хорошо проводят тепло и электрический ток.Неметаллы не похожи друг на друга по физическим свойствам. Так, водород, кислород, азот – газы, кремний, сера, фосфор – твердые вещества. Единственный жидкий неметалл – бром – жидкость коричнево-красного цвета.Если провести условную линию от химического элемента бора к химическому элементу астату, то в длинном варианте

Периодической Системы над линией расположены неметаллические элементы, а под ней – металлические. В коротком варианте Периодической Системы под этой линией расположены неметаллические элементы, а над ней – как металлические, так и неметаллические элементы. Значит, определять, является элемент металлическим или неметаллическим, удобнее по длинному варианту Периодической Системы.

Это деление условное, поскольку все элементы так или иначе проявляют как металлические, так и неметаллические свойства, но в большинстве случаев такое распределение соответствует действительности.

Сравнительная таблица

Главные особенности рассматриваемых понятий представлены в таблице:

Органические составы	Неорганические элементы
Отличаются сравнительно сложной структурой.	Характеризуются относительно простым строением.
Характеризуются небольшой температурой плавления и разложения.	Плавятся и разлагаются при высоких температурах.
Отличаются значительной молекулярной массой.	Имеют небольшую массу.
Обычно включают углеродные компоненты и водород.	Могут не содержать водород и углерод в структуре молекул.
Обычно обладают природным происхождением.	Не всегда отличаются природным происхождением.

Что такое простые вещества

Простые вещества — это вещества, образованные атомами только одного типа химического элемента. Например: H₂, Na, P, Al.

Простые вещества делятся на два типа: металлы и неметаллы.

Металлы

Имеют общие между собой физические свойства. Обладают металлическим блеском, высокой тепло- и электропроводностью, твердые (за исключением ртути), пластичные и ковкие.

К простым веществам — металлам относятся: Na, Ca, Fe и т. д.

Почти все металлы имеют немолекулярное строение, т. е. состоят из атомов или ионов.

Неметаллы

Среди неметаллов выделить общие физические свойства практически невозможно. Они могут находиться в разных агрегатных состояниях, обладать различным цветом и т. д.

К простым веществам — неметаллам относятся: P, C, F₂ и т. д.

Большинство неметаллов имеют молекулярное строение, т. е. состоят из молекул. При этом молекулы могут быть:

• одноатомные: He, Si, Ar и другие;

• двухатомные: F₂, O₂, H₂, N₂, Cl₂, Br₂, I₂. Эти простые вещества всегда пишутся с индексом 2, их необходимо запомнить;

• трехатомные — например, молекула озона O₃;

• и другие многоатомные.

Запоминаем
Некоторые неметаллы имеют немолекулярное (атомное) строение: красный фосфор, кремний, алмаз и графит.

Металлы и неметаллы сильно отличаются друг от друга физическими и химическими свойствами.

При этом запоминать, к какому типу относится то или иное вещество, не нужно, достаточно посмотреть в таблицу Менделеева:

1. Проведите диагональ от 5-го до 85-го номера химических элементов.

2. Все химические элементы, находящиеся ниже и левее проведенной диагонали, образуют простые вещества — металлы (кроме водорода).

3. Выше диагонали химические элементы, находящиеся в главных подгруппах, образуют простые вещества — неметаллы, а в побочных — металлы.

Например, фосфор (порядковый номер — 15) расположен в таблице Менделеева выше диагонали и в главной подгруппе V группы. Значит, простое вещество фосфор — неметалл.

От элементов к веществу

В настоящий момент в мире известно 118 химических элементов. Они обладают своими названиями и химическими символами, которые обозначаются латинскими буквами. Каждый из них представляет один вид атомов, которые обладают определенным количеством электронов, расположенных в строгом порядке.

Элементы – это своеобразные строительные материалы. Их можно сравнить с кирпичами: соприкасаясь, они формируют стены, а то и целое здание. Так, соединяясь друг с другом, атомы одного элемента могут «построить» простое вещество (кислород O₂, водород H₂, азот N₂ и т.д.). Сложное, в свою очередь, образуется от слияния разных элементов (вода H₂O, аммиак NH₃ и т.д.).

И в том, и в другом случае они являются чистыми веществами. Почему? Потому что соединение происходит при помощи химических реакций. При этом может выделяться или поглощаться энергия.

Состав атома

 

Сравните рисунки. Каковы схожие и отличительные черты между движением электронов вокруг ядра и движением планет вокруг Солнца? Из каких частиц состоит атом?

Начиная от существующих во вселенной гигантских звёзд до веществ в составе клетки, все они состоят из мельчайших частиц — атомов.

Вплоть до конца XIX века атом считался мельчайшей (микро) неделимой частицей вещества. Насколько мельчайшими частицами являются атомы, можно представить себе посредством следующего сравнения. Если увеличить яблоко до размеров земного шара, то увеличенный во столько же раз атом станет величиной с яблоко. Диаметр атомов составляет м. Это означает, что в толщине каждой страницы книги могут уместиться сотни тысяч атомов.

Научные открытия конца XIX и начала XX веков показали, что сам атом тоже является сложной частицей. Каждый атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся с большой скоростью вокруг него отрицательно заряженных частиц — электронов (рис. 1). Ядро составляет основную массу атома и расположено в его центре. Диаметр ядра в 50-100 тысяч раз меньше диаметра атома.

Атомная масса указывается в левом верхнем углу химического элемента, а количество протонов (порядковый номер) -в левом нижнем углу:

Из курса физики известно, что ядро имеет свой вес. Оно состоит из частиц — протонов и нейтронов.

Заряд протона +1, а масса его примерно равна массе атома водорода, или же г. Величина положительного заряда ядра определяется числом протонов. Например, вследствие наличия 1 протона у атома водорода и 8 протонов у атома кислорода, заряд их ядер соответственно равен +1 и +8. Протон изображается буквой p или как  Нейтрон — это незаряженная частица. Его масса  примерно равна массе протона. Нейтрон обозначается буквой n или как  Электрон имеет очень малую массу. Его масса в 1836 раз меньше массы протона а заряд равен заряду протона с противоположным знаком (-1). Электрон обозначают знаком (таблица 1)

Масса атома определяется количеством его протонов и нейтронов. Это называется массовым числом (А). Следовательно, атомы — это нейтральные частицы, обладающие определённой массой (рис. 2).

Зная это, можно дать новое определение атома. Атомом называют электронейтральную частицу, состоящую из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Атомы обладают способностью отдавать и принимать электроны. В этом случае полученная частица называется «ионом».

Когда атом отдаёт электрон, то в полученной частице электронов по количеству бывает меньше, чем протонов, и она превращается в положительно « + » заряженный ион (рис. 3, а), а когда принимает электрон, количество электронов в полученной частице превышает количество протонов, и в таком случае она становится отрицательно «-» заряженным ионом (рис. 3, б).

Массовая доля

Доля – одна часть чего-то целого. Например, пицца разрезана на восемь частей. Один кусок – 1/8 или 12,5 % от целой пиццы – это массовая доля.

Массовая доля обозначается буквой греческого алфавита («омега») ω и выражается в процентах (от 0 до 100) или цифрой от 0 до 1.

Массовая доля элемента

Массовая доля атома показывает, какая часть молекулярной массы соединения приходится на данный химический элемент.Ее рассчитывают по формуле:

где n – число атомов элемента в химическом соединении,

A_r(Э) – относительная атомная масса элемента,

M_r(в-ва) – относительная молекулярная масса соединения.

Задача. Найти массовую долю калия в перманганате калия KMnO₄.

Найти относительную молекулярную массу соединения.

M_r(KMnO₄) = 39 + 55 + 16 * 4 = 158 г/моль

Рассчитать массовую долю химического элемента в соединении.

ω (К) = 39г/моль /158 г/моль = 24,7 % или 0,247

Ответ: ω (К) = 24,7 % или 0,247

Массовая и объемная доля компонента смеси

Смесь – структура, образующаяся из двух и более веществ. Вещества, входящие в состав смеси, называют компонентами. Например, воздух – смесь азота, кислорода, углекислого газа и других. Если масса одного компонента в десятки раз меньше массы другого компонента смеси, то его называют примесью. Например, воздух может быть загрязнен угарным газом.

Массовая доля в жидких и твердых смесях рассчитывается по формуле:

Массовая доля в смеси газов (φ) рассчитывается по формуле:

Задача. В 10 мл дистиллированной воды растворили 1 г поваренной соли. Найдите массовую долю растворенного вещества.

Найти массу раствора.

m (р-ра) = m (H₂O) + m (NaCl) = 10 г + 1 г = 11 г

Найти массовую долю соли.

ω (NaCl) = (1 г/11 г) * 100 % = 9,09 %

Ответ: ω (NaCl) = 9,09 %

Задача. В 4 л растворе содержится 100 г соляной кислоты HCl. Рассчитайте массовую долю растворенного вещества, учитывая, что плотность соляной кислоты – 1,098 г/мл.

Найти массу вещества.

m(р-ра) = V * p = 4000 мл * 1,098 г/мл = 4392 г

Найти массовую долю кислоты.

ω (НCl) = (100 г/4392 г) * 100 % = 2,277 %

Ответ: ω (НCl) = 2,277 %

Задача. К 700 г 48%-ного раствора добавили 30 г это же соли, которая находится в растворе. Определите массовую долю в полученной смеси?

Найти массу раствора.

m(р-ра) = 700 г + 30 г = 730 г

Найти массу растворенного вещества в исходном растворе.

m₁(соли) = 700 г * 48 %/ 100 % = 336 г

Найти массу вещества в полученном растворе.

m₂ (соли) = 336 г + 30 г = 366 г

Найти массовую долю соли в растворе.

ω (соли) = 366 г * 100 %/ 730 г = 50,137 %

Ответ: ω (соли) = 50,137 %

Задача. Смешали 200 г 35%-ного и 300 г 5%-ного раствора серной кислоты H₂SO₄. Определите массовую долю кислоты.

Найти массу первой кислоты.

m₁ (соли) = 200 г * 35 % / 100 % = 70 г

Найти массу второй кислоты.

m₁ (соли) = 300 г * 5 % / 100 % = 15 г

Найти массу раствора.

m (р-ра) = 200 г + 300 г = 500 г

Найти массу вещества.

m(в-ва) = 70 г + 15 г = 85 г

Найти массовую долю кислоты.

ω (к-ты) = 85 г * 100 % / 500 г = 17 %

Ответ: ω (к-ты) = 17 %

Массовая доля примесей

В природе практически во всех веществах есть примеси. Но в некоторых областях использование «грязных материалов» недопустимо. Например, в микросхеме компьютера используют только чистый кристалл кремния.

Вещество, содержащее примеси, называется образцом.Степень чистоты выражают массовой долей основного компонента, или массовой долей примесей.

Задача. В самородной сере 8 % примесей. Сколько чистой серы в 500 кг природного образца?

Найти массу примесей в образце.

m(примесей) = 500 кг * 8 % / 100 % = 40 кг

Найти массу чистой серы в образце.

m(серы) = m(образца) – m (примесей) = 500 кг – 40 кг = 460 кг

Ответ: m (чистой серы) = 460 кг

Массовая доля продукта реакции

Большинство химических реакций обратимы. При необратимых реакциях часть веществ утрачивается, и выход продуктов уменьшается. Т.е. полученная практическая масса отличается от теоретической. В расчетах используют отношение реального количества получаемого вещества к теоретически вычисленному количеству. Это отношение называется выходом продукта химической реакции от теоретически возможного.

Задача. При взаимодействии хлора и метана (объем – 112 л) был получен дихлорметан, масса которого составила 255 г. Какова доля выхода дихлорметана.

Написать уравнение реакции.

CH₄ + 2Cl₂ = CH₂Cl₂ + 2HCl

Рассчитать количества метана.

n(CH₄) = V/V_m = 112 л/22,4л/моль = 5 моль

Посчитать теоретическое количество дихлорметана.

Исходя из уравнения: n(CH₂Cl₂) = n(CH₄) = 5 моль

m_теор(CH₂Cl₂) = M *n_теор(CH₂Cl₂) = 85 г/моль * 5 моль = 425 г

Найти долю выхода дихлорметана.

η (CH₂Cl₂) = 255 г * 100 % / 425 г = 60%

Ответ: η (CH₂Cl₂) = 60%

Вопросы и задания

1. Выберите правильное окончание утверждения: формульная единица сульфата индия In2(SO4)3 содержит…
   • 5 химических элементов;
   • 3 химических элемента;
   • 3 атома.
2. В каком из высказываний речь идет о химическом элементе, а в каком – о простом веществе?
   • калий входит в состав поташа;
   • калий – мягкий серебристо-белый металл.
3. Выберите правильное окончание утверждения: к простым веществам относится…
   • негашеная известь;
   • озон;
   • аммиак.
4. Составьте из предложенного перечня три списка: а) химические элементы; б) простые вещества; в) сложные вещества.

графит, вода, метан, углерод, красный фосфор.

1. Напишите формулу вещества, молекула которого содержит атомы углерода и кислорода в соотношении 1:2. К какому классу соединений оно относится?
   • соли;
   • кислотные оксиды;
   • основные оксиды.
2. Определите вещество, которое образуется в реакции соединений SO₃ и H₂O. Классифицируйте его, выбрав вариант из списка:
   • щелочь;
   • соль;
   • кислота.
3. Заполните пропуски:
   • сульфат натрия Na₂SO₄ – соль … кислоты;
   • ZnOH — … гидроксид;
   • основание …OH – продукт реакции … оксида Li₂O с водой.

Ответы

1. б).
2. а) химический элемент; б) простое вещество.
3. б) озон.
4. а) углерод; б) графит, красный фосфор; в) вода, метан.
5. Химическая формула – CO₂, класс – б) кислотный оксид.
6. Серная кислота H₂SO₄, вариант б).

а) сульфат натрия Na₂SO₄ – соль серной кислоты; б) ZnOH – амфотерный гидроксид; в) основание LiOH – продукт реакции основного оксида Li₂O с водой.

Молярная концентрация

Молярная концентрация (молярность)С_m выражает концентрацию вещества в растворе.

где ν_р.в. – количество растворенного вещества (моль),

V_р-ра– объем раствора (л).

Молярная концентрация измеряется в моль/л или М.

Задача. В 100 мл раствора содержится 1,8 г соляной кислоты.Чему равна молярная концентрация кислоты.

Найти количество вещества.

ν(HCl) = m (HCl) / M (HCl) = 1,8 г/ 36,5 г/моль = 0,05 моль

Найти молярную концентрацию раствора.

С_m (HCl) = ν (HCl) /V_р-ра= 0,05 моль / 0,1 л = 0,5 моль/л

Знание химических законов и формул позволяет работникам лабораторий делать растворы нужные растворы. Не на каждом производстве есть растворы всех концентраций, поэтому умение решать подобные задачи позволяет создавать необходимые смеси. На понятиях массовая доля и концентрация строится химия реальных систем.

Основные различия между смесями и соединениями

Ниже приведены важные моменты, по которым смесь отличается от смеси:

1. Смеси — это нечистые вещества, состоящие из двух или более физически смешанных веществ, а не в фиксированном соотношении. Соединения представляют собой чистую форму, состоящую из двух или более химически смешанных элементов в фиксированном соотношении.
2. Смеси могут быть гомогенными или гетерогенными по природе, но соединения обычно являются гомогенными .
3. Как было сказано ранее, состав веществ, обнаруженных в смесях, не находится в фиксированном количестве, что означает, что их соотношение изменяется, но в случае соединений элементы присутствуют в фиксированном количестве, что означает, что их соотношение является фиксированным. Благодаря этому соединение может быть названо и иметь определенную химическую формулу, такую ​​как хлорид натрия (NaCl), пищевая сода, метан, соль и т. Д., Но это не то же самое для смесей.
4. Поскольку соотношение веществ, присутствующих в смеси, не является фиксированным, и поэтому их свойства также изменяются (не фиксируются), поскольку это зависит от типа веществ и количества смешиваемых элементов, будь то химические или физические свойства., В соединениях новые свойства (физические и химические) сохраняются после образования нового соединения, и мы знаем количество или соотношение элементов, присутствующих в соединении.
5. Разделение веществ, присутствующих в смесях, легко осуществляется различными физическими методами, такими как фильтрация, хроматография, испарение, в то время как в случае соединений вещества не так легко отделить, и если это делается, чем химическими методами.
6. Из-за неизменных свойств его компонентов новые вещества не образуются, в то время как всегда происходит образование новых веществ из-за смешения химических свойств различных компонентов.
7. При приготовлении смесей не происходит теплового изменения или не наблюдается участия энергии, но образование соединения приводит к тепловому изменению, когда энергия используется или выделяется в реакции. Смеси не имеют температуры кипения или кипения, но соединения имеют фиксированную температуру плавления и кипения.
8. Примерами смесей являются такие сплавы, как латунь, висмут, хром, океаническая вода (соль и вода), смеси газов и т. Д., А хлорид натрия, пищевая сода, метан, соль и т. Д. Являются примерами соединений.

Вывод

Информация, упомянутая в этой статье, неприменима в области науки, но ее можно наблюдать в повседневной жизни; следовательно, необходимо знать обо всех этих терминах подробно, чтобы идентифицировать и различать их.

Соединение

Соединение — это вещество, в составе которого находятся атомы двух и более элементов, соединенные между собой химической связью. Это означает, что в результате соединения атомов друг с другом образуется абсолютно новое вещество. Например, вода — это соединение водорода и кислорода, т.е. соединив кислород с водородом, мы можем получить воду! Стекло — это соединение кислорода, кремния, кальция и натрия.

Интересная особенность соединений заключается в том, что их химические и физические свойства отличаются от свойств образующих их атомов. Например, поваренная соль образуется во время реакции натрия с хлором. Несмотря на то, что хлор — ядовитый газ, полученное соединение — поваренная соль — не обладает опасными свойствами хлора.

Калий + марганец + кислород = марганцовка

Обычная марганцовка известна очень давно. Это вещество в виде порошка или кристаллов темно-фиолетового цвета довольно широко используется в медицине (как антисептик), промышленности, пиротехнике, садоводстве (для протравливания семян и избавления домашних растений от вредителей) и быту (для проведения дезинфекции).

Сточки зрения химии марганцовка, или перманганат калия, считается химическим соединением, в состав ко-торого входят калий, марганец и кислород.

Простые и сложные вещества. Валентность

Вещества бывают простые и сложные. Если молекула состоит из атомов одного химического элемента, — это простое вещество:

Если в состав вещества входят атомы только одного химического элемента — это простое вещество. Причём некоторые химические элементы образуют несколько простых веществ. Так, химический элемент кислород образует простое вещество «кислород» О₂ и простое вещество «озон» О₃*.

А химический элемент углерод образует четыре простых вещества, причём ни одно из них не называется «углерод». Эти вещества отличаются пространственным расположением атомов:

Алмаз — атомы углерода находятся в вершинах воображаемых тетраэдров;

Графит — атомы углерода находятся в одной плоскости;

Карбин — атомы углерода образуют «нити».

В четвертой модификации «углерода» — фуллерене — атомы углерода образуют сферу, т. е. молекулы фуллерена напоминают мячик.

Существование элемента в виде нескольких простых веществ называется аллотропией. Алмаз, графит, карбин, фуллерен — аллотропные модификации элемента «углерод», а кислород и озон — аллотропные модификации элемента «кислород».

Таким образом, не следует путать эти понятия: «химический элемент» и «простое вещество», а также «молекула» и «атом».

Очень часто в письменных записях слова «молекула» или «атом» заменяют соответствующими символами, но не всегда правильно. Так, нельзя писать: «В состав воды входит Н₂», так как речь здесь идёт о химическом элементе водороде — Н. Нужно писать: «В состав воды входит (Н)». Аналогично, правильной будет запись: «При действии металла на раствор кислоты выделится Н₂», т. е. вещество водород, молекула которого двухатомна.

Молекулы сложных веществ состоят из атомов разных химических элементов:

Как известно, в состав сложных веществ входят атомы разных химических элементов. Эти атомы соединяются между собой химическими связями: ковалентными, ионными, металлическими.

Способность атома образовывать определённое число ковалентных химических связей называется валентностью. (Подробнее см. урок 4 «Химическая связь».) Правильнее всего определять валентность по графическим или структурным формулам:

В таких формулах одна чёрточка обозначает одну ковалентную связь, т. е. «одну валентность». На практике чаще всего валентность определяют по молекулярной формуле, хотя здесь правильнее говорить о степени окисления элемента (см. урок 7). Иногда результат определения степени окисления соответствует реальному значению валентности, но бывают и неодинаковые результаты.

Задание 1.1. Определите «валентность» (степени окисления) атомов кальция и углерода по формуле СаС₂. Совпадает ли полученный результат с реальным значением валентности?

В устойчивой молекуле не может быть «свободных», «лишних» валентностей! Поэтому для двухэлементной молекулы число химических связей (валентностей) атомов одного элемента равно общему числу химических связей атомов другого элемента.

Валентность атомов некоторых химических элементов постоянна (табл. 2).

Для других атомов валентность можно определить (вычислить) из химической формулы вещества.

При этом следует учитывать изложенное выше правило о химической связи.

Сделаем практические выводы.

1. Если один из атомов в молекуле одновалентен, то валентность второго атома равна числу атомов первого элемента (см. на индекс!):

2. Если число атомов в молекуле одинаково, то валентность первого атома равна валентности второго атома:

3. Если у одного из атомов индекс отсутствует, то его валентность равна произведению валентности второго атома на его индекс:

4. В остальных случаях ставьте валентности «крест-накрест», т. е. валентность первого атома равна числу атомов второго элемента и наоборот:

Задание 1.2. Определите валентности элементов в соединениях:

Вначале укажите валентности атомов, у которых она постоянна! Аналогично определяется валентность атомных групп (ОН), (РО₄), (SО₄) и так далее.

Задание 1.3. Определите валентности атомных групп (в формулах выделены курсивом):

Обратите внимание! Одинаковые группы атомов (OH), (РО4), (SO4) имеют одинаковые валентности во всех соединениях. Зная валентности атома или группы атомов можно составить формулу соединения

Для этого пользуются правилами:

Зная валентности атома или группы атомов можно составить формулу соединения. Для этого пользуются правилами:

Если валентности одинаковы, то и число атомов одинаково, т. е. индексы не ставим:

Если валентности кратны (одно число делится на другое), то число атомов элемента с меньшей валентностью определяем делением:

В остальных случаях индексы определяют «крест-накрест»:

Задание 1.4. Составьте химические формулы соединений: