Простые и сложные элементы химии. Простые и сложные вещества. Аллотропия. Химические соединения и смеси. Важнейшие отличия смесей от химических соединений

Под химическим элементом понимают совокупность атомов с одинаковым положительным зарядом ядра и с определенным набором свойств. Атомы одного и того же химического элемента, соединяясь, образуют простое вещество . При сочетании атомов разных химических элементов возникают сложные вещества (химические соединения) или смеси . Отличие химических соединений от смесей состоит в том, что:

Они обладают новыми свойствами, которых не было у простых веществ, из которых они были получены;

Их невозможно механически разделить на составные части;

Химические элементы в их составе могут быть только в строго определенных количественных соотношениях.

Некоторые химические элементы (углерод, кислород, фосфор, сера) способны существовать в виде нескольких простых веществ. Это явление носит название аллотропии , а разновидности простых веществ одного и того же химического элемента называются его аллотропными модификациями (видоизменениями).

Задачи

1.1. Чего больше существует в природе: химических элементов или простых веществ? Почему?

1.2. Верно ли утверждение, что сера и железо в состав сульфида железа входят как вещества? Если нет, то каков правильный ответ?

1.3. Назовите аллотропные модификации кислорода. Отличаются ли они по своим свойствам? Если да, то как?

1.4. Какая из аллотропных модификаций кислорода химически более активна и почему?

1.5. Простыми веществами или химическими элементами являются цинк, сера и кислород в следующих реакциях:

1) СuSО 4 + Zn = ZnSO 4 + Cu;

2) S + O 2 = SO 2 ;

3) Zn + 2HC1 = ZnCl 2 + H 2 ;

4) Zn + S = ZnS;

5) 2H 2 0 = 2H 2  + O 2 .

1.6. Можно ли из одного простого вещества получить другое простое вещество? Дать мотивированный ответ.

1.7. При сгорании некоторого вещества в кислороде получаются оксид серы (IV), азот и вода. Какие химические элементы образуют исходное вещество?

1.8. Указать, к простым или сложным веществам относятся: Н 2 О, С1 2 , NaOH, O 2 , HNO 3 , Fe, S, ZnSO 4 , N 2 , AgCl, I 2 , A1 2 O 3 , O 3 ?

1.9. Для каких химических элементов известны аллотропные модификации? Назовите эти модификации.

1.10. Возможен ли переход химического элемента из одной аллотропной модификации в другую? Привести примеры.

1.11. Какие химические элементы имеют в виду, когда говорят об алмазе, озоне?

1.12. Какие из веществ являются химическими соединениями, а какие - смесями:

2) воздух;

4) серная кислота;

1.13. Как доказать, что хлорид натрия относится к сложным веществам?

1.14. Назовите три аллотропные модификации углерода.

1.15. Как называются и чем отличаются друг от друга аллотропные модификации фосфора?

1.16. Как называются и чем отличаются друг от друга аллотропные модификации серы?

1.17. Указать, какое из утверждений верно и почему - в состав сульфата бария входят:

1) простые вещества барий, сера, кислород;

2) химические элементы барий, сера, кислород.

1.18. Сколько литров аммиака может быть получено из смеси 10 литров азота и 30 литров водорода?

1.19. Сколько литров водяного пара образуется из смеси 10 литров водорода и 4 литров кислорода? Какой газ и в каком объёме останется в избытке?

1.20. Сколько граммов сульфида цинка (ZnS) может образоваться из смеси 130 г цинка и 48 г серы?

1.22. Чем является раствор спирта в воде – смесью или химическим соединением?

1.23. Может ли сложное вещество состоять из атомов одного вида?

1.24. Какие из нижеперечисленных веществ являются смесями и какие химическими соединениями:

1) бронза;

2) нихром;

3) керосин;

4) калийная селитра:

5) канифоль;

6) суперфосфат.

1.25. Дана смесь Cl 2 + HCl + CaCl 2 + H 2 O.

1) Сколько в смеси различных веществ;

2) Сколько в смеси молекул хлора;

3) Сколько в смеси атомов хлора;

4)Сколько молекул различных веществ содержится в смеси.

Простые и сложные вещества. Химический элемент

Об атомах и химических элементах

В химии кроме терминов "атом ” и "молекула ” часто употребляется понятие "элемент ”. Что общего и чем эти понятия различаются?

Химический элемент – это атомы одного и того же вида. Так, например, все атомы водорода – это элемент водород; все атомы кислорода и ртути – соответственно элементы кислород и ртуть.

В настоящее время известно более 107 видов атомов, то есть более 107 химических элементов. Нужно различать понятия "химический элемент”, "атом” и "простое вещество”

Простые и сложные вещества

По элементному составу различают простые вещества, состоящие из атомов одного элемента (H2, O2,Cl2, P4, Na, Cu, Au), и сложные вещества, состоящие из атомов разных элементов (H2O,NH3, OF2, H2SO4, MgCl2,K2SO4).

В настоящее время известно 115 химических элементов, которые образуют около 500 простых веществ.

Самородное золото - простое вещество.

Способность одного элемента существовать в виде различных простых веществ, отличающихся по свойствам, называется аллотропией . Например, элемент кислород O имеет две аллотропные формы - дикислород O2 и озон O3с различным числом атомов в молекулах.

Аллотропные формы элемента углерод C - алмаз и графит - отличаются строение их кристаллов.Существуют и другие причины аллотропии.

Аллотропные формы углерода:

графит:

алмаз:

Сложные вещества часто называют химическими соединениями, например оксид ртути(II) HgO (получается путем соединения атомов простых веществ - ртути Hg и кислорода O2), бромид натрия(получается путем соединения атомов простых веществ - натрия Na и брома Br2).

Итак, подытожим вышесказанное. Молекулы вещества бывают двух видов:

1. Простые – молекулы таких веществ состоят из атомов одного вида. В химических реакциях не могут разлагаться с образованием нескольких более простых веществ.

2. Сложные – молекулы таких веществ состоят из атомов разного вида. В химических реакциях могут разлагаться с образованием более простых веществ.

Различие понятий "химический элемент” и "простое вещество”

Отличить понятия "химический элемент” и "простое вещество” можно при сравнении свойств простых и сложных веществ. Например, простое вещество – кислород – бесцветный газ, необходимый для дыхания, поддерживающий горение. Мельчайшая частица простого вещества кислорода – молекула, которая состоит из двух атомов. Кислород входит также всостав оксида углерода (угарный газ) и воды. Однако, в состав воды и оксида углерода входит химически связанный кислород, который не обладает свойствами простого вещества, в частности он не может быть использован для дыхания. Рыбы, например, дышат не химически связанным кислородом, входящим в состав молекулы воды, а свободным, растворенным в ней. Поэтому, когда речь идет о составе каких – либо химических соединений, следует понимать, что в эти соединения входят не простые вещества, а атомы определенного вида, то есть соответствующие элементы.

При разложении сложных веществ, атомы могут выделяться в свободном состоянии и соединяясь, образовывать простые вещества. Простые вещества состоят из атомов одного элемента. Различие понятий «химический элемент» и «простое вещество» подтверждается и тем, что один и тот же элемент может образовывать несколько простых веществ. Например, атомы элемента кислорода могут образовать двухатомные молекулы кислорода и трехатомные – озона. Кислород и озон – совершенно различные простые вещества. Этим объясняется тот факт, что простых веществ известно гораздо больше, чем химических элементов.

Пользуясь понятием «химический элемент», можно дать такое определение простым и сложным веществам:

Простыми называют такие вещества, которые состоят из атомов одного химического элемента.

Сложными называют такие вещества, которые состоят из атомов разных химических элементов.

Отличие понятий «смесь» и «химическое соединение»

Сложные вещества часто называют химическими соединениями.

Осуществите переход по ссылке и просмотрите опыт взаимодействия простых веществ железа и серы.

Попробуйте ответить на вопросы:

1.Чем отличаются по составу смеси от химических соединений?

2. Сопоставьте свойства смесей и химических соединений?

3. Какими способами можно разделить на составляющие компоненты смеси и химического соединения?

4. Можно ли судить по внешним признакам об образовании смеси и химического соединения?

Сравнительная характеристика смесей и химических соединений

Задания для закрепления

I. Поработайте с тренажёрами

Тренажёр №1

Тренажёр №2

Тренажёр №3

II. Решите задание

Из предложенного списка веществ выпишите отдельно простые и сложные вещества:

NaCl, H2SO4, K, S8, CO2, O3, H3PO4, N2, Fe.

Объясните ваш выбор, в каждом из случаев.

III. Ответьте на вопросы

№1

Сколько простых веществ записано в ряду формул:

H2O, N2, O3, HNO3, P2O5, S, Fe, CO2, KOH.

№2

К сложным относятся оба вещества:

А) С (уголь) и S (сера);

Б) CO2 (углекислый газ)и H2O (вода);

В) Fe (железо) и CH4 (метан);

Г) H2SO4 (серная кислота) и H2 (водород).

№3

Выберите правильное утверждение:

Простые вещества состоят из атомов одного вида.

А) Верно

Б) Неверно

№4

Для смесей характерно то, что

А) Они имеют постоянный состав;

Б) Вещества в составе "смеси" не сохраняют свои индивидуальные свойства;

В) Вещества в "смесях" можно разделить физическими свойствами;

Г) Вещества в "смесях" можно разделить при помощи химической реакции.

№5

Для "химических соединений" характерно следующее:

А) Переменный состав;

Б) Вещества, в составе "химического соединения"можно разделить физическими способами;

В) Об образовании химического соединения можно судить по признакам химических реакций;

Г) Постоянный состав.

№6

В каком случае идёт речь о железе как о химическом элементе?

А) Железо - это металл, который притягивается магнитом;

Б) Железо входит с состав ржавчины;

В) Для железа характерен металлический блеск;

Г) В состав сульфида железа входит один атом железа.

№7

В каком случае идёт речь о кислороде как о простом веществе?

А) Кислород - это газ, поддерживает дыхание и горение;

Б) Рыбы дышат кислородом, растворённым в воде;

В) Атом кислород входит в состав молекулы воды;

Г) Кислород входит в состав воздуха.

Билет 1:
Химия - это наука о веществах,их строении и свойствах, а также превращении одних веществ в другие. Химический элемент -это определенный вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. Химический элемент существует в виде трех форм: 1) одиночный атом; 2) простые вещества;3) сложные вещества или химические соединения. Вещества,образованные одним химическим элементом,называются простыми. Вещества,образованные несколькими химическими элементами,называются сложными

Билет 2:
Жизнь человека зависит от химии - процессы расщепления еды в организме - это сплошная химическая реакция. Ну и всё, что мы носим, в чем ездим, на что смотрим так или иначе проходит через определенные этапы химической обработки - будь то покраска, изготовление сплавов разных и прочего. Химия играет большую роль промышленности. Как тяжелой, так и легкой. Например: без химии человек бы не смог получить лекарства и некоторые пищевые продукты неприродного происхождения (уксус). По большому счету - химия внутри и вокруг нас. Химическая промышленность - одна из наиболее бурно развивающихся отраслей. Она относится к отраслям, составляющим базу современного научно-технического прогресса (пластмасс, химические волокна, красители, фармацевтические препараты, моющие и косметические средства). В результате хозяйственной деятельности человека изменяется газовый состав и запыленность нижних слоев атмосферы. В результате это может вызвать эффект отдаленного влияния на человека: хронические воспалительные заболевания различных органов, изменения нервной системы, действие на внутриутробное развитие плода, приводящее к различным отклонениям у новорожденных. Экологические проблемы возможно решить лишь при стабилизации экономического положения и создании такого экономического механизма природопользования, когда плата за загрязнение окружающей среды будет соответствовать затратам на ее полную очистку.

Билет 3:
Наиболее известные:
Дмитрий Иванович Менделеев конечно же, со своей известной переодической системой химических элементов.
КУЧЕРОВ МИХАИЛ ГРИГОРЬЕВИЧ - русский химик-органик, открыл реакцию каталитической гидратации ацетиленовых УВ с образованием карбонилсодержащих соединений, в частности, превращение ацетилена в уксусный альдегид в присутствии солей ртути.
КОНОВАЛОВ МИХАИЛ ИВАНОВИЧ - русский химик-органик, открыл нитрующее действие слабого раствора азотной кислоты на предельные УВ, разработал методы выделения и очистки нафтенов.
ЛЕБЕДЕВ СЕРГЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ - русский химик, впервые получил образец синтетичесого бутадиенового каучука, получил синтетический каучук полимеризацией бутадиена под действием металлического натрия. Благодаря Лебедеву с 1932 г в нашей стране начала создаваться отечественная промышленность синтетического каучука.

Билет 4: Тип элемента, какой элемент, информация о нем (кол-во электроных слоёв, кол-во электронов на внешнем уровне, степень оисления, кол-во протонов/нейтронов/электронов, относительная масса, группа элемента, конфигурация внешнего слоя) , реакция - взаимодействие элементов, веществ, формулы - вещества и классы веществ.

Билет 5: Атом состоит из атомного ядра и частиц (электронов, протонов, нейтронов) находящихся на периферии. Протоны и нейтроны составляют ядро атома, которое несёт почти всю массу атома. Электроны составляют электронную оболочку атома, которая делится на энергитические уровни (1,2,3 и тд), уровни делятся на подуровни (обозначаются буквами s, p, d, f).Подуровни состоят из атомных орбиталей, т.е. областей пространства, где вероятно пребывание электронов. Орбитали обозначаются как 1s(орбиталь первого уровня, s-подуровня)Заполнение атомных орбиталей происходит в соответсвии с тремя условиями: 1) Принцип минимума энергии
2)Правило запрета, ну или принцип Паули
3)Принцип максимальной мультиплетности, правило Хунда.
Изотопы - это атомы одного элемента, различающиеся числом нейтронов в ядре.

Так например наиболее ярким примером могут быть изотопы водорода:
1H - протий с одним протоном в ядре и 1 электроном в оболочке
2H - дейтерий с одним протоном и одним нейтроном в ядре и одним электроном в оболочке
3H - тритий с одним протоном и двумя нейтронов в ядре и одним электроном в оболочке

Билет 6:
1. H)1
2. He)2
3. Li)2)1
4. Be)2)2
5. B)2)3
6. C)2)2
7. N)2)5
8. O)2)6
9. F)2)7
10. Ne)2)8
11. Na)2)8)1
12. Mg)2)8)2
13. Al)2)8)3
14. Si)2)8)4
15. P)2)8)5
16. S)2)8)6
17. Cl)2)8)7
18. Ar)2)8)8
19. K)2)8)8)1
20. Ca)2)8)8)8
На внешнем уровне если 2 или 8 электронов - завершенный, а если другое количество - не завершенный.

Билет 8:
Ионная связь это: типичный металл + типичный неметалл. Пример: NaCl, AlBr3. Ковалентная полярная это: неметалл + неметалл (разные). Пример: H2O, HCl.Ковалентная неполярная это: неметалл + неметалл (одинаковые). Пример: H2, Cl2, O2, O3.А металлическая когда металл + металл Li, Na, K

Билет 11:
Сложные вещества состоят из органических и неорганических веществ.
Неорганические вещества: Оксиды, гидроксиды, соли
Органические вещества: кислоты, основания.

Ну, дружище, с чем смог - помог.)

Все вещества делятся на простые и сложные.

Простые вещества - это вещества, которые состоят из атомов одного элемента.

В некоторых простых веществах атомы одного элемента соединяются друг с другом и образуют молекулы. Такие простые вещества имеют молекулярное строение . К ним относятся: , . Все эти вещества состоят из двухатомных молекул. (Обратите внимание, что названия простых веществ совпадают с названиями элементов!)

Другие простые вещества имеют атомное строение , т. е. состоят из атомов, между которыми существуют определенные связи. Примерами таких простых веществ являются все ( , и т. д.) и некоторые ( , и др.). Не только названия, но и формулы этих простых веществ совпадают с символами элементов.

Существует также группа простых веществ, которые называются . К ним относятся: гелий Не, неон Ne, аргон Аr, криптон Kr, ксенон Хе, радон Rn. Эти простые вещества состоят из не связанных друг с другом атомов.

Каждый элемент образует как минимум одно простое вещество. Некоторые элементы могут образовывать не одно, а два или несколько простых веществ. Это явление называется аллотропией.

Аллотропия - это явление образования нескольких простых веществ одним элементом.

Разные простые вещества, которые образуются одним и тем же химическим элементом, называются аллотропными видоизменениями (модификациями).

Аллотропные модификации могут отличаться друг от друга составом молекул. Например, элемент кислород образует два простых вещества. Одно из них состоит из двухатомных молекул О 2 и имеет такое же название, как и элемент- . Другое простое вещество состоит из трехатомных молекул О 3 и имеет собственное название - озон.

Кислород О 2 и озон О 3 имеют различные физические и химические свойства.

Аллотропные модификации могут представлять собой твердые вещества, которые имеют различное строение кристаллов. Примером являются аллотропные модификации углерода С - алмаз и графит.

Число известных простых веществ (примерно 400) значительно больше, чем число химических элементов, так как многие элементы могут образовывать две или несколько аллотропных модификаций.

Сложные вещества - это вещества, которые состоят из атомов разных элементов.

Примеры сложных веществ: НCl, Н 2 O, NaCl, СО 2 , H 2 SO 4 и т. д.

Сложные вещества часто называют химическими соединениями. В химических соединениях свойства простых веществ, из которых образуются эти соединения, не сохраняются. Свойства сложного вещества отличаются от свойств простых веществ, из которых оно образуется.

Например, хлорид натрия NaCl может образоваться из простых веществ - металлического натрия Na и газообразного хлора Сl Физические и химические свойства NaCl отличаются от свойств Na и Cl 2 .

В природе, как правило, встречаются не чистые вещества, а смеси веществ. В практической деятельности мы также обычно используем смеси веществ. Любая смесь состоит из двух или большего числа веществ, которые называются компонентами смеси .

Например, воздух представляет собой смесь нескольких газообразных веществ: кислорода О 2 (21 % по объему), (78%), и др. Смесями являются растворы многих веществ, сплавы некоторых металлов и т. д.

Смеси веществ бывают гомогенными (однородными) и гетерогенными (неоднородными).

Гомогенные смеси - это смеси, в которых между компонентами нет поверхности раздела.

Гомогенными являются смеси газов (в частности, воздух), жидкие растворы (например, раствор сахара в воде).

Гетерогенные смеси - это смеси, в которых компоненты разделяются поверхностью раздела.

К гетерогенным относятся смеси твердых веществ (песок + порошок мела), смеси нерастворимых друг в друге жидкостей (вода + масло), смеси жидкостей и нерастворимых в нем твердых веществ (вода + мел).

Важнейшие отличия смесей от химических соединений:

1. В смесях свойства отдельных веществ (компонентов) сохраняются.
2. Состав смесей не является постоянным.

Все вещества, о которых мы говорим в школьном курсе химии, принято делить на простые и сложные. Простые вещества - это такие вещества, в состав молекул которых входят атомы одного и того же элемента. Атомарный кислород (O), молекулярный кислород (O2) или просто кислород, озон (O3), графит, алмаз - это примеры простых веществ, которые образуют химические элементы кислород и углерод. Сложные вещества делятся на органические и неорганические. Среди неорганических веществ, прежде всего выделяют следующие четыре класса: окислы (или оксиды), кислоты (кислродные и безкислородные), основания (растворимые в воде основания называются щелочами) и соли. Соединения неметаллов (исключая кислород и водород) не входят в эти четыре класса, мы будем их называть условно "и другие сложные вещества".

Простые вещества принято делить на металлы, неметаллы и инертные газы. К металлам относятся все химические элементы, у которых идет заполнение d- и f-подуровней, это в 4-ом периоде элементы: Sc - Zn, в 5-ом периоде: Y - Cd, в 6-ом периоде: La - Hg, Ce - Lu, в 7 периоде Ac - Th - Lr. Если теперь среди оставшихся элементов провести линию от Be к At, то слева и внизу от нее будут расположены металлы, а справа и вверху - неметаллы. В 8 группе Периодической системы расположены инертные газы. Элементы, расположенные на диагонали: Al, Ge, Sb, Po (и некоторые другие. Например, Zn) в свободном состоянии обладают свойствами металлов, а гидроксиды обладают свойствами и оснований, и кислот, т.е. являются амфотерными гидроксидами. Поэтому эти элементы можно считать металло-неметаллами, занимающими промежуточное положение между металлами и неметаллами. Таким образом, классификация химических элементов зависит от того, какими свойствами будут обладать их гидроксиды: основными - значит это металл, кислотными - неметалл, и теми и другими (в зависимости от условий) - металло-неметалл. Один и тот же химический элемент в соединениях с низшей положительной степенью окисления (Mn+2, Cr+2) проявляет ярко выраженные "металлические" свойства, а в соединениях с максимальной положительной степенью окисления (Mn+7, Cr+6) проявляет свойства типичного неметалла. Чтобы увидеть взаимосвязь простых веществ, оксидов, гидроксидов и солей приведем сводную таблицу.