Какие простые вещества существуют в природе

Простые вещества

В природе существуют простые и сложные вещества. Главное отличие между ними — в их составе. Так, простые вещества включают атомы одного элемента. Их (простых веществ) кристаллы можно синтезировать в лабораторных, а иногда и в домашних условиях. Однако часто для хранения полученных кристаллов необходимо создавать определенные условия.

Существует пять классов, на которые разделены простые вещества: металлы, полуметаллы, неметаллы, интерметаллиды и галогены (не встречающиеся в природе). Они могут быть представлены атомарными (Ar, Не) или молекулярными (О2, Н2, О3) газами.

В качестве примера можно взять простое вещество кислород. Оно включает молекулы, состоящие из двух атомов элемента Кислород. Или, например, вещество железо состоит из кристаллов, включающих только атомы элемента Железо. Исторически принято называть простое вещество по названию элемента, атомы которого входят в его состав. Строение этих соединений может быть молекулярным и немолекулярным.

Сложные вещества включают атомы различного вида и при разложении могут образовывать два (или больше) соединения. Например, вода при расщеплении формирует кислород и водород. При этом не каждое соединение можно разложить на простые вещества. Например, сульфид железа, сформированный атомами серы и железа, не поддается расщеплению. В этом случае, для того чтобы доказать, что соединение является сложным и включает разнородные атомы, применяют принцип обратной реакции. Другими словами, при помощи исходных компонентов получают сульфид железа.

Простые вещества являются формами химических элементов, существующих в свободном виде. Сегодня науке известно более четырехсот видов этих элементов.

В отличие от сложных веществ, простые нельзя получить из других простых веществ. Их также нельзя разложить на другие соединения.

Один химический элемент может сформировать разные типы простых веществ. (Например, элемент Кислород формирует трехатомный озон и двухатомный кислород, а Углерод способен образовать алмаз и графит). Это свойство называется аллотропией. Аллотропные модификации различаются по строению и способу размещения молекул в кристаллах или по составу самих молекул (атомов) элемента. Способность к формированию нескольких типов простых веществ обусловлена атомным строением, которое определяет вид химической связи, а также особенностями строения молекул и кристаллов.

Все аллотропные модификации обладают свойством переходить друг в друга. Разные типы простых веществ, сформированные одним химическим элементом, могут иметь разные физические свойства и разный уровень химической активности. Так, например, кислород проявляет меньшую, чем озон, активность, а температура плавления фуллерена, например, меньше, чем у алмаза.

В нормальных условиях для одиннадцати элементов простые вещества будут представлять собой газы (Ar, Xe, Rn, N, H, Ne, O, F, Kr, Cl, He,), для двух жидкости (Br, Hg), а для прочих элементов – твердые тела.

При температуре, приближенной к комнатной, пять металлов будут принимать жидкое или полужидкое состояние. Это связано с тем, что температура их плавления почти равна комнатной температуре. Так, ртуть и рубидий плавятся при 39 градусах, франций – при 27, цезий – при 28, а галлий при 30 градусах.

Следует отметить, что понятия «химический элемент», «атом», «простое вещество» смешивать не следует. Так, например, атом имеет определенное, конкретное значение и существует реально. Определение «химический элемент» является в целом абстрактным, собирательным. В природе элементы присутствуют в форме атомов свободных или химически связанных. При этом характеристики простых веществ (совокупности частиц) и химических элементов (изолированных атомов конкретного вида) имеют свои особенности.

Источник



Урок 3. Молекулы и простые вещества

В уроке 3 «Молекулы и простые вещества» из курса «Химия для чайников» рассмотрим, что такое молекулы, простые вещества, а также металлы и неметаллы. Напоминаю, что в прошлом уроке «Относительная атомная масса химических элементов» мы рассмотрели разные способы выражения массы химических элементов.

Атомы химических элементов существуют в природе как в свободном, так и в связанном состоянии. Например, благородные газы — гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe — находятся в воздухе в виде одиночных атомов. Атомы всех остальных элементов в природе не существуют изолированно друг от друга. Они всегда стремятся соединиться, связаться с другими атомами за счет особых сил. Почему? Так они достигают более устойчивого состояния. Это одна из иллюстраций всеобщего принципа природы — стремления к максимально устойчивому состоянию.

Что такое молекула?

Из курса физики вы уже немного знаете о молекулах — частицах вещества, состоящих обычно из двух и более атомов. Что же такое молекула?

Молекула — наименьшая частица вещества, способная существовать самостоятельно и сохраняющая его химические свойства.

Читайте также:  Конспекты занятий по развитию речи весна в природе

Модели молекул кислорода, водорода и азота

Молекулы благородных газов одноатомны, а молекулы таких веществ, как кислород, водород, азот, хлор, бром, состоят из двух атомов (рис. 34). Молекула фосфора содержит четыре атома, а серы — восемь (рис. 35).

Простые вещества

Если вещества состоят из атомов одного вида, то они относятся к простым веществам.

Простыми называются вещества, которые образованы атомами одного химического элемента.

Простые вещества — одна из форм существования химических элементов в природе. Простые вещества, состоящие из молекул, относятся к веществам молекулярного строения. При обычных условиях среди них есть газы (водород, кислород, азот, фтор, хлор, благородные газы), жидкости (бром) и твердые вещества (сера, иод, фосфор).

Элемент кислород существует в виде двух простых веществ молекулярного строения: одно из них (просто кислород) состоит из двухатомных молекул, а второе (озон) — из трехатомных.

Простые вещества немолекулярного строения

Связываясь друг с другом, атомы образуют не только молекулы. Гораздо больше простых веществ, которые имеют немолекулярное строение. Они обычно представляют собой твердые кристаллические вещества, построенные из атомов, например кристаллы алмаза, графита, меди, железа (рис. 36).

Металлы и неметаллы

Простые вещества по их свойствам делят на металлы и неметаллы.

Все металлы при комнатной температуре являются твердыми веществами (за исключением ртути), которые проводят электрический ток и теплоту, имеют характерный металлический блеск. Многие из металлов пластичны, т. е. меняют свою форму при механическом воздействии. Благодаря этому свойству металлы можно ковать, расплющивать, вытягивать в проволоку.

Большинство простых веществ — металлы, и все они имеют немолекулярное строение.

Твердые простые вещества

Хотя простых веществ неметаллов гораздо меньше, по своим свойствам они различаются между собой значительно сильнее, чем металлы. Почти все они плохо проводят электрический ток и теплоту. Многие из неметаллов при обычных условиях являются хрупкими твердыми веществами (рис. 37), другие — газами (рис. 38), а бром — жидкостью (рис. 39). Большинство неметаллов существует в виде молекул, но некоторые имеют немолекулярное строение, например бор, углерод, кремний.

Алмаз и графит — это простые вещества, состоящие из атомов одного и того же химического элемента — углерода. Хотя они оба имеют немолекулярное строение, свойства этих веществ сильно отличаются: алмаз — прозрачное, самое твердое в природе вещество, а графит — темно-серое, непрозрачное, мягкое вещество (рис. 40). Их свойства различны потому, что различно строение их кристаллов, хотя состоят эти кристаллы из одних и тех же атомов — атомов углерода.

Простые вещества

Названия простых веществ

В настоящее время известно более 400 простых веществ, хотя элементов пока открыто только 118. Названия большинства простых веществ такие же, как и названия соответствующих химических элементов. Только у элемента углерода простые вещества (как вы уже знаете) имеют собственные названия, да еще у элемента кислорода есть простое вещество озон.

Необходимо различать понятия простое вещество и химический элемент, поскольку в большинстве случаев их названия совпадают.

Химический элемент — это определенный вид атомов. Поэтому название химического элемента — это то, что объединяет атомы данного вида. У всех таких атомов есть общие черты. Каждый химический элемент обозначается с помощью соответствующего химического знака.

В то же время понятие простое вещество обозначает конкретное химическое вещество, образованное атомами одного вида. Оно характеризуется определенными составом, строением, физическими и химическими свойствами.

Например, если говорят о том, что в состав какого-то вещества входит азот, то имеют в виду атомы этого химического элемента, а когда говорят об азоте, который входит в состав воздуха, то, конечно, речь идет о простом веществе.

Более подробно о различии понятий «простое вещество» и «химический элемент» вы узнаете в главах 2, 3.

Краткие выводы урока:

  1. Молекула — наименьшая частица вещества, способная существовать самостоятельно и сохраняющая его химические свойства.
  2. Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента.
  3. Простые вещества имеют молекулярное или немолекулярное строение.
  4. Простые вещества делят на металлы и неметаллы.

Надеюсь урок 3 «Молекулы и простые вещества» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Источник

Классификация веществ

Вещество в химии — любая совокупность атомов и молекул. Вещества в химии подразделяются на простые и сложные.

Простые и сложные вещества

Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента, то есть их образуют два и более одинаковых атома: H2, N2, O2, O3(озон), Mn, Fe.

Читайте также:  Музей природы во владимире время работы

Сложные вещества состоят из атомов двух и более видов: KMnO4, H2SO4, HCl.

Простые и сложные вещества

Предмет химии (греч. chymos — сок)

У любой науки есть предмет изучения и методами, с помощью которых изучается предмет. Химия — наука о веществах, их превращениях и явлениях, которые сопровождают эти превращения.

Хочу заметить важную деталь: необходимо четко разделять химические и физические реакции. При химических реакциях происходят изменения в составе молекул: одни атомы сменяются другими, молекулы рвутся на части и собираются снова в обновленном виде.

При физических реакциях молекулы неизменны, связи атомов внутри них не подвергается изменениям.

Физические реакции

  • Выделение газа
  • Появление запаха
  • Изменение окраски раствора или реагирующих веществ
  • Выпадение осадка
  • Образование воды
  • Выделение тепла
  • Поглощение тепла

Признаки химической реакции

Аллотропия

Аллотропия (греч. allos — иной + tropos образ) — свойство некоторых химических элементов принимать различные физические формы, существовать в виде двух и более простых веществ.

Такие уникальные способности имеются у углерода. Его известнейшие аллотропные модификации: алмаз, графит и фуллерен. В разделе химических связей мы вернемся к ним, однако будет хорошо, если вы уже сейчас запомните: алмаз и графит имеют атомное строение, фуллерен — молекулярное.

Обратите внимание: вы можете догадаться о строении веществ по их формуле. У фуллерена молекулу составляют 60 атомов углерода. Мы изучали, что молекула — это как минимум два атома, соединенных вместе. Таким образом, уже по формуле, очевидно, что строение фуллерена молекулярное.

Аллотропия углерода

Среди аллотропных модификаций фосфора выделяют: белый, красный и черный фосфор. Белый (P4) фосфор имеет молекулярное строение, а красный и черный (P) — атомное.

Аллотропия фосфора

Аллотропные модификации серы включают ромбическую, моноклинную, и пластическую серу. Ромбическая (S8) и моноклинная сера (S8) имеют молекулярное строение. Пластическая сера (S) представляет собой длинные цепочки атомов, тем не менее также характеризуется молекулярным строением.

Надо заметить, что с течением времени, пластическая и моноклинная модификации серы, неустойчивые, превращаются в ромбическую, наиболее устойчивую.

Аллотропия серы

Из аллотропных модификаций кислорода наиболее известен озон (греч. ozo — иметь сильный запах). Озон — неустойчивая модификация кислорода, образуется в озоновом слое под действием ультрафиолетового излучения. Имеет молекулярное строение и формулу — O3.

Озон — ядовитый газ. Применяется как окислитель при отбеливании, при очистке воды и кондиционировании воздуха. В медицине существует целое направление, посвященное лечению с применение озона — озонотерапия.

Аллотропия кислорода

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Простые и сложные вещества. Аллотропия. Химические соединения и смеси

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: водород H2, кислород O2, азот N2, фтор F2, хлор Cl2, бром Br2, йод I2. 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 металлы (железо Fe, медь Сu, натрий Na и т. д.) и некоторые неметаллы (углерод С, кремний Si и др.). Не только названия, но и формулы этих простых веществ совпадают с символами элементов.

Существует также группа простых веществ, которые называются благородными газами. 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 О2 и имеет такое же название, как и элемент— кислород. Другое простое вещество состоит из трехатомных молекул О3 и имеет собственное название — озон.

Читайте также:  Как нарисовать природу как пейзаж цветным карандашом

Кислород О2 и озон О3 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, Н2O, NaCl, СО2, H2SO4 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 Cl2.

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 О2 (21 % по объему), азота N2 (78%), углекислого газа СО2 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).

Источник

Простые вещества

  • Просты́е вещества́ — химические вещества, состоящие исключительно из атомов одного химического элемента (из гомоядерных молекул), в отличие от сложных веществ. Являются формой существования химических элементов в свободном виде; или, иначе говоря, химические элементы, не связанные химически ни с каким другим элементом, образуют простые вещества. Известно свыше 400 разновидностей простых веществ.

В зависимости от типа химической связи между атомами простые вещества могут быть металлами (Na, Mg, Al, Bi и др.) и неметаллами (H2, N2, Br2, Si и др.).

Связанные понятия

Вещества, изучаемые химией (chemical substance) — вещества, состоящие из атомов; вещества, в которых выделение атомов невозможно или теряет физический смысл (например, плазма или звёздное вещество), к предмету рассмотрения химией не относят. Состоящее из атомов вещество — основной объект изучения химии. Вещества в химии принято разделять на индивидуальные вещества (простые и сложные), организованные в атомы, молекулы, ионы и радикалы, и их смеси. Простое вещество образовано атомами одного химического.

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Твёрдые растворы — фазы переменного состава, в которых атомы различных элементов расположены в общей кристаллической решётке.

Бина́рные соедине́ния — химические вещества, образованные двумя химическими элементами. Многоэлементные вещества, в формульной единице которых одна из составляющих содержит несвязанные между собой атомы нескольких элементов, а также одноэлементные или многоэлементные группы атомов (кроме гидроксидов и солей), рассматривают как бинарные соединения.

Ко второ́му пери́оду периоди́ческой систе́мы относятся элементы второй строки (или второго периода) периодической системы химических элементов. Строение периодической таблицы основано на строках для иллюстрации повторяющихся (периодических) трендов в химических свойствах элементов при увеличении атомного числа: новая строка начинается тогда, когда химические свойства повторяются, что означает, что элементы с аналогичными свойствами попадают в один и тот же вертикальный столбец. Второй период содержит.

К пе́рвому пери́оду периоди́ческой систе́мы относятся элементы верхней строки (или периода) периодической системы химических элементов. Строение периодической таблицы основано на строках для иллюстрации повторяющихся (периодических) химических свойств элементов при увеличении атомного числа: новая строка начинается тогда, когда увеличивается количество энергетических уровней, что означает попадание элементов с аналогичными свойствами в тот же вертикальный столбец. Первый период содержит меньше всего.

Гибридные материалы (англ. hybrid materials) — материалы, полученные за счёт взаимодействия химически различных составляющих (компонентов), чаще всего органических и неорганических, формирующих определенную (кристаллическую, пространственную) структуру, отличающуюся от структур исходных реагентов, но часто наследующую определенные мотивы и функции исходных структур.

Источник