Химия - 8-9 класс

Простые вещества		Сложные вещества
Название	Тип строения	Название	Тип строения
Кислород	м	Вода	м
Водород	м	Поваренная соль	н/м
Алмаз	н/м	Сахароза	м
Железо	н/м	Медный купорос	н/м
Сера	м	Бутан	м
Алюминий	н/м	Фосфорная кислота	м
Белый фосфор	м	Сода	н/м
Азот	м	Питьевая сода	н/м

На рис. 1.3 показана схема классификации веществ по изученным нами признакам: по наличию ядер в образующих вещество частицах, по химической индивидуальности веществ, по содержанию атомов одного или нескольких элементов и по типу строения. Схема дополнена делением смесей на механические смеси и растворы, здесь классификационный признак – структурный уровень, на котором перемешаны частицы.

Раствор –однородная смесь нескольких веществ, перемешанных на атомно-молекулярном уровне.

Как и индивидуальные вещества, растворы могут быть твердыми, жидкими (обычно называются просто " растворы" ) и газообразными (называются смесями газов). Примеры твердых растворов: ювелирный сплав золота с серебром, драгоценный камень рубин. Примеры жидких растворов вам хорошо известны: это, например, раствор поваренной соли в воде, столовый уксус (раствор уксусной кислоты в воде). Примеры газообразных растворов: воздух, кислородно-гелиевые смеси для дыхания аквалангистов и др.

Алмаз – аллотропная модификация углерода. Это – бесцветный драгоценный камень, ценящийся за игру цветов и блеск. Слово " алмаз" в переводе с древнеиндийского языка означает " тот, который не разбивается" . Среди всех минералов алмаз обладает самой большой твердостью. Но, несмотря на свое название, он достаточно хрупок. Ограненные алмазы называются бриллиантами. Природные алмазы, слишком мелкие или низкого качества, которые не могут быть использованы в ювелирном деле, находят применение как режущий и абразивный материал (абразивный материал – материал для шлифовки и полировки). По химическим свойствам алмаз относится к малоактивным веществам.

Графит – вторая аллотропная модификация углерода. Это тоже немолекулярное вещество. В отличие от алмаза он черно-серый, жирный на ощупь и достаточно мягкий, кроме того, он довольно хорошо проводит электрический ток. Благодаря своим свойствам, графит используется в самых различных областях деятельности человека. Например: все вы пользуетесь " простыми" карандашами, а ведь пишущий стержень – грифель – изготовлен из того же графита. Графит весьма термостоек, поэтому из него делают огнеупорные тигли, в которых плавят металлы. Кроме того, из графита изготавливают термостойкую смазку, а также подвижные электрические контакты, в частности те, которые устанавливают на штангах троллейбусов в тех местах, где они скользят по электрическим проводам. Есть и другие, не менее важные области его использования. По сравнению с алмазом графит более реакционноспособен.

ХИМИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО, ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ВЕЩЕСТВО, СМЕСЬ, ПРОСТОЕ ВЕЩЕСТВО, СЛОЖНОЕ ВЕЩЕСТВО, АЛЛОТРОПИЯ, РАСТВОР.

1.Приведите не менее трех примеров индивидуальных веществ и столько же примеров смесей.

2.С какими простыми веществами вы постоянно сталкиваетесь в жизни?

3.Какие из приведенных вами в качестве примера индивидуальных веществ относятся к простым веществам, а какие к сложным?

4.В каких из следующих предложений речь идет о химическом элементе, а в каких – о простом веществе?

а) Атом кислорода столкнулся с атомом углерода.

б) В состав воды входят водород и кислород.

в) Смесь водорода с кислородом взрывоопасна.

г) Самый тугоплавкий металл – вольфрам.

д) Кастрюля сделана из алюминия.

е) Кварц – соединение кремния с кислородом.

ж) Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода.

з) Медь, серебро и золото известны людям с глубокой древности.

5.Приведите пять примеров известных вам растворов.

6.Каково, по вашему мнению, внешнее отличие механической смеси от раствора?

1.5. Характеристики и свойства веществ. Разделение смесей

Каждый из объектов материальной системы (кроме элементарных частиц) сам является системой, то есть состоит из других, более мелких, объектов, связанных между собой. Итак, любая система сама является сложным объектом, а почти все объекты представляют собой системы. Например, важная для химии система – молекула – состоит из атомов, связанных между собой химическими связями (о природе этих связей вы узнаете, изучив главу 7). Другой пример: атом. Он также представляет собой материальную систему, состоящую из атомного ядра и связанных с ним электронов (о природе этих связей вы узнаете, изучив главу 3).

Каждый объект можно более или менее подробно описать или охарактеризовать, то есть перечислить его характеристики.

Характеристики объекта – особенности, присущие данному объекту.

Характеристиками, в частности, являются состав и стоение.

Среди множества характеристик объекта особую группу образуют его свойства.

Свойство объекта – способность объекта определенным образом изменяться под действием другого объекта или в результате взаимодействия частей самого объекта.

В химии объектами являются, прежде всего, вещества. Химические вещества бывают самые разнообразные:жидкие и твердые, бесцветные и окрашенные, легкие и тяжелые, активные и инертные и так далее. Одно вещество от другого отличается по целому ряду признаков, которые, как вы знаете, называются характеристиками.

Характеристика вещества – особенность, присущая данному веществу.

Существуют самые разнообразные характеристики веществ: агрегатное состояние, цвет, запах, плотность, способность плавиться, температура плавления, способность разлагаться при нагревании, температура разложения, гигроскопичность (способность поглощать влагу), вязкость, способность взаимодействовать с другими веществами и многие другие. Важнейшие из этих характеристик – состав и строение. Именно от состава и строения вещества зависят все его остальные характеристики, в том числе и свойства.

Различают качественный состав и количественный состав вещества.

Чтобы описать качественный состав вещества, перечисляют, атомы каких элементов входят в состав этого вещества.

При описании количественного состава молекулярного вещества указывают атомы каких элементов и в каком количестве образуют молекулу данного вещества.

При описании количественного состава немолекулярного вещества указывают отношение числа атомов каждого из элементов, входящих в состав этого вещества.

Под строением вещества понимают а) последовательность соединения между собой атомов, образующих данное вещество; б) характер связей между ними и в) взаимное расположение атомов в пространстве.

Теперь вернемся к вопросу, которым закончили параграф 1.2: что же остается неизменным в молекулах, если молекулярное вещество остается самим собой? Сейчас мы уже можем ответить на этот вопрос: неизменным в молекулах остается их состав и строение. А раз так, то можно уточнить и вывод, сделанный нами в параграфе 1.2:

Вещество остается самим собой, то есть химически неизменным, до тех пор, пока сохраняются неизменными состав и строение его молекул (для немолекулярных веществ – пока сохраняется его состав и характер связей между атомами).

Как и для других систем, среди характеристик веществ в особую группу выделяются свойства веществ, то есть их способность изменяться в результате взаимодействия с другими телами или веществами, а также в результате взаимодействия составных частей данного вещества.

Второй случай довольно редкий, поэтому свойства вещества можно определить как способность этого вещества определенным образом изменяться при каком-либо внешнем воздействии. А так как внешние воздействия могут быть самыми разнообразными (нагревание, сжатие, погружение в воду, смешивание с другим веществом и тому подобное) то и изменения они могут вызвать тоже различные. При нагревании твердое вещество может расплавиться, а может и разложиться без плавления, превратившись в другие вещества. Если вещество при нагревании плавится, то мы говорим, что оно обладает способностью плавиться. Это свойство данного вещества (оно проявляется, например, у серебра и отсутствует у целлюлозы). Также и жидкость при нагревании может закипеть, а может и не закипеть, а тоже разложиться. Это – способность кипеть (она проявляется, например, у воды и отсутствует у расплавленного полиэтилена). Погруженное в воду вещество может раствориться в ней, а может и не раствориться, это свойство – способность растворяться в воде. Бумага, поднесенная к огню, на воздухе загорается, а золотая проволока – нет, то есть бумага (вернее, целлюлоза) проявляет способность гореть на воздухе, а золотая проволока не обладает этим свойством. Различных свойств у веществ очень много.

Способность плавиться, способность кипеть, способность деформироваться и тому подобные свойства относятся к физическим свойствам вещества.

Физические свойства вещества – свойства, проявляемые веществом в процессах, при которых вещество остается химически неизменным.

Способность реагировать с другими веществами, способность разлагаться, а иногда и способность растворяться относятся к химическим свойствам вещества.

Химические свойства вещества – свойства, проявляемые веществом в процессах, при которых оно превращается в другое или другие вещества.

Другая группа характеристик веществ – количественные характеристики. Из характеристик, приведенных в начале параграфа, количественными являются плотность, температура плавления, температура разложения, вязкость. Все они представляют собой физические величины. В курсе физики вы познакомились с физическими величинами в седьмом классе и продолжаете их изучать. Важнейшие физические величины, используемые в химии, вы будете подробно изучать в этом году.

Среди характеристик вещества есть такие, которые не являются ни свойствами, ни количественными характеристиками, но имеют очень большое значение при описании вещества. К ним относятся состав, строение, агрегатное состояние и другие характеристики.

Каждое индивидуальное вещество имеет свой собственный набор характеристик, причем количественные характеристики такого вещества постоянны. Например, чистая вода при нормальном давлении кипит ровно при 100 o С, этиловый спирт при этих же условиях кипит при 78 o С. И вода, и этиловый спирт – индивидуальные вещества. А бензин, например, являясь смесью нескольких веществ, не имеет определенной температуры кипения (кипит в некотором интервале температур).

Различия в физических свойствах и других характеристиках веществ позволяют разделять состоящие из них смеси.

Для разделения смесей на составляющие их вещества используют разнообразные физические методы разделения, например: отстаивание с декантацией (сливанием жидкости с осадка), фильтрование (процеживание), выпаривание, магнитную сепарацию (разделение с помощью магнита) и многие другие методы. С некоторыми из этих методов вы познакомитесь практически.

Золото – один из драгоценных металлов, с древних времен известных человеку. Люди находили золото в виде самородков или намывали золотой песок. В средние века алхимики считали Солнце покровителем золота. Золото – немолекулярное вещество. Это довольно мягкий красивый желтый металл, ковкий, тяжелый, с большой температурой плавления. Благодаря этим свойствам, а также способности не изменяться с течением времени и невосприимчивости к различным воздействиям (низкой реакционной способности), золото издревле ценилось очень высоко. Ранее золото использовалось в основном для чеканки монет, для изготовления украшений и в некоторых других областях, например, для изготовления драгоценной столовой утвари. и по сей день часть золота используется в ювелирных целях. Чистое золото – очень мягкий металл, поэтому ювелиры используют не само золото, а его сплавы с другими металлами – механическая прочность таких сплавов существенно выше. Однако сейчас большая часть добываемого золота используется в электронной технике. Тем не менее, до сих пор золото является валютным металлом.

Серебро – также один из драгоценных металлов, с древних времен известных человеку. В природе встречается самородное серебро, но значительно реже, чем золото. В средние века алхимики считали покровителем серебра Луну. Как и все металлы, серебро – немолекулярное вещество. Серебро – довольно мягкий, пластичный металл, но менее пластичный, чем золото. Люди уже давно подметили обеззараживающие и противомикробные свойства самого серебра и его соединений. В православных храмах купель и церковная утварь часто изготавливались из серебра и поэтому вода, приносимая домой из церкви, долго оставалась прозрачной и чистой. Серебро с размером частиц порядка 0,001мм входит в состав лекарственного препарата " колларгол" – капель в глаза и нос. Было доказано, что серебро избирательно накапливается различными растениями, например, капустой и огурцами. Раньше серебро использовалось для изготовления монет и в ювелирном деле. Украшения из серебра ценятся и по сей день, но, как и золото, оно все больше и больше находит техническое применение, в частности, при производстве кино- и фотоматериалов, электронных изделий, аккумуляторов. Кроме того, серебро, как и золото – валютный металл.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕЩЕСТВА, КАЧЕСТАВЕННЫЙ СОСТАВ, КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ, СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА, СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА, ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

1.Опишите как систему

а) любой хорошо известный вам объект,

б) Солнечную систему. Укажите составные части этих систем и характер связей между составными частями.

2.Приведите примеры систем, состоящих из одних и тех же составных частей, но имеющих разное строение

3.Перечислите как можно больше характеристик какого-нибудь бытового предмета, например, карандаша (как системы!). Какие из этих характеристик являются свойствами?

4.Что такое характеристика вещества? Приведите примеры.

5.Что такое свойство вещества? Приведите примеры.

6.Далее приведены наборы характеристик трех веществ. Все эти вещества вам хорошо известны. Определите, о каких веществах идет речь

а) Твердое бесцветное вещество с плотностью 2,16 г/см3 образует прозрачные кристаллы кубической формы, без запаха, растворимо в воде, водный раствор имеет соленый вкус, при нагревании до 801o С плавится, а при 1465o С кипит, в умеренных дозах для человека не ядовито.

б) Твердое вещество оранжево-красного цвета с плотностью 8,9 г/см3, кристаллы на глаз неразличимы, поверхность блестящая, в воде не растворяется, очень хорошо проводит электрический ток, пластично (легко вытягивается в проволоку), при 1084o С плавится, а при 2540o С кипит, на воздухе постепенно покрывается рыхлым бледно-сине-зеленым налетом.

в) Прозрачная бесцветная жидкость с резким запахом, плотность 1,05 г/см3, с водой смешивается во всех отношениях, водные растворы имеют кислый вкус, в разбавленных водных растворах для человека не ядовита, используется как приправа к пище, при охлаждении до –17o С затвердевает, а при нагревании до 118o С кипит, разъедает многие металлы. 7.Какие из приведенных в трех предыдущих примерах характеристики представляют собой а) физические свойства, б) химические свойства, в) значения физических величин.

8.Составьте самостоятельно перечни характеристик еще двух известных вам веществ.

Разделение веществ методом фильтрования.

1.6. Физические и химические явления. Химические реакции

Все то, что происходит с участием физических объектов, называется явлениями природы. К ним относятся и переходы веществ из одного агрегатного состояния в другое, и разложение веществ при нагревании, и взаимодействия их между собой.

При плавлении, кипении, сублимации, перетекании жидкости, изгибе твердого тела и других подобных явлениях молекулы веществ не изменяются.

А что происходит, например, при горении серы?

При горении серы молекулы серы и молекулы кислорода изменяются: превращаются в молекулы диоксида серы (см. рис. 1.4). Обратите внимание, что и общее число атомов, и число атомов каждого из элементов при этом остается неизменным.

Следовательно, существует два типа явлений природы:

1) явления, при которых молекулы веществ не изменяются – физические явления;

2) явления, при которых молекулы веществ изменяются – химические явления.

Что же происходит с веществами при этих явлениях?

В первом случае молекулы сталкиваются и разлетаются, не изменившись; во втором – молекулы, столкнувшись, реагируют друг с другом, при этом одни молекулы (старые) разрушаются, адругие (новые) образуются.

Что же изменяется в молекулах при химических явлениях?

В молекулах атомы связаны прочными химическими связями в единую частицу (в немолекулярных веществах – в единый кристалл). Природа атомов в химических явлениях не меняется, то есть атомы друг в друга не превращаются. Число атомов каждого элемента тоже не меняется (атомы не исчезают и не появляются). Что же изменяется? Связи между атомами! Точно так же и в немолекулярных веществах при химических явлениях изменяются связи между атомами. Изменение связей обычно сводится к их разрыву и последующему образованию новых связей. Например, при горении серы на воздухе разрываются связи между атомами серы в молекулах серы и между атомами кислорода в молекулах кислорода, а образуются связи между атомами серы и кислорода в молекулах диоксида серы.

Физические явления – явления,при которых одни химические вещества не превращаются в другие.(Существует группа физических явлений, в которых изменяются сами атомы (точнее атомные ядра). Естественно, что при этом изменяются и вещества, образуемые этими атомами. Так происходит, например, при ядерном взрыве)

Химические явления (химические реакции) – явления, при которых одни химические вещества превращаются в другие

Появление новых веществ обнаруживается по исчезновению характеристик реагирующих веществ и появлению новых характеристик, присущих продуктам реакции. Так при горении серы желтый порошок серы превращается в газ с резким неприятным запахом, а при горении фосфора образуются клубы белого дыма, состоящего из мельчайших частичек оксида фосфора.

Итак, химические явления сопровождаются разрывом и образованием химических связей, следовательно, химия как наука изучает явления природы, при которых происходит разрыв и образование химических связей (химические реакции),сопровождающие их физические явления и, естественно, химические вещества, участвующие в этих реакциях.

Чтобы изучать химические явления (то есть химию), нужно сначала изучитьсвязи между атомами (что это такое, какие они бывают, в чем их особенности). Но связи-то образуются между атомами.Следовательно, необходимо прежде всего изучить сами атомы, точнее, строение атомов разных элементов.

Таким образом, в 8-м и 9-м классах вы изучите

1) строение атомов;

2) химические связи и строение веществ;

3) химические реакции и процессы, их сопровождающие;

4) свойства важнейших простых веществ и соединений.

Кроме того, за это время вы познакомитесь с важнейшими физическими величинами, используемыми в химии, и с соотношениями между ними, а также научитесь проводить основные химические расчеты.

Кислород. Без этого газообразного вещества наша жизнь была бы невозможна. Ведь этот бесцветный газ, без вкуса и запаха, необходим для дыхания. Земная атмосфера примерно на одну пятую часть состоит из кислорода. Кислород – молекулярное вещество, каждая его молекула образована двумя атомами. В жидком состоянии он светло-голубой, в твердом – синий. Кислород очень реакционноспособен, он реагирует с большинством других химических веществ. Горение бензина и древесины, ржавление железа, гниение и дыхание – все это химические процессы с участием кислорода. В промышленности большую часть кислорода получают из атмосферного воздуха. Кислород используется в производстве чугуна и стали, повышая температуру пламени в печах и, таким образом, ускоряя процесс плавки. Обогащенный кислородом воздух применяется в цветной металлургии, для сварки и резки металлов. Применяется он и в медицине – для облегчения дыхания больных. Запасы кислорода на Земле непрерывно восполняются – зелеными растениями вырабатывается около 300 миллиардов тонн кислорода ежегодно.

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, ХИМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ (ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ).

1.С какими химическими явлениями вы сталкивались при изучении географии?

2.Приведите примеры химических явлений, с которыми вы познакомились, изучая биологию (ботанику)?

3.Приведите примеры других известных вами физических и химических явлений.

4.Какие явления Природы вы затрудняетесь отнести к физическим или химическим?

Наблюдение за горением свечи.

1.7. Место химии среди других наук и ее значение в жизни человека

Химия – одна из естественных наук, то есть наук, изучающих объекты и явления природы. Другое название этих наук – естествознание. К естественным наукам относится физика, химия, биология, физическая география, астрономия и некоторые другие науки.