БИЛИМ БУЛАГЫ

Что изучает химия?

• Химия - наука о веществах, их свойствах, изменениях этих свойств и явлениях, сопровождающих эти изменения.
• 

Физические и химические явления

Физические явления

Кроме физических свойств, каждое вещество обладает способностью к превращению. Что же такое превращение веществ?

Представьте, что мы нагрели воду и она испарилась. Произошло ли при этом превращение вещества? Нет, испарение воды – это физическое явление. Водяной пар – это химическое вещество вода, только не в жидком, а газообразном агрегатном состоянии.

Физические явления – это явления, при которых данные вещества не превращаются в другие, а только изменяется их агрегатное состояние или форма.

Химические явления или химические реакции

Возьмем другой пример – ржавление железа. Железо ржавеет при взаимодействии с водой и кислородом. Ржавчина – хрупкое вещество бурого цвета. Таким образом, происходит превращение веществ – железа, кислорода и воды – в ржавчину. Это явление относится к химическим. Химические явления иначе называют химическими реакциями.

Вещества, вступающие в химическую реакцию (в рассмотренном примере – это железо, кислород и вода), называют исходными веществами.

Вещества, получающиеся в результате реакции (в данном случае – ржавчина), называют продуктами реакции.

Характеристика веществ

Каждое химическое вещество имеет физические характеристики:

1. Агрегатное состояние. Твердое, жидкое, газообразное и состояние плазмы (Токамак- прибор для получения плазмы).

2. Цвет. У металлов цвет бывает от серебристо-светлого, до темно-серого, с синеватым отливом или красновато - желтого цвета, Неметаллы бывают бесцветные (кислород, азот), белые (фосфор), желтые, (сера, хлор) красноватые (фосфор), зеленоватые (фтор) или серо – фиолетовые (иод).

3. Плотность. Среди металлов самый легкий литий – 0,53 г/см³ , самый тяжелый – осмий - 22, 7 г/см³ . Вставка ( Легкими считают металлы с плотностью до 5 г/см³, тяжелыми после 5 г/см³).

4. Теплопроводность и электропроводность. На практике наиболее часто используют медь и алюминий, хотя у серебра и золота преимущества, но они дороги.

5. Температура плавления и кипения (смотри индивидуальные характеристики)

Чистые вещества и смеси

Чистыми считают вещества, у которых постоянные физические характеристики (Температуры плавления, кипения).

Абсолютно чистых веществ не бывает в силу контакта их между собой. От степени очистки вещества зависят свойства этих веществ.

Определение понятия «смесь» было дано в XVII в. английским ученым Робертом Бойлем: «Смесь – целостная система, состоящая из разнородных компонентов».

Смеси – бывают однородные, когда ни глазами, ни под микроскопом нельзя различить вещества, составляющие смесь (растворы) или неоднородные, когда компоненты смеси можно различить глазами или с помощью приборов.

Различают вещества:

Чистые – 99%

Химически чистые – 99,9%

Чистые для анализа – 99,99%

Особенно чистые – 99,99 9%

Хроматографически чистые - без следов других веществ.

Способы разделения смесей химических веществ

Атомы и молекулы. Атомно – молекулярное учение

Возникновение представлений об атомах и молекулах

Древнегреческий философ Демокрит 2500 лет назад высказал мысль о том, что все тела в природе состоят из мельчайших невидимых, непроницаемых, неделимых, вечно движущихся частиц – атомов. Слово “атом” в переводе означает “неделимый”. Позднее, в средние века, учение об атомах преследовалось религией, которая тормозила развитие науки в целом, и химии в частности.

Учение о молекулах и атомах было развито в середине 18 века великим русским ученым Михаилом Васильевичем Ломоносовым (1711 – 1765 гг.) Он утверждал, что тела в природе состоят из корпускл (молекул), в состав которых входят элементы (атомы).

Молекулы и атомы

То, что атомы действительно существуют, подтверждают многие химические реакции. Так, например, при пропускании постоянного тока через воду в одной из трубок прибора собирается газ, в котором тлеющая лучинка ярко вспыхивает. Это кислород.

В другой трубке собирается вдвое больше газа, который от зажженной лучинки загорается. Это водород.

Объяснить это явление можно так. Мельчайшая частица воды – молекула состоит из 2 атомов водорода и одного атома кислорода. При пропускании постоянного тока через воду ее молекулы распадаются и образуются химически неделимые частицы – атомы кислорода и водорода.

Затем атомы соединяются по два, и из двух молекул воды образуется одна – двухатомная молекула кислорода и две двухатомные молекулы водорода.

Итак, что такое молекулы и атомы?

Атомно-молекулярное учение

Атомно-молекулярное учение развил и впервые применил в химии великий русский ученый Ломоносов. Сущность учения Ломоносова можно свести к следующим положениям.

1. Все вещества состоят из «корпускул» (так Ломоносов называл молекулы).

2. Молекулы состоят из «элементов» (так Ломоносов называл атомы).

3. Частицы — молекулы и атомы — находятся в непрерывном движении. Тепловое состояние тел есть результат движения их частиц.

4. Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ — из различных атомов.

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).

При нагревании в пламени пробирки с сахарозой (C₁₂H₂₂O₁₁). Сначала сахароза плавиться и темнеет, а затем разлагается и чернеет за счет образования угля.

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

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

Понятие о химических элементах

В химии кроме терминов “атом” и “молекула” часто употребляется понятие “элемент”.

Так, например, все атомы водорода – это элемент водород; все атомы кислорода и ртути – соответственно элементы кислород и ртуть.

В настоящее время известно 118 видов атомов, то есть более 118 химических элементов, которые образуют около 500 простых веществ.

• 
• 

Как и в любой науке, в химии существует своя система условных обозначений, свой язык.

В 19 в. появилась необходимость использования понятной для всех ученых символики. И одним из первых такую символику предложил Джон Дальтон.

Но его обозначениями было неудобно пользоваться

Система обозначения химических элементов

• 
• По предложению шведского химика Й.Я. Берцелиуса в начале 19 века в качестве символов были приняты одна или две начальные буквы латинских названий химических элементов.

• Знаки некоторых химических элементов произносятся так же, как и соответствующая буква:

  Название	Символ	Название
  Кислород	О	О
  Сера	S	Эс
  Азот	N	Эн
  Углерод	С	Це

• Знаки других элементов произносятся так же, как и называются сами элементы:

  Название	Символ	Название
  Натрий	Na	Натрий
  Калий	K	Калий
  Хлор	Cl	Хлор
  Фтор	F	Фтор

• 
  

  Произношение некоторых знаков соответствует их латинскому названию:

  Название	Символ	Название
  Кремний	Si	силициум
  Ртуть	Hg	гидраргирум
  Медь	Cu	купрум
  Железо	Fe	феррум

Химические элементы

1) Отражение свойств: Водород - рождающий воду; Фосфор – несущий свет; Кислород – рождающий кислоты.

2) В честь небесных тел: Селен - Селена (луна); Теллур – Теллурис (Земля).

3) Заимствованы из мифологии: Тантал (сын Зевса)

4) В честь государств: Германий (Германия); Галлий (Франция); Полоний (Польша).

5) В честь ученых: Кюрий; Эйнштейний; Лоуренсий.

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 в состав 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.

Глоссарий

Аллотропия — явление существования химического элемента в виде двух или нескольких простых веществ, различных по строению и свойствам. эти простые вещества, различные по строению и свойствам, называются аллотропными формами или модификациями. Например, графит и алмаз — две аллотропные формы (модификации) углерода, молекулярный кислород и озон — две аллотропные модификации кислорода. при определенных условиях аллотропные модификации могут переходить друг в друга.

Атом - мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его химические свойства. атом построен из субатомных частиц - протонов, нейтронов, электронов.

Вещество – материя в состоянии массы.

Масса - свойство объекта. Вес - сила, с которой этот объект притягивается к центру планеты (На космическом корабле в космосе масса сохраняется, а вес стремится к 0 - состояние невесомости)

Материя - То, из чего состоит окружающий мир.

Молекула (новолат. molecula, уменьшит. от лат. moles — масса) - наименьшая частица данного вещества, обладающая его основными химическими свойствами, способная к самостоятельному существованию и состоящая из атомов, соединенных химическими связями.

Наука – система знаний о закономерностях развития природы, общества и мышления.

Простое вещество^w — вещество, состоящее из атомов одного химического элемента: водород, кислород и т. д.

Свойства — совокупность признаков по которым одни вещества отличаются от других, они бывают химическими и физическими.

Сложное вещество^w — вещество, состоящее из атомов разных химических элементов: кислоты, вода и др.

Химический элемент — это определенный вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.

Химия - наука о веществах, их свойствах, изменениях этих свойств и явлениях, сопровождающих эти изменения.

Эталон - то, с чем сравнивают.

Явления - изменения, происходящие в природе с веществами.

Полезные ссылки

Бибилиография:

• А. В. Мануйлов, В. И. Родионов.Основы химии. Интернет-учебник.
• Г.В. Пчелкина. Химуля
• 100 интересных фактов о химии.
• Толковый словарь по химии
• «Семьдесят богатырей», А. Ивич; Рис. Э. Беньяминсона, Б. Кыштымова, М. Дет. лит. 1986