Развитие в науке представлений о простом и сложном веществе. Химические элементы. Символы химических элементов.

Вам уже знакомо имя английского исследователя Р. Бойля. Именно он предложил опыты по определению состава веществ. Рассмотрим суть таких опытов.

Чтобы установить состав вещества (проанализировать вещество) часто используют реакцию разложения, в результате которой из одного исходного вещества получается несколько продуктов реакции.

ОПЫТ 1. Разложение сахара при нагревании.

Поместим в пробирку несколько крупинок сахара и нагреем ее в пламени спиртовки. В результате прокаливания на стенках пробирки появляются капельки прозрачной жидкости, а на месте крупинок сахара образуется вещество черного цвета (Рис. 1). Если продолжать нагревание и дальше, то с черным веществом ничего не происходит. Это вещество – сажа (уголь). Его нельзя разложить ни при каких условиях.

Прозрачная жидкость на стенках пробирки - это вода. Воду можно разложить на два вещества с помощью электрического тока.

Рис. 1. Разложение сахара при нагревании

Разделение смесей веществ

Разделение смеси сахара и древесных опилок 

Разделение любой смеси веществ основано на знании различия свойств составляющих ее компонентов. Таким образом, чтобы разделить предложенную смесь на составляющие компоненты, нужно знать, чем они отличаются друг от друга.

ОПЫТ 1. Разделение смеси сахара и древесных опилок. Как вы знаете, сахар хорошо растворяется в воде, а древесные опилки – нет. Кроме того, древесные опилки не тонут в воде, поэтому  для разделения данной смеси можно использовать метод отстаивание.

Для начала смесь нужно поместить в воду (сахар растворится), а затем аккуратно извлечь древесные опилки с поверхности воды. Для того чтобы выделить в чистом виде растворенный в воде сахар, нужно упарить раствор, оставив немного воды, а затем охладить его – в результате в осадок выпадут кристаллы сахара (здесь используются методы выпаривания и кристаллизации).

Расчет массовой доли вещества

Массовая доля растворенного вещества – это отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора:

 

                           m(вещества)

w (вещества) = ——————

                           m(раствора)

 

Массовую долю можно выражать и в процентах:

 

                            m(вещества)

w (вещества) = —————— · 100%.

                             m(раствора)

 

Раствор состоит из растворенного вещества и растворителя, поэтому массу раствора определяют по формуле:

 

m(раствора) = m(вещества) + m(растворителя).

Решение расчётных задач по химическим уравнениям

I. Используя алгоритм, решите  самостоятельно следующие задачи:

1. Вычислите количество вещества оксида алюминия, образовавшегося в результате взаимодействия алюминия количеством вещества 0,27 моль с достаточным количеством кислорода (4Al +3O₂=2Al₂O₃).

2. Вычислите количество вещества оксида натрия, образовавшегося в результате взаимодействия натрия количеством вещества 2,3 моль с достаточным количеством кислорода (4Na+O₂=2Na₂O)

Сущность химической реакции. Закон сохранения массы веществ

Характеристики химических реакций

АЗОСОЧЕТАНИЕ, получение азосоединений взаимодействием диазосоединений с ароматическими аминами, фенолами и др., напр.: C₆H₅N₂CI+C₆H₅OH — C₆H₅N — NC₆H₄OH+HCI. Применяют для синтеза азокрасителей. 

АЗОТФИКСАЦИЯ, связывание молекулярного азота атмосферы и перевод его в азотистые соединения. Биологическая азотфиксация осуществляется клубеньковыми бактериями, живущими в симбиозе с высшими растениями (симбиотическая азотфиксация), а также свободноживущими азотфиксаторами — азотобактером, цианобактериями, спириллами, энтеробактериями, микобактериями (несимбиотическая азотфиксация). Азотфиксация играет важную роль в круговороте азота в природе и обогащении почвы и водоемов связанным азотом (симбиотическая азотфиксация ежегодно может обогащать 1 га почвы на 200-300 кг азота, несимбиотическая — на 15-30 кг). В промышленности азотфиксация происходит при синтезе аммиака из газообразных H₂ и N₂ в условиях относительно высоких температуры и давления. Показана возможность азотфиксации при комнатной температуре и атмосферном давлении под действием комплексов переходных металлов. 

Химические названия и формулы веществ

Классификация неорганических веществ и их номенклатура основаны на наиболее простой и постоянной во времени характеристике -химическом составе, который показывает атомы элементов, образующих данное вещество, в их числовом отношении. Если вещество из атомов одного химического элемента, т.е. является формой существования этого элемента в свободном виде, то его называют простымвеществом; если же вещество из атомов двух или большего числа элементов, то его называют сложным веществом. Все простые вещества (кроме одноатомных) и все сложные вещества принято называть химическими соединениями, так как в них атомы одного или разных элементов соединены между собой химическими связями.

Номенклатура неорганических веществ состоит из формул и названий. Химическая формула - изображение состава вещества с помощью символов химических элементов, числовых индексов и некоторых других знаков. Химическое название - изображение состава вещества с помощью слова или группы слов. Построение химических формул и названий определяется системойноменклатурных правил.

Символы и наименования химических элементов приведены в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Элементы условно делят на металлы и неметаллы. К неметаллам относят все элементы VIIIА-группы (благородные газы) и VIIА-группы (галогены), элементы VIА-группы (кроме полония), элементы азот, фосфор, мышьяк (VА-группа); углерод, кремний (IVА-группа); бор (IIIА-группа), а также водород. Остальные элементы относят к металлам.

При составлении названий веществ обычно применяют русские наименования элементов, например, дикислород, дифторид ксенона, селенат калия. По традиции для некоторых элементов в производные термины вводят корни их латинских наименований:

Ag - аргент	N - нитр
As - арс, арсен	Ni - никкол
Au - аур	O - окс, оксиген
C - карб, карбон	Pb - плюмб
Cu - купр	S - сульф
Fe - ферр	Sb - стиб
H - гидр, гидроген	Si - сил, силик, силиц
Hg - меркур	Sn - станн
Mn - манган

Химические реакции

ОПЫТ 1. Плавление парафина.

Кусочек парафина помещаем на металлическую пластинку и нагреваем. В результате мы наблюдаем изменение агрегатного состояния парафина (переход в жидкое состояние). Несмотря на то, что расплавленный парафин стал бесцветным (изменился цвет), это явление относится к физическим, т.к. состав вещества остался прежним, изменилось только его агрегатное состояние.

Рис. 1. Плавление парафина

Химические реакции. Уравнения химических реакций

Химическая реакция - это превращение одних веществ в другие. Впрочем, такое определение нуждается в одном существенном дополнении. В ядерном реакторе или в ускорителе тоже одни вещества превращаются в другие, но такие превращения химическими не называют. В чем же здесь дело? В ядерном реакторе происходят ядерные реакции. Они заключаются в том, что ядра элементов при столкновении с частицами высокой энергии (ими могут быть нейтроны, протоны и ядра иных элементов) - разбиваются на осколки, представляющие собой ядра других элементов. Возможно и слияние ядер между собой. Эти новые ядра затем получают электроны из окружающей среды и, таким образом, завершается образование двух или нескольких новых веществ. Все эти вещества являются какими-либо элементами Периодической системы. Примеры ядерных реакций, используемых для открытия новых элементов, приведены в §4.4.

В отличие от ядерных реакций, в химических реакциях не затрагиваются ядра атомов. Все изменения происходят только во внешних электронных оболочках. Разрываются одни химические связи и образуются другие.

Химическими реакциями называются явления, при которых одни вещества, обладающие определенным составом и свойствами, превращаются в другие вещества - с другим составом и другими свойствами. При этом в составе атомных ядер изменений не происходит.

Рассмотрим типичную химическую реакцию: сгорание природного газа (метана) в кислороде воздуха. Те из вас, у кого дома есть газовая плита, могут ежедневно наблюдать эту реакцию у себя на кухне. Запишем реакцию так, как показано на рис. 5-1.

Химические формулы веществ

Каждое сложное или простое вещество состоит из элементрарных частиц - атомов и молекул, которые имеют одинаковый атомный состав и структурное строение.

   Химическая формула - это изображение качественного и количественного состава вещества при помощи символов химических элементов, а также числовых, буквенных и других знаков.

   Химические формулы имеют интернациональные изображения.
   Химическая формула дает следующую информацию о веществе: какие элементы входят в состав вещества и какое соотношение атомов этих элементов, и следовательно, какой состав молекулы для ковалентных соединений или состав и соотношение ионов в кристаллической решетке для ионных соединений.