Що є речовиною

0 Comments

Що називають речовиною? Прості і складні речовини: поняття

Все, що оточує нас, має свою фізичну іхімічну природу. Що називають речовиною і які види його існують? Воно являє собою фізичну субстанцію, що володіє специфічним хімічним складом. На латині слово «речовина» позначається терміном Substantia, яке також часто використовують вчені. Що ж воно собою являє?

На сьогоднішній день відомо більше 20 млнрізних речовин. В повітрі присутні всілякі гази, в океані, морях і річках – вода з мінералами і солями. Твердий поверхневий шар нашої планети складається з численних гірських порід. Величезна кількість різних речовин присутня в будь-якому живому організмі.

загальні поняття

У сучасній хімії речовина, визначенняякого розуміють як вид матерії, має масу спокою. Воно складається з елементарних частинок або квазічастинок. Невід’ємною ознакою будь-якої речовини є його маса. Як правило, при порівняно низьких щільності і температурах в його складі найчастіше зустрічаються такі елементарні частинки, як електрони, нейтрони і протони. З останніх двох складаються атомні ядра. Всі ці елементарні частинки утворюють такі субстанції, як молекули і кристали. По суті своїй, їх атомне речовина (атоми) складається з електронів, протонів і нейтронів.

З точки зору біології «речовина» – поняттяматерії, яка утворює тканини будь-яких організмів. Воно входить до складу органел, які є в клітинах. У загальному сенсі «речовина» – це форма матерії, з якої утворюються всі фізичні тіла.

властивості речовини

Властивостями речовини називають набір об’єктивниххарактеристик, що визначають індивідуальність. Вони дозволяють розрізняти одну субстанцію від іншої. Найбільш характерні фізико-хімічні властивості речовини:

• температури кипіння і плавлення;

• значення кристалічної структури.

Всі перераховані параметри представляють собоюнеизменяющиеся константи. Оскільки всі речовини відрізняються один від одного, вони мають певні фізичні властивості. Що мають на увазі під цим поняттям? Властивостями речовини називають його особливості, які визначаються виміром або наглядом, без трансформації його в іншу субстанцію. Найважливішими з них є:

• нерозчинність або розчинність в воді;

• температура плавлення і кипіння;

Для кристалічних речовин характерно ще такефізичне властивість, як форма. Колір, смак, запах визначають візуально і за допомогою органів почуттів. Такі фізичні параметри, як щільність, температура плавлення і кипіння, електропровідність обчислюють за допомогою різних вимірів. Відомості про фізичні властивості більшості речовин представлені в спеціальних довідниках. Вони залежать від агрегатного стану субстанції. Так, щільність води, льоду і пари абсолютно різна. Кисень в газоподібному стані безбарвний, а в рідкому – має блакитний відтінок. Завдяки відмінностям фізичних властивостей можна розрізнити безліч речовин. Так, мідь – єдиний метал, який має червонуватий відтінок. Тільки кам’яна сіль має солоний смак. У більшості випадків, щоб визначити речовину, необхідно враховувати кілька відомих його властивостей.

ставлення понять

Багато людей плутають поняття «хімічнийелемент »,« атом »,« проста речовина ». Насправді вони різняться між собою. Так, атом – це конкретне поняття, оскільки він існує реально. Хімічний елемент – абстрактне (збірне) визначення. У природі він існує тільки у вигляді пов’язаних або вільних атомів. Іншими словами, він являє собою просте або складне речовина. У кожного хімічного елемента є своє умовне позначення – знак (символ). У деяких випадках він виражає і склад простого речовини (В, С, Zn). Але нерідко цей символ позначає тільки хімічний елемент. Це наочно демонструє формула кисню. Так О – це всього лише хімічний елемент, а проста речовина кисень позначається формулою Про2.

Існують і інші відмінності між цими поняттями. Слід розрізняти характеристики (властивості) простих речовин, що представляють собою сукупність часток, і хімічного елемента, що є атомом певного виду. Є певні відмінності і в назвах. Найчастіше позначення хімічного елемента і простого речовини збігається. Однак є й винятки з цього правила.

Класифікація речовин

Що називають речовиною з точки зору науки? Кількість різних субстанцій дуже велике. Природна речовина, визначення якого пов’язане з його натуральним походженням, може бути органічним або неорганічним. Багато з’єднання людина навчилася синтезувати штучно. Визначення «речовина» має на увазі поділ на прості (індивідуальні) субстанції і суміші. Ставлення до класифікації залежить від того, яка їх кількість в нього входить.

Визначення простого речовини розумієабстрактне поняття, яке означає набір атомів, з’єднаних між собою за певними фізико-хімічним законам. Незважаючи на це межа між ним і сумішшю дуже розпливчаста, оскільки деякі субстанції мають непостійний склад. Для них навіть ще не запропонована точна формула. В силу того, що для простого речовини досяжна тільки кінцева його чистота, це поняття залишається абстракцією. Іншими словами, в будь-якому з них є суміш хімічних елементів, в якій переважає одне. Найчастіше чистота субстанції безпосереднім чином впливає на її властивості. У загальному сенсі проста речовина побудовано з атомів одного хімічного елемента. Наприклад, в молекулі газу кисню міститься по 2 однакових атома (Про2).

Що називають речовиною складним? Таке хімічна сполука включає в себе різні атоми, складові молекули. Іноді його називають змішаною хімічної субстанцією. Складними речовинами називають суміші, молекули яких утворюються з атомів двох і більше елементів. Так, наприклад, в молекулі води є один атом кисню і 2 водню (Н2О). Поняттю складного речовини відповідає молекула, яка містить різні хімічні елементи. Таких субстанцій набагато більше, ніж простих. Вони можуть бути натуральними і штучними.

Прості і складні речовини, поняття яких вдеякій мірі умовні, відрізняються своїми властивостями. Так, наприклад, титан стає міцним тільки тоді, коли він буде позбавлений від атомів кисню до менше сотої частки відсотка. Складне і просте речовина, хімічна визначення якого трохи складно для сприйняття, може бути двох видів: неорганічне і органічне.

неорганічні речовини

До неорганічних відносяться всі хімічніз’єднання, що не містять вуглецю. У цю групу входять і деякі речовини, в складі яких є цей елемент (ціаніди, карбонати, карбіди, оксиди вуглецю і кілька інших речовин). Вони не мають характерного для органічних субстанцій скелета. Назвати речовину за формулою може кожен завдяки періодичній системі Менделєєва і шкільного курсу хімії. Всі вони позначаються латинськими літерами. Що називають речовиною в цьому випадку? Всі неорганічні речовини діляться на такі групи:

• прості речовини: метали (Mg, Na, Ca); неметали (P, S); благородні гази (He, Ar, Xe); амфотерні речовини (Al, Zn, Fe);

• складні: солі, оксиди, кислоти, гідроксиди.

Органічні речовини

Визначення органічних речовин досить просте. До цих субстанцій відносять хімічні сполуки, в складі яких є вуглець. Цей клас речовин є самим великим. Правда, в цьому правилі існують і винятки. Так, до органічних речовин не належать: оксиди вуглецю, карбідів, карбонати, вугільна кислота, ціаніди і тіоціанати.

Відповідь на питання “назвіть органічні речовини”включає цілий ряд складних з’єднань. До них відносяться: аміни, аміди, кетони, ангідриди, альдегіди, нітрили, карбонові кислоти, Сераорганічеськие з’єднання, вуглеводні, спирти, прості і складні ефіри, амінокислоти.

До основних класів біологічних органічнихречовин відносять ліпіди, білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи. Вони, крім вуглецю, мають в своєму складі водень, кисень, фосфор, сірку, азот. Які характерні риси у органічних речовин? Їх різноманіття і різноманітність будови пояснюється особливостями атомів вуглецю, які здатні утворювати міцні зв’язки при з’єднанні в ланцюжки. Завдяки цьому виходять дуже стійкі молекули. Атоми вуглецю утворюють зигзагоподібну ланцюг, яка є характерною особливістю органічних речовин. При цьому будова молекул прямо впливає на хімічні властивості. Вуглець в органічних речовинах може об’єднуватися у відкриті і циклічні (замкнуті) ланцюга.

агрегатні стани

Визначення «речовина» в хімії не даєрозгорнутого поняття про його агрегатних станах. Вони розрізняються тією роллю, яку відіграє в їх існуванні взаємодія молекул. Розрізняють 3 агрегатних стану речовини:

• Тверде, в якому молекули щільно з’єднані. Між ними встановлюється сильне тяжіння. У твердому стані молекули речовини не здатні рухатися вільно. Вони можуть здійснювати тільки коливальні рухи. Завдяки цьому тверді речовини прекрасно зберігають свою форму і об’єм.

• Рідке, при якому молекули вільніші і можуть пересуватися з одного місця на інше. Завдяки таким властивостям будь-які рідини можуть приймати форму посудини і перетікати.

• Газоподібне, в якому елементарні частинкиречовини рухаються вільно і хаотично. Молекулярні зв’язки в цьому стані настільки слабкі, що вони можуть далеко знаходитися один від одного. У газоподібному стані речовина здатна заповнювати собою великі обсяги.

На прикладі води дуже просто зрозуміти різницю міжльодом, рідиною і парою. Всі ці агрегатні стани не відносяться до індивідуальних характеристик хімічної речовини. Вони відповідають лише станам існування субстанції, що залежать від зовнішніх фізичних умов. Саме тому воді не можна однозначно приписати ознака рідини. При зміні зовнішніх умов багато хімічних речовин переходять з одного агрегатного стану в інше. В ході цього процесу виявляються проміжні (прикордонні) типи. Найвідомішим з них є аморфне стан, зване стеклообразном. Таке визначення «речовина» в хімії пов’язане з його будовою (в перекладі з грецького amorphos – безформний).

У фізиці розглядається ще одне агрегатнийстан, зване плазмою. Воно повністю або частково ионизировано і характеризується однаковою щільністю негативних і позитивних зарядів. Іншими словами: плазма електронейтральна. Цей стан речовини виникає тільки при гранично високих температурах. Іноді вони досягають тисячі кельвінів. За деякими своїми властивостями плазма є протилежністю газу. Останній має низьку електричну провідність. Газ складається з частинок, які подібні один одному. При цьому вони рідко стикаються. Плазма має високу електричну провідність. Вона складається з елементарних частинок, що розрізняються електричним зарядом. Вони постійно взаємодіють один з одним.

Існують також такі проміжні стануречовини, як рідкий кристал і полімер (високоеластичний). У зв’язку з наявністю цих перехідних форм фахівці часто використовують більш широко поняття «фаза». При певних умовах, досить відрізняються від звичайних, деякі речовини переходять в особливі стану, наприклад, надпровідний і надтекучий.

кристали

Кристали відносяться до твердих речовин, які маютьприродну форму правильних багатогранників. Вона заснована на їх внутрішню структуру і залежить від розташування складових його атомів, молекул та іонів. У хімії вона називається кристалічною решіткою. Така структура індивідуальна для кожної речовини, тому вона є одним з основних фізико-хімічних параметрів.

Відстані між частинками, складовимикристали, називають параметрами решітки. Вони визначаються за допомогою фізичних методів структурного аналізу. Нерідко тверді речовини мають більше однієї форми кристалічної решітки. Такі структури називаються поліморфними модифікаціями. Серед простих речовин поширені ромбическая і моноклінна форма. До таких речовин відносять графіт, алмаз, сірку, що представляють гексагональную і кубічну модифікації вуглецю. Дана форма відзначається і у складних речовин, таких як кварц, кристобалит, тридимит, які являють собою модифікації діоксиду кремнію.

Речовина як форма матерії

Незважаючи на те що за своїм значенням поняття«Речовина» і «матерія» дуже близькі, вони не є повністю рівнозначними. Це стверджують багато вчені. Так, при згадці терміна «матерія» найчастіше мають на увазі грубу, інертну і мертву дійсність, схильну до панування механічних законів. Під визначенням «речовина» більше розуміють матеріал, який, завдяки своїй формі, викликає думка про життєву придатності і оформленості.

Сьогодні вчені вважають матерію об’єктивною реальністю, яка існує в просторі і змінюється в часі. Вона може бути представлена ​​в двох формах:

• Перша має хвильовий природою. До неї відносяться невагомість, проникність, безперервність. Вона може поширюватися зі швидкістю світла.

• Друга – корпускулярна, що володіє масоюспокою. Вона складається з елементарних частинок, що відрізняються своєю локалізацією. Вона малопроніцаема або непроникна і не може поширюватися зі швидкістю світла.

Першу форму існування матерії називаютьполем, а другу – речовиною. У них багато спільного, адже навіть електрони володіють властивостями частки і хвилі. Вони проявляються на рівні мікросвіту. Саме тому поділ на поле і речовина дуже зручно.

Єдність речовини і поля

Вчені давно встановили, що чим масивніше ікрупніше елементарна частинка речовини, то все більше виражається її індивідуальність і Відмежованістю. При цьому яскравіше видно протилежність між речовиною і полем, яке характеризується безперервністю. Чим менше елементарні частинки речовини, тим менше його маса. В цьому випадку протиставлення його з полем стає більш складним. У різних мікроволненіях воно взагалі втрачає сенс, оскільки різні елементарні частинки – це кванти, порушені станами різних полів (електромагнітного – фотони, ядерного – мезони).

Єдність речовини і поля і відсутність чіткоїкордони між ними виражається в тому, що в певних умовах частинки виникають за рахунок поля, а інших випадках – навпаки. Наочним прикладом тому може служити таке явище, як анігіляція (явище перетворення елементарних частинок). Будь-яке матеріальне тіло – це стійке ціле, можливе завдяки зв’язку його елементів через поля.

1. Прості речовини

З двохатомних молекул складаються водень H 2 , кисень O 2 , азот N 2 , галогени F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 .

Три атоми — у молекулах озону O 3 , чотири — у молекулах білого фосфору P 4 , вісім — у молекулах сірки S 8 .

Інша група простих речовин має немолекулярну будову. До таких речовин відносяться усі метали, а також червоний фосфор, алмаз, графіт, силіцій та інші.

Їх хімічні формули записують хімічним символом елемента без індексу: Fe , P , C , Si , тощо.

Відомо \(118\) хімічних елементів, а простих речовин — більше, ніж \(400\). Один хімічний елемент може утворити кілька простих речовин.

Явище існування декількох простих речовин, утворених атомами одного хімічного елемента, називається алотропією .

Прості речовини, що складаються з атомів одного хімічного елемента — алотропні модифікації (алотропні видозміни).

хімічний елемент Оксиген утворює прості речовини, що відрізняються складом молекул: кисень O 2 і озон O 3 . Кисень — газ без запаху, він є необхідним живим організмам для дихання. Озон має запах, отруйний.

Хімічний елемент Фосфор утворює молекулярну речовину — білий фосфор P 4 і немолекулярну — червоний фосфор P . Ці речовини відрізняються не лише будовою, а й властивостями. Білий фосфор має запах, самозаймається на повітрі. Червоний фосфор без запаху, горить лише при нагріванні.

Хімічний елемент Карбон утворює немолекулярні речовини алмаз і графіт. Вони позначаються однаковою формулою — C , але мають різну будову і відрізняються властивостями. Алмаз є прозорою, безбарвною, дуже твердою речовиною. Графіт — непрозорий, темно-сірий, м’який.

Назви хімічного елемента і простої речовини у більшості випадків збігаються, тому слід розрізняти ці два поняття.

Хімічний елемент — це певний вид атомів. Атоми хімічного елемента можуть входити до складу простих і складних речовин. Можна охарактеризувати поширеність і форми знаходження хімічного елемента в природі, а також властивості його атомів (масу, розміри, будову).

Проста речовина — це одна з форм існування хімічного елемента в природі. Проста речовина характеризується певним складом, будовою, фізичними і хімічними властивостями. Її використовують для отримання інших речовин.

§ 9. Прості та складні речовини

Ви вже ознайомилися з будовою атомів хімічних елементів. Більшість із них мають здатність сполучатися один з одним або з атомами інших хімічних елементів. Унаслідок цього утворюються хімічні сполуки. Незалежно від складу структурних частинок і прості, і складні речовини є хімічними сполуками, бо між ними виникають хімічні зв’язки.

Отже, речовини класифікують на прості та складні залежно від їх складу. Схему класифікації речовин зображено на рис. 43.

Рис. 43. Класифікація речовин

Речовини, складовими яких є атоми, називають атомними. Наприклад, до атомних сполук належать алмаз, графіт і мінерал кварц, що входить до складу піску.

Крім атомних сполук, відомі й такі, складовими яких є заряджені частиники — йони. Такі речовини називають йонними.

Однак серед усього розмаїття хімічних сполук існують і молекулярні речовини. Складовими частинками їх є молекули. За звичайних умов — це тверді, рідкі та газоподібні сполуки.

Пригадайте з курсу природознавства, яке явище називається дифузією.

Молекули — це найдрібніші частинки речовини, що зберігають її хімічні властивості.

Молекулу вважають межею подільності речовини. Якщо вона руйнується, то руйнується й речовина. Характерна особливість молекул — їх безперервний рух.

Рис. 44. Моделі молекул простих речовин: а — водню; б — кисню; в — азоту; г — озону

Кожна молекула складається з певної кількості атомів одного й того самого або різних хімічних елементів.

Пригадайте з курсу природознавства, як поділяють речовини за складом і походженням.

Які речовини називають:

Наведіть декілька прикладів простих і складних речовин, якими ви найчастіше користуєтеся в побуті.

Прості речовини — це речовини, утворені атомами одного хімічного елемента.

Наприклад, прості речовини водень, кисень, азот утворені відповідно хімічними елементами Гідрогеном, Оксигеном, Нітрогеном. До складу їх молекул входять по два сполучені між собою атоми цих елементів (рис. 44 а, б, в).

Елемент Оксиген за певних умов утворює ще одну просту речовину — озон, молекула якого містить три атоми (рис. 44 г).

Рис. 45. Моделі молекул складних речовин: а — метану; б — вуглекислого газу; в — води

Складні речовини — це речовини, утворені атомами двох або більше хімічних елементів.

До складних речовин належать: вода, цукор, мило, кухонна сіль, крейда, метан (складова природного газу), вуглекислий газ. Речовини, що входять до складу клітин живих організмів (білки, жири й вуглеводи), є складними й містять переважно атоми Карбону, Оксигену, Гідрогену, Нітрогену, Сульфуру, Фосфору та мають молекулярну будову.

Пригадайте, як довести, що вода є складною речовиною. Які методи дослідження використовували вчені, щоб визначити склад води?

На рис. 45 зображено моделі молекул метану, вуглекислого газу й води. Молекула метану складається з одного атома Карбону й чотирьох атомів Гідрогену; молекула вуглекислого газу — з одного атома Карбону та двох атомів Оксигену; молекула води — з одного атома Оксигену та двох атомів Гідрогену.

Прості речовини: метали й неметали. Прості речовини поділяють на дві групи. Металічні елементи утворюють метали, неметалічні — неметали. Їх розрізняють за фізичними властивостями, які можна розглянути під час демонстраційного досліду.

Пригадайте, з якими фізичними властивостями речовин ви вже ознайомилися. Назвіть їх.

Дослід 1. Ознайомтеся зі зразками простих речовин металів і неметалів. З металів найпоширенішими в техніці, різних галузях виробництв, побуті є залізо, цинк, алюміній, мідь, срібло, золото; з неметалів у лабораторії наявні сірка, вуглець, червоний фосфор, бром, йод.

Зверніть увагу на агрегатний стан металів і неметалів. Чому, на вашу думку, бром зберігають у запаяних ампулах?

За основу поділу простих речовин на метали й неметали взято їх найхарактерніші фізичні властивості (табл. 2).

Фізичні властивості простих речовин

Метали

Неметали