Здравствуйте. Сегодня хотелось бы поговорить об одном базовом химическом понятии, которое, с одной стороны является довольно частной характеристикой некоторых простых веществ, с другой стороны, в своём содержании прекрасно иллюстрирует один из основных химических принципов - происхождения свойств вещества, ведь именно свойства вещества обуславливают его применение и ценность.
Кто из неспециалистов сегодня способен ответить на вопрос, что общего между алмазом и графитом, между кислородом и озоном (и я не об одном известном маркетплейсе)? Разве что некоторые из наиболее внимательных школьников. А чем обусловлены свойства вещества? Обо всём этом ниже.
Кто-то уже догадался, что говорить мы будем о простых веществах, с этого и начнём.
Простые вещества - вещества, образованные атомами одного химического элемента.
Это означает, что каждому химическому элементу, если только его содержание в природе не ничтожно мало, соответствует своё простое наглядно воспринимаемое вещество. И это логично, ведь мы хорошо понимаем, что медная проволока состоит из атом-ионов меди (Cu), а гелий, заполняющий воздушные шарики, - из атомов гелия (He).
Наша же тема начинается в тот момент, когда мы сталкиваемся с химическими элементами, которые способны образовывать несколько простых веществ.
Скорее рассмотрим столь необходимые нам примеры. Так химическому элементу кислороду соответствуют различные небезызвестные нам простые вещества.
Как мы видим, и кислород и озон - это простые вещества так как состоят из атомов одного химического элемента. С кислородом мы знакомы достаточно хорошо, если учесть, что это один из основных компонентов такой смеси газов как воздух, при этом необходимый нам для дыхания. А вот с озоном мы сталкиваемся гораздо чаще, чем может показаться. Ведь озон - это и причина свежести после грозы, и "электронный запах" при работе принтера, это и распространённая альтернатива хлорированию при необходимости обеззараживания воды. Но гораздо больше нас интересует тот факт, что у этих двух веществ разные свойства: кислород - бесцветен, тогда как озон имеет голубоватый оттенок, кислород не пахнет, а запах озона мы чувствуем, не говоря уже о различии в бактерицидных свойствах. Но почему? Почему их свойства различны? И это самое главное: различие в их свойствах обусловлено различным составом данных веществ! И действительно, кислород представлен в природе двухатомными молекулами о-два, тогда как озон - трёхатомными о-три. И это первый узловой пункт нашей беседы: свойства могут проистекать из состава вещества. Но это ещё не всё. Идём дальше. На очереди у нас аллотропия углерода.
Мы не будем говорить обо всех аллотропных модификациях углерода, чей перечень довольно многообразен (тут и фуллерен и графен), а ограничимся лишь наиболее известными - алмазом и графитом. Действительно, столь различные по своим свойствам вещества - алмаз и графит, представляют собой аллотропные модификации углерода, то есть состоят исключительно из атомов углерода, и даже их химическая формула может быть описана одинаково - C. Но как такое возможно, что одни и те же атомы образуют настолько непохожие друг на друга воплощения? Нам ничего не стоит случайно обломить графитовый стержень в простом карандаше, тогда как алмаз - одно из самых твёрдых веществ в природе. Ответ кроется в строении данных веществ. То есть, в порядке связей атомов внутри вещества. Посмотрите на рисунок, графит имеет выраженное слоистое строение, а алмаз - концентрированное тетраэдрическое.
И именно благодаря наличию удлинённых, а от этого ослабленных связей между атомами углерода различных слоёв мы, опустив графитовый стержень на листок бумаги, можем рассчитывать на то, что при малейшей нагрузке эти связи будут разрушаться, отчего слой за слоем атомы углерода будут укладываться на наш субстрат. Чего, разумеется, мы не сможем и не будем требовать от иначе устроенного, но идентичного по составу алмаза.
Таким образом, отталкиваясь от двух достаточно простых примеров, мы наконец-то можем сделать не самый очевидный вывод о том, что свойства вещества обусловлены, во-первых, его составом, а во-вторых, его строением:
А на этом у меня всё. Спасибо. Пока.
