Все вещества состоят из атомов и молекул.
Атомом называют мельчайшую химически неделимую электронейтральную частицу вещества, состоящую из положительно заряженного атомного ядра и отрицательно заряженных электронов.
Молекула – наименьшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства и представляющая собой группу взаимосвязанных атомов.
Есть вещества, например алмаз, графит, залежи чистых металлов, у которых наименьшая структурная единица представлена атомом (немолекулярное строение). А есть вещества, например газы в свободном состоянии (хлор, водород), вода, у которых такой единицей будет молекула (молекулярное строение).
Химический элемент – вид атомов с определенным одинаковым зарядом ядра.
Простые вещества – это вещества, образованные атомами одного химического элемента: водород H2, кислород O2, железо Fe.
Сложные вещества состоят из атомов нескольких химических элементов: вода H2O, углекислый газ CO2, сахар C12H22O11, крахмал (C6H10O5)n.
Каждый химический элемент имеет название и символ – условное обозначение в виде одной или двух букв, взятых из его латинского названия. Например
Все химические элементы собраны в таблице Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.
Многие элементы образуют несколько простых веществ, различающихся составом или строением. Это явление называют аллотропией, а соответствующие простые вещества – аллотропными модификациями, или аллотропными формами элемента.
Примеры аллотропных модификаций:
- элемент кислород Oобразует простые вещества кислород O2 и озон O3;
- элемент углерод Cобразует простые вещества – графит С, алмаз С и фуллерен С60;
- элемент фосфор Р – белый фосфор Р4, черный фосфор Р, красный фосфор Р.
Простые вещества подразделяют на металлы и неметаллы. К неметаллам относят 22 элемента – H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, галогены и инертные газы, к металлам – все остальные.
Все металлы (кроме ртути) – твердые, непрозрачные вещества с характерным металлическим блеском. Металлы обладают хорошей электропроводностью и теплопроводностью. Плотность, прочность и температуры плавления металлов значительно различаются. Также металлы обладают различной ковкостью и пластичностью. В химических реакциях всегда являются восстановителями.
Неметаллы различны по своему агрегатному состоянию. Многие из них газы (кислород, азот, фтор, хлор, аргон, криптон, ксенон, неон, гелий, водород). Твердые вещества – фосфор, сера, бор, углерод, йод. Бром является жидкостью. Для неметаллов характерна зависимость физических свойств от типа кристаллической решетки.
Состав любого химического соединения описывается химической формулой.
Каждое чистое вещество молекулярного строения независимо от способа получения имеет постоянный качественный и количественный состав (Закон постоянства состава вещества). Вещества немолекулярного строения не обладают строго постоянным составом. Их состав зависит от условий получения.
В химической формуле каждый символ обозначает один атом, а индекс за символом показывает число атомов в химической формуле:
Индекс «1» около символа элемента не пишется.
Молекулярная формула показывает качественный состав вещества (какие атомы в соединении) и его количественный состав (наименьшее число атомов каждого вида).
Молекулярная формула описывает только вещества с молекулярным строением.
Эмпирическая (простейшая) формула показывает только простейшее соотношение между числом атомов разных элементов в веществе.
Для веществ немолекулярного строения эмпирическая формула описывает состав формульной единицы. Для веществ молекулярного строения молекулярная формула или совпадает с эмпирической, или кратна ей.
Структурная формула – это запись, в которой каждый атом показан отдельно. Порядок соединения атомов в молекуле и число связей между ними обозначают черточками, представляющими собой химические связи.
Например:
H2O H ‒ O ‒ H
CO2 O ═ C ═ O
N2 N ≡ N
H2S H ‒ S ‒ H
Структурные формулы пригодны только для описания веществ молекулярного строения и некоторых ионов. В органической химии часто используют сокращенные структурные формулы, в которых не показаны атомы углерода и связанные с ними атомы водорода. Они довольно компактны, но к ним нужно привыкнуть.
Сложные вещества подразделяются на органические (углеводороды и их производные) и неорганические. И те и другие, в свою очередь, разделяют на определенные классы соединений.
Вещества, состоящие из нескольких соединений, не связанных между собой постоянными соотношениями, называют смесями. Состав смесей не является постоянным. Примеры смесей: морская вода (смесь воды и растворенных в ней солей), воздух (смесь азота, кислорода, инертных газов, углекислого газа и паров воды), бензин (смесь углеводородов).
(ПРИМЕЧАНИЕ: некоторые картинки взяты из интернета, использовались материалы из разных источников учебной литературы).