Урок 2 Бесплатно Основы химии

Первоначальные химические понятия

Химики, как и любая другая группа учёных, между собой общаются на своём собственном химическом языке – они используют специальные термины, обозначающие различные понятия.

Химических терминов – тысячи. Важнейшие из них – атом, молекула, элемент, реакция, технология.

Все что нас окружает состоит из очень маленьких частей.

Современные учёные не останавливаются в поиске самой маленькой частицы, которую уже нельзя разделить на более мелкие.

В классической химии самой маленькой частицей является атом.

 

Атом – уникальное сочетание составляющих его частиц – протонов и нейтронов. В природе встречается 89 разных видов атомов. Современная наука даже научилась получать атомы искусственно и таких «искусственных» атомов известно 27.

Химия – наука очень последовательная, в ней всё идёт друг за другом в строгом порядке. Каждый вид атомов называется химическим элементом.

 

Молекула – сочетание атомов одного или нескольких элементов.

Вещество – совокупность одинаковых молекул.

 

В настоящее время известно около 10 миллионов различных веществ.

Взаимодействие веществ между собой осуществляется в ходе химических реакций.

Поясним эту цепочку понятий на простом примере.

Например, атомы химического элемента углерода могут образовывать два простых вещества – графит и алмаз.

Атомы серы могут образовывать целых три простых вещества – ромбическую, моноклинную и пластическую серу (да, в придумывании названий химики не обладают особой фантазией).

Кстати, тот желтый порошок серы, который вы все привыкли видеть – это ромбическая сера. Моноклинная сера образуется, если серу расплавить и медленно охлаждать. А если охладить резко – например, вылить расплавленную серу в холодную воду – то получается пластическая сера – коричневое вещество, похожее на резину.

А вот атомы углерода и серы друг с другом образуют вещество, совсем не похожее ни на одно из вышеописанных – сероуглерод. Это прозрачная жидкость желтоватого цвета, которая легко горит и очень ядовита, в отличие от углерода и серы по отдельности. Процесс соединения между собой углерода и серы и называется химической реакцией.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Основы атомно-молекулярного учения

Химические знания развивались постепенно.

Для объяснения результатов экспериментов ученые создавали теории.

Теория – совокупность научных идей и положений, которая способна объяснять известные научные факты.

Когда новые экспериментальные данные и вступают в противоречие с существующей теорией – становится ясно, что эта теория ошибочна.

Возникает необходимость создания новой теории, и это повторяется постоянно. И каждая теория вносит свой вклад в развитие химического знания. На схеме мы постарались изложить ключевые периоды в развитии химических теорий.

 

Теория флогистона, конец 1690-1710-е годы

Считалось, что при нагревании вещества выделяют флогистон, обладающий отрицательной массой, и поэтому масса веществ при нагревании увеличивается.

 

Кислородная теория горения, 1750-е годы

Химик Антуан Лавуазье открыл кислород и обнаружил, что при нагревании вещества соединяются с кислородом, поэтому их масса и растёт.

 

Атомно-молекулярное учение, 1900-е годы

Все вещества состоят из молекул, молекулы из атомов, у каждого из которых строго определённое количество электронов

 

Теория электронного строения вещества, современность

Выяснено, что электроны в составе веществ не принадлежат конкретным атомам, а способны перемещаться по всему объёму вещества. Благодаря этому их свойству при определённых условиях возникает электрический ток.

 

В настоящее время общепринятной является последняя на представленной схеме теория.

Атом – мельчайшая частица химического элемента – состоит из протонов, нейтронов и электронов.

Протоны и нейтроны упакованы очень плотно и образуют ядро, а вокруг ядра на очень большом расстоянии находятся электроны и часто они перемещаются между атомами хаотично, но при этом общее соотношение электронов и протонов не меняется.

На самом деле расстояние между ядром и электронами огромно.

Если представить ядро атома размером с апельсин, то электроны будут находиться от него в полутора-двух метрах. Так что все мы, по сути, состоим из пустоты!

А ещё каких-нибудь сто лет назад была принята «булочная» теория строения атома – атом представляли как булку с изюмом, в которой в качестве изюминок подразумевали электроны.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Химические элементы, простые и сложные вещества

Понятия «вещество» и «химический элемент» так близки, что их путают даже многие взрослые грамотные люди.

Поэтому рассмотрим их поподробнее, чтобы вы не попадали впросак. И не верьте фразам «мне это в жизни не пригодится» – блеснуть интеллектом в компании всегда приятно! Подмигиваю

 

Химический элемент – совокупность атомов одного вида.

Он обладает определенными «атомными» свойствами.

Про химический элемент можно сказать, сколько протонов в ядре его атома или какой радиус у этого атома.

Но температура плавления, запах, цвет – эти свойства присущи уже веществу.

С этой точки зрения вещество – это форма существования химического элемента.

Однако здесь мы под веществом подразумевали только простое вещество.

 

Но вещества есть простые и сложные.

 

Простое вещество состоит из атомов только одного химического элемента.

Сложное вещество состоит из атомов разных химических элементов – их может быть два или больше.

 

Например, фосфор – химический элемент. Он может образовывать три простых вещества – красный, белый и черный фосфор – всё это твёрдые вещества.

Химический элемент водород образует одно простое вещество – газ водород.

Фосфор и водород, соединяясь, образуют сложное вещество – фосфин – ядовитый газ с очень резким неприятным запахом. Это вещество не похоже ни на одно из тех двух простых веществ, из атомов которых оно состоит!

У меня есть дополнительная информация к этой части урока!

Закрыть

Кстати, фосфин выделяется при гниении, а ещё он может самовоспламеняться на воздухе. А теперь догадайтесь, почему люди с древних времён придумывают страшилки об огнях на кладбище!

Нем как рыба

Кроме того, понятия «химический элемент» и «простое вещество» очень легко спутать даже в быту.

Когда мы говорим «лезвие ножа состоит из железа», мы подразумеваем металл – простое вещество.

А если говорим «в яблоках много железа» – мы имеем в виду, что в яблоках содержатся атомы железа – речь идет уже о химическом элементе.

Ведь совершенно очевидно, что если мы откусим яблоко, то не сломаем зубы о твёрдый блестящий металл.

Или ещё пример: фраза «титан очень легкий и прочный» подразумевает, что металл титан – простое вещество – обладает определёнными полезными для человека свойствами, а выражение «титан безопасен для здоровья человека» говорит нам о том, что химический элемент титан, попадая в организм, не вызовет каких-либо печальных последствий.

Кстати, из-за этого титан широко применяется в медицине (из него делают штифты для зубных и ортопедических протезов).

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Химические и физические явления, химические реакции

Все явления природы можно разделить на физические и химические.

Физические явления – это такие, при которых не происходит превращений одного вещества в другое.

Бросьте бумагу в воду – она промокнет, но при этом останется бумагой.

Проведите магнитом над гвоздями – гвозди притянутся, но при этом останутся гвоздями.

Кода мы проводим кирпичом по стеклу – образуется неприятный звук, но при этом кирпич остаётся кирпичом, а стекло остаётся стеклом.

Во всех этих примерах вещества и их свойства не меняются.

 

Химические явления – это такие, при которых одни вещества превращаются в другие.

Когда вы запускаете фейерверк – порох и добавки, которые в нём содержатся, превращаются в дым и пепел.

Твёрдая блестящая сталь со временем превращается в рыжую рыхлую ржавчину.

Если женщина долго носит серебряное украшение, то оно может потемнеть и этот налёт не стирается обычными способами.

Во всех этих случаях образуется другое вещество.

 

Из примеров видно, что химические явления сопровождаются различными эффектами – выделение или поглощение тепла, растворение осадка, изменение цвета.

Процесс превращения одних веществ в другие называется химической реакцией.

Определить, протекает ли химическая реакция, можно по определённым признакам.

Признаки могут сочетаться в разных комбинациях (у одной реакции не обязательно будут присутствовать все признаки сразу).

Наверняка вы обеззараживали рану перекисью водорода. При этом видно, что перекись «шипит» – происходит химическая реакция с выделением газа – кислорода, который и обеспечивает обеззараживание (большая концентрация кислорода убивает микроорганизмы).

Также с выделением газа происходит реакция между содой и уксусом, только здесь выделяется совсем другой газ – углекислый. Он не убивает микроорганизмы, но зато придаёт пышность тесту.

Очень много реакций протекает с выделением тепла – сгорание бумаги, спички, бензина.

Но есть реакции, протекающие и с поглощением тепла – например, некоторые вещества при реакции с водой поглощают очень много тепла.

Это используется в медицине для экстренного охлаждения ушибов, ран.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

«Земля, Земля, я Луна»: химический шифр

В химии есть своя система условных обозначений.

Каждый химический элемент обозначается определённым знаком, состоящим из одной или двух букв его латинского названия.

Произносится знак или как название буквы, или как латинское название элемента.

Например:

Водород – H – «аш» (Hydrogenium)

сера – S – «эс» (Sulfur)

медь – Cu – «купрум» (Cuprum)

железо – Fe – «феррум» (Ferrum).

Полный список обозначений элементов вы всегда сможете найти в соответствующих справочниках.

Основной справочник химика – периодическая таблица химических элементов.

Это своеобразная химическая «азбука Морзе».

В этой таблице собраны все известные человеку химические элементы.

Она является выражением периодического закона (но о нём позже, в следующих уроках).

В каждой клетке таблицы, помимо символа и названия элемента, имеется ещё и другая информация.

В разных версиях таблиц эта информация может отличаться, но основа самой таблицы в том, что элементы в ней расположены по возрастанию числа протонов в ядрах атомов этих элементов.

Число протонов в ядре атома называется атомным номером этого элемента – это основной признак и он обозначен во всех версиях периодической таблицы.

Химические реакции также записываются с помощью символов химических элементов.

Количество атомов в молекуле записывается подстрочным цифровым индексом, а количество молекул – индексом перед обозначением молекулы.

Например, 3 H2 – три молекулы водорода, каждая из которых состоит из двух атомов,

или: 5 C6H12O6 – пять молекул сахара, и по формуле легко понять, из каких атомов состоит эта молекула.

Пройти тест
Закрыть тест

Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации

Заключительный тест

Пройти тест