Введение в предмет химии

Предмет химии. Вещества

Химия — это наука о веществах, их свойствах и превращениях
Вещество — то, из чего состоят физические тела.

Определённый вид атомов называют химическим элементом.

Из отдельных изолированных атомов состоят такие вещества, как неон, аргон, криптон, гелий. Их ещё называют благородными или инертными газами, потому что их атомы не соединяются друг с другом и почти не соединяются с атомами других химических элементов. Совсем другое дело — атомы водорода. Они могут существовать поодиночке, как на Солнце, которое более чем наполовину состоит из отдельных атомов водорода. Могут соединяться в молекулы по два атома, образуя молекулы самого лёгкого газа, который, как и химический элемент, называют водородом. Атомы водорода могут также соединяться с атомами других химических элементов. Например, два атома водорода, соединяясь с одним атомом кислорода, образуют молекулы хорошо известного вам вещества — воды.

Аналогично, понятие «химический элемент кислород» объединяет изолированные атомы кислорода, кислород — простое вещество, молекулы которого состоят из двух атомов кислорода, и атомы кислорода, входящие в состав сложных веществ. Так, в состав молекул углекислого газа входят атомы кислорода и углерода, в состав молекул сахара — атомы углерода, водорода и кислорода.

Вещества, которые образованы атомами одного химического элемента, называют простыми. Это, например, водород, кислород, благородные газы, железо, медь, алюминий.

Вещества, которые образованы атомами разных химических элементов, называют сложными. Сложные вещества называют также химическими соединениями. Это, например, вода, углекислый газ, сахар, крахмал.

Различные вещества отличаются друг от друга своими свойствами. Так, водород — это газ, очень лёгкий, без цвета, запаха, вкуса, имеет плотность 0,00009 г/см³, кипит при температуре -253 °С, а плавится при температуре —259 °С и т. д. Эти свойства вещества называют физическими.

Свойства веществ — это признаки, по которым одни вещества отличаются от других.

Описать физические свойства вещества можно, воспользовавшись следующим планом:

1. В каком агрегатном состоянии (газообразном, жидком, твёрдом) находится вещество при данных условиях?
2. Какого цвета вещество? Имеет ли оно блеск?
3. Имеет ли вещество запах?
4. Какова твёрдость вещества по относительной шкале твёрдости (шкале Мооса)
5. Проявляет ли вещество пластичность, хрупкость, эластичность?
6. Растворяется ли вещество в воде?
7. Какова температура плавления и температура кипения вещества?
8. Какова плотность вещества?
9. Обладает ли вещество тепло- и электропроводностью?

Превращения веществ.

Нальём в пробирку 2 мл соляной кислоты и поместим в неё небольшой кусочек мрамора. Раствор сразу «закипает» — в нём появляются пузырьки газа, а кусочек мрамора постепенно уменьшается и затем совсем растворится. Пропустим образующийся газ через прозрачную известковую воду. Она мутнеет. Вы, наверное, помните из курса природоведения, что так распознают углекислый газ.

Если взять раствор, получившийся в результате взаимодействия мрамора и соляной кислоты, и выпарить несколько капель его в фарфоровой чашечке или на пластинке, то они покроются беловатым налётом минеральной соли — хлорида кальция. Следовательно, при взаимодействии двух исходных веществ — соляной кислоты и мрамора — были получены совершенно новые вещества: углекислый газ и хлорид кальция.

Явления, в результате которых из одних веществ образуются другие, называют химичесними явлениями или химическими реакциями.

К химическим явлениям относят горение веществ, коррозию металлов (ржавление железа), помутнение известковой воды при пропускании через неё углекислого газа.

Явления, в результате которых изменяются размеры, форма тел или агрегатное состояние веществ, но состав их остаётся постоянным, называют физическими явлениями.

Например, испарение и замерзание воды, распространение запаха духов — это физические явления.

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Знаки химических элементов

Гениального русского химика Д. И. Менделеева всю жизнь отличало стремление к познанию неведомого. Это стремление, а также глубочайшие и обширнейшие знания в сочетании с безошибочной научной интуицией и позволили Дмитрию Ивановичу разработать научную классификацию химических элементов — Периодическую систему в форме его знаменитой таблицы.

Периодическую систему химических элементов Д. И. Менделеева можно представить в виде большого дома, в котором «дружно живут» абсолютно все химические элементы, известные человеку. Чтобы уметь пользоваться Периодической системой, необходимо изучить химический алфавит, т. е. знаки химических элементов.

Каждому химическому элементу отведена в таблице Менделеева, в общем «доме» всех элементов, своя «квартира» — клетка со строго определённым номером. Глубокий смысл этого номера вам раскроется при дальнейшем изучении химии. Так же строго распределена и этажность этих «квартир» — периоды, в которых «живут» элементы. Как и порядковый номер элемента (номер «квартиры»), номер периода («этажа») таит в себе важнейшую информацию о строении атомов химических элементов.

Подобно тому как из элементов игры «Лего» ребёнок может сконструировать огромное количество различных предметов, так и из химических элементов природа и человек создали окружающее нас многообразие веществ. Ещё нагляднее другая модель: подобно тому как 33 буквы русского алфавита образуют различные комбинации, десятки тысяч слов, так и 118 химических элементов в различных сочетаниях создают более 20 миллионов различных веществ.

Постарайтесь усвоить закономерности образования слов — химических формул, и тогда мир веществ откроется перед вами во всём своём красочном многообразии.

С их помощью вы научитесь писать слова — химические формулы, а на их основе сможете записывать предложения — уравнения химических реакций. Каждый химический элемент обозначают собственным химическим знаком, или символом, который наряду с названием химического элемента записан в таблице Д. И. Менделеева. качестве символов по предложению шведского химика Й. Берцелиуса были приняты в большинстве случаев начальные буквы латинских названий химических элементов. Так, водород (латинское название Hydrogenium — гидрогениум) обозначают буквой Н (читают «аш»), кислород (латинское название Oxygenium — оксигениум) — буквой О (читают «о»), углерод (латинское название Сarboneum — карбонеум) — буквой С (читают «цэ»).

На букву С начинаются латинские названия ещё нескольких химических элементов: кальция (Calcium), меди (Cuprum), кобальта (Cobaltum) и др. Чтобы их различить, И. Берцелиус предложил к начальной букве латинского названия добавлять ещё одну из последующих букв названия. Так, химический знак кальция записывают символом Са (читают «кальций»), меди — Сu (читают «купрум»), кобальта — Со (читают «кобальт»).

В названиях одних химических элементов отражены важнейшие свойства элементов, например, водород — рождающий воду, кислород — рождающий кислоты, фосфор — несущий свет и т. д.

Другие элементы названы в честь небесных тел или планет Солнечной системы — селен и теллур (от греч. Селена — Луна и Теллурис — Земля), уран, нептуний, плутоний.

Отдельные названия заимствованы из мифологии. Например, тантал. Так звали любимого сына Зевса. За преступления перед богами Тантал был сурово наказан. Он стоял по горло в воде, и над ним свисали ветви с сочными, ароматными плодами. Однако едва он хотел напиться, как вода утекала от него, едва желал утолить голод и протягивал руку к плодам — ветви отклонялись в сторону. Пытаясь выделить тантал из руд, химики испытали не меньше мучений.

Некоторые элементы были названы в честь различных государств или частей света. Например, германий, галлий (Галлия — старинное название Франции), полоний (в честь Польши), скандий (в честь Скандинавии), франций, рутений (Рутения — латинское название России), европий и америций. Вот элементы, названные в честь городов: гафний (в честь Копенгагена), лютеций (в старину Париж называли Лютеций), берклий (в честь города Беркли в США), иттрий, тербий, эрбий, иттербий (названия этих элементов происходят от Иттерби — маленького города в Швеции, где впервые был обнаружен минерал, содержащий эти элементы), дубний.

Наконец, в названиях элементов увековечены имена великих учёных: кюрий, фермий, эйнштейний, менделевий, лоуренсий.

Химические формулы. Относительная атомная и молекулярная массы

Состав простых и сложных веществ химики всего мира отражают очень красиво и лаконично в виде химических формул. Химические формулы — это аналоги слов, которые записывают с помощью букв — знаков химических элементов.

Выразим с помощью химических символов состав самого распространённого вещества на Земле — воды. В молекулу воды входят два атома водорода и один атом кислорода. Теперь переведём это предложение в химическую формулу, используя химические символы (водорода — Н и кислорода — О). Число атомов в формуле запишем с помощью индексов — цифр, стоящих внизу справа от химического символа (индекс 1 для кислорода не пишут): Н₂0 (читают «аш-два-о»).

Формулы простых веществ водорода и кислорода, молекулы которых состоят из двух одинаковых атомов, записывают так: Н₂ (читают «аш-два») и 0₂ (читают «о-два»).

Чтобы отразить число молекул, используют коэффициенты, которые пишут перед химическими формулами: например, запись 2СО₂ (читают «два-цэ-о-два») означает две молекулы углекислого газа, каждая из которых состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода.

Аналогично записывают коэффициенты, когда указывают число свободных атомов химического элемента. Например, нам нужно записать выражение: пять атомов железа и семь атомов кислорода. Делают это следующим образом: 5Fe и 7О.

Относительная атомная масса (Ar)
Ar(H) = 1
Ar показывает во сколько раз масса атома данного элемента больше массы атома водорода.
Ar(O) = 16, Ar(F) = 19

Каждый химический элемент имеет своё значение относительной атомной массы. Значения относительных атомных масс химических элементов указаны в соответствующих им клетках таблицы Д. И. Менделеева.

Относительная молекулярная масса (Mr)
Mr складывается из Ar элемента с учетом числа атомов каждого элемента
Mr(H₂O) = Ar(H)*2 + Ar(O) = 1*2 + 16 = 18
Mr(H₂SO₄) = Ar(H)*2 + Ar(S) + Ar(O)*4 = 1*2 + 32 + 16*4 = 98

Учебник для 8 класса |Габриелян|