Вещества простые и сложные химический элемент: Простые и сложные вещества. Химический элемент

Содержание

Отличия простых и сложных веществ. Химия, 8 класс: уроки, тесты, задания.

1. Названия простых веществ

Сложность: лёгкое

1
2. Названия сложных веществ

Сложность: лёгкое

1
3. Формулы простых веществ

Сложность: лёгкое

1
4. Простое вещество и химический элемент

Сложность: среднее

2
5. Состав и строение веществ

Сложность: среднее

2
6. Отличия металлов от неметаллов

Сложность: среднее

2
7. Формулы простых и сложных веществ

Сложность: сложное

3
8. Аллотропия кислорода

Сложность: сложное

4
9. Установи формулу сложного вещества

Сложность: сложное

4

Химические элементы

2. Химические элементы


Антуан Лавуазье
(1743–1794)

   Одна из первых работ Лавуазье была посвящена выяснению вопроса, можно ли Воду превратить в Землю. Лавуазье принадлежит заслуга окончательного опровержения теории флогистона. Он показал, что горение не является реакцией разложения, в результате которой выделяется флогистон, а наоборот, является реакцией соединения горючего вещества с кислородом воздуха.

Лавуазье заложил основы современной систематики химических элементов. Лавуазье показал в результате изучения многочисленных реакций между химическими элементами, что воздух – смесь двух газов, кислорода и азота. Лавуазье показал, что продуктом горения водорода является чистая вода. Согласно атомистической теории химический элемент рассматривается как вид атомов, имеющих определенные химические свойства. 
    С развитием химии к XIX веку сформировалось представление об атомах и химических соединениях. В 1789 г. А. Лавуазье впервые составил список химических элементов. Химическими элементами он считал ряд простых веществ, таких как водород, кислород, азот, уголь, металлы.


Джон Дальтон
(1755–1844 гг.)

    Благодаря работам Д. Дальтона (1755–1844 гг.) в начале XIX века утвердилась атомно-молекулярная гипотеза. Каждый химический элемент рассматривался как отдельный вид атома.

Считалось, что простые и сложные вещества состоят из одного или нескольких атомов различных химических элементов.


Д. И. Менделеев
(1834–1907)

    В 1871 г. Д. И. Менделеевым  была открыта периодическая зависимость свойств химических элементов от массы химического элемента, которая была положена в основу Периодической системы химических элементов. Все химические соединения можно было построить из 63 известных в то время химических элементов. Д. И. Менделеев не только системати­зировал все известные в то время химические элементы, но и предсказал 11 новых химических элементов и описал, какими свойствами должны обладать эти химические элементы. При жизни Д. И. Менделеева было открыто четыре из предсказанных им химических элементов — галлий Ga (1875 г.), скандий Sc (1879 г.), германий Ge (1886 г.), полоний Po (1898 г.). Одновременно Д. И. Менделеев оставил последующим поколениям ученых фундаментальную загадку:

«Чем обусловлено периодическое изменение свойств химических элементов?» Ответ на этот вопрос фактически был получен в результате открытия электрона в 1897 г. Дж. Дж. Томсоном и последующего развития нового взгляда на физический мир. Оказалось, что все химические элементы имеют в своем составе электроны. Электроны в соответствии с законами квантовой механики формируют электронные оболочки атомов. Число электронов во внешней электронной оболочке атома определяет его химические свойства.

Периодическая система химических элементов

 

Краткосрочное планирование по химии 7 класс «Химические элементы. Простые и сложные вещества» — Химия — В помощь учителю — Учительские университеты

Раздел долгосрочного
плана: 7.2А Атомы. Молекулы. Вещества

Дата: 16.11.2017г

Класс: 7

Тема урока

Учебные цели, достигаемые на этом уроке (Ссылка на учебный план)

Цели урока

Критерии успеха

Привитие ценностей

Межпредметная связь

Предшествующие знания

Школа: КГУ «Средняя школа №18» акимата города Рудного

ФИО учителя: Найманбаева А. Б.

Количество присутствующих:
отсутствующих:
Химические элементы. Простые и сложные вещества
7.1.2.2-знать, что каждый химический элемент обозначается символом и является определенным видом атомов;
7.1.2.3-классифицировать элементы на металлы и неметаллы;
7.1.2.4-классифицировать вещества на простые и сложные.
Для всех учащихся:
• обеспечить условия для восприятия и осмысления понятий «химические элементы», «металлы» и «неметаллы» «простое вещество» и «сложное вещество»;

Для большинства учащихся:
• содействовать формированию исследовательских умений и навыков в определении физических свойств Ме и НеМе;

• Знает, что химический элемент обозначается символом и является определенным видом атома;
• Объясняет принадлежность элементов к металлам и неметаллам
• Различает простые и сложные вещества

Привитие ценностей «обучение на протяжение всей жизни» и «сотрудничество» осуществляется через беседу вначале урока и организацию групповой и индивидуальной работы
Связь с физикой

Знают, состав вещества (атомы и молекулы), физические свойства металлов из курса «Естествознания» 5 класса

Ход урока
Запланированные этапы урока Запланированная деятельность на уроке Ресурсы
0-2 мин 1. Организационный момент
Психолого-педагогический настрой класса на урок
Good afternoon children! Sit down please!
Сразу запишите домашнее задание на следующий урок параграф №6 читать, упр №5 решать
3-8 мин 2.Задание на определение темы урока

Кислород
Углекислый газ

Вода медь
Вопросы:
1.Что изображено на картинке? (молекулы, атомы)
2.Чем отличаются молекулы от атомов? (Атом-мельчайшая частица, молекулы состоят из атомов)
3.На какие 2 группы вы разделили бы эти картинки? (простые и сложные вещества)
(Формулируют тему урока)
По теме урока давайте сформулируем вопросы, на которые мы должны ответить (формулирование целей урока в виде вопросов)
1.Что такое…… (химический элемент)
2.Как они…… ( классифицируются, разделяются)
3.Какие бывают…… (по свойствам, по составу) Слайд

Слайд

Слайд
9-30мин 3.Изучение новой темы

Аммиак азот

1.Сколько атомов входит в состав аммиака? (4 атома)
2. А сколько элементов входит в его состав? (2 элемента)
3.Сколько атомов вы видите в составе азота? (2 атома)
4.А сколько элементов? (1 элемент)
Учащиеся делают вывод:
Химический элемент – это определенный вид атомов.
Откройте периодическую таблицу и посмотрите сколько видов атомов вы видите? (110)
Значит 110 химических элементов.
Вопрос: из скольки химических элементов состоит молекула азота? (из 1)
2.К каким веществам мы относим молекулу азота? (простые вещества)
Простые вещества – это вещества, образованные атомами одного химического элемента.
Вопрос: Что такое тогда сложные вещества?
Сложные вещества- это вещества, образованные атомами разных химических элементов.
Запишите в свои техкарты.
Физминутка

Игра «Отгадай элемент»
Загаданное число умножить на 2, прибавить 5, умножить на 5
По группам ученики загадывают № элемента, производят необходимые расчеты, затем учитель угадывает его (у полученного числа убрать последнюю цифру, отнять 2)
Слайд

слайд

Слайд
Тематич. разминка:
Показывается простое вещество-дети хлопают в ладоши 2 раза, показывается сложное вещество- дети топают 2 раза
Теперь я вас прошу послушать и отгадать загадку. В одной удивительной и загадочной стране жили два народа. Жители большого народа обладали твердым, но пластичным характером, они были теплы в общении и носили блестящие одежды. А жители малого народа носили разные одежды, были холодные и хрупкие. Что это за два народа? Простые вещества делятся на 2 группы. На какие – ваша задача выяснить! Для этого нужно разделиться на группы. (5 групп)
Ф.О.
Задание: «Метод исследования»
Вам выданы простые вещества: сера и алюминий. Изучите их физические свойства и заполните таблицу №1, используя инструкционные карточки.
После выполнения задания, проверяем правильность заполнения таблицы (взаимооценивание в группах) (Обратная связь) опытным путем вы убедились, что свойства металлов отличаются от свойств остальных веществ. Все металлы обладают рядом общих физических свойств. Назовите их?

Цель обучения 7.1.2.3 Различать металлы и неметаллы по физическим свойствам.
Уровень мыслительных навыков Навыки высокого порядка
Критерий оценивания Обучающийся
• Объясняет принадлежность элементов к
металлам и неметаллам с точки зрения их
физических свойств.
Дескриптор:
— объясняет, по каким физическим свойствам алюминий относят к металлам;
— объясняет, по каким физическим свойствам серу относят к неметаллам.

слайд
31-38мин 4.Закрепление
Для облегчения изучения состава веществ используют химическую символику. По предложению шведского ученого Берцеллиуса ввели знаки химических элементов
Ф.О.
Задание
1. Каждый химический элемент имеет своё название и символ.
Назовите химические элементы по символам, укажите символы химических элементов по
их названиям.
Al — ______________________; Углерод —
Cu — _______________________; Сера —
Fe — ______________________; Фосфор —
Na — ______________________; Кремний —

Дескриптор Обучающийся
− называет химические элементы по их символам;
− указывает символы химических элементов по их названиям.
Проводится самооценивание, обратную связь дает учитель

39-40мин 5.Рефлексия
«Сигналы рукой»
Приклеить Стикеры на лестницу успеха (при выходе)

Химические элементы названы по свойствам простых веществ. Простые и сложные вещества. Химический элемент

Билет 1:
Химия – наука о веществах, их строении и свойствах, а также о превращении одного вещества в другое. Химический элемент Атом определенного типа с одинаковым положительным ядерным зарядом. Химический элемент существует в виде трех форм: 1) одиночного атома; 2) простые вещества; 3) сложные вещества или химические соединения.Вещества, образованные одним химическим элементом, называются простыми. Вещества, образованные несколькими химическими элементами, называются сложными

Билет 2:
Жизнь человека зависит от химии — процессы расщепления пищи в организме представляют собой непрерывную химическую реакцию. Ну а все, что мы носим, ​​на чем ездим, на что так или иначе смотрим, проходит определенные этапы химической обработки — будь то покраска, изготовление различных сплавов и так далее. Химия играет большую роль в промышленности. И тяжелый, и легкий.Например: без химии человек не смог бы получить лекарства и некоторые продукты питания ненатурального происхождения (уксус). По большому счету – химия внутри и вокруг нас. Химическая промышленность – одна из самых динамично развивающихся отраслей. Она относится к отраслям, составляющим основу современного научно-технического прогресса (пластмассы, химические волокна, красители, фармацевтика, моющие и косметические средства). В результате хозяйственной деятельности человека изменяется газовый состав и запыленность нижних слоев атмосферы.В результате это может вызвать длительное воздействие на человека: хронические воспалительные заболевания различных органов, изменения нервной системы, влияние на внутриутробное развитие плода, приводящее к различным аномалиям у новорожденных. Экологические проблемы могут быть решены только при стабилизации экономической ситуации и создании такого экономического механизма природопользования, когда плата за загрязнение окружающей среды будет соответствовать стоимости ее полной очистки.

Билет 3:
Самый известный:
Дмитрий Иванович Менделеев, конечно, с его известной периодической системой химических элементов.
КУЧЕРОВ МИХАИЛ ГРИГОРЬЕВИЧ — русский химик-органик, открывший реакцию каталитической гидратации ацетиленовых углеводородов с образованием карбонилсодержащих соединений, в частности превращение ацетилена в ацетальдегид в присутствии солей ртути.
КОНОВАЛОВ МИХАИЛ ИВАНОВИЧ — русский химик-органик, открыл нитрующее действие слабого раствора азотной кислоты на предельные углеводороды, разработал методы выделения и очистки нафтенов.
ЛЕБЕДЕВ СЕРГЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ — русский химик, впервые получивший образец синтетического бутадиенового каучука, полученного синтетического каучука полимеризацией бутадиена под действием металлического натрия. Благодаря Лебедеву с 1932 года в нашей стране начала создаваться отечественная промышленность синтетического каучука.

Билет 4: Тип элемента, какой элемент, информация о нем (количество электронных слоев, количество электронов на внешнем уровне, степень окисления, количество протонов/нейтронов/электронов, относительная масса, группа элементов, конфигурация внешнего слоя) , реакция — взаимодействие элементов, веществ, формулы — вещества и классы веществ.

Билет 5: Атом состоит из атомного ядра и частиц (электронов, протонов, нейтронов), расположенных на периферии. Протоны и нейтроны составляют ядро ​​атома, несущее почти всю массу атома. Электроны составляют электронную оболочку атома, которая делится на энергетические уровни (1,2,3 и т. д.), уровни делятся на подуровни (обозначаются буквами s, p, d, f). Подуровни состоят из атомных орбиталей, то есть областей пространства, где, вероятно, находятся электроны.Орбитали обозначаются как 1s (орбиталь первого уровня, s-подуровня) Заполнение атомных орбиталей происходит в соответствии с тремя условиями: 1) Принцип минимума энергии
2) Правило запрета, ну или принцип Паули
3 ) Принцип максимальной кратности, правило Хунда.
Изотопы — это атомы одного и того же элемента, различающиеся числом нейтронов в ядре.

Так например, самым ярким примером могут быть изотопы водорода:
1H — протий с одним протоном в ядре и 1 электроном в оболочке
2H — дейтерий с одним протоном и одним нейтроном в ядре и одним электроном в оболочке
3H — тритий с одним протоном и двумя нейтронами в ядре и одним электроном в оболочке

Билет 6:
1. H)1
2.He)2
3. Li)2)1
4. Be)2)2
5.B)2)3
6. C)2)2
7.N)2)5
8. O)2)6
9.F)2)7
10.Ne)2)8
11.Na)2)8)1
12.Mg)2)8)2
13. Al)2) 8)3
14.Si)2)8)4
15. P)2)8)5
16.S)2)8)6
17.Cl)2)8)7
18. Ar)2) 8)8
19. К)2)8)8)1
20. Са)2)8)8)8
На внешнем уровне, если 2 или 8 электронов — достроено, а если другое количество — не достроено.

Билет 8:
Ионная связь: типичный металл + типичный неметалл.Пример: NaCl, AlBr3. Ковалентная полярность: неметалл + неметалл (разные). Пример: h3O, HCl. Ковалентная неполярность это: неметалл + неметалл (идентично). Пример: h3, Cl2, O2, O3. Металлический, когда металл + металл Li, Na, K

Билет 11:
Соединения состоят из органических и неорганических веществ.
Неорганические вещества: Оксиды, гидроксиды, соли
Органические вещества: кислоты, основания.

Ну, друг мой, чем мог — помог.)

Все вещества, о которых мы говорим в школьном курсе химии, принято делить на простые и сложные. Простые вещества – это вещества, молекулы которых содержат атомы одного и того же элемента. Атомарный кислород (О), молекулярный кислород (О2) или просто кислород, озон (О3), графит, алмаз являются примерами простых веществ, образующих химические элементы кислород и углерод. Соединения делятся на органические и неорганические. Среди неорганических веществ в первую очередь выделяют следующие четыре класса: оксиды (или оксиды), кислоты (кислородные и бескислородные), основания (водорастворимые основания называются щелочами) и соли.Соединения неметаллов (исключая кислород и водород) в эти четыре класса не входят, будем называть их условно «и другие сложные вещества».

Простые вещества принято делить на металлы, неметаллы и инертные газы. К металлам относятся все химические элементы, у которых заполняются d- и f-подуровни, это элементы в 4-м периоде: Sc — Zn, в 5-м периоде: Y — Cd, в 6-м периоде: La — Hg, Ce — Lu, в 7 периоде Ac — Th — Lr. Если теперь провести линию от Be к At среди остальных элементов, то слева и снизу от нее будут располагаться металлы, а справа и сверху — неметаллы. Группа 8 периодической таблицы содержит инертные газы. Элементы, расположенные по диагонали: Al, Ge, Sb, Po (и некоторые др., например, Zn) в свободном состоянии обладают свойствами металлов, а гидроксиды обладают свойствами как оснований, так и кислот, т. е. являются амфотерными гидроксидами. Поэтому эти элементы можно считать металлами-неметаллами, занимающими промежуточное положение между металлами и неметаллами. Таким образом, классификация химических элементов зависит от того, какими свойствами будут обладать их гидроксиды: основные — значит металл, кислые — неметалл, и те и другие (в зависимости от условий) — металл-неметалл.Этот же химический элемент в соединениях с низшей положительной степенью окисления (Mn+2, Cr+2) проявляет ярко выраженные «металлические» свойства, а в соединениях с максимальной положительной степенью окисления (Mn+7, Cr+6) проявляет свойства типичного неметалла. Чтобы увидеть взаимосвязь простых веществ, оксидов, гидроксидов и солей, приведем сводную таблицу.

При изучении материала предыдущих пунктов вы уже познакомились с некоторыми веществами. Так, например, молекула газообразного водорода состоит из двух атомов химического элемента водорода — Н + Н = h3.

Простые вещества – это вещества, содержащие атомы одного типа.

К простым веществам, из числа известных вам веществ, относятся: кислород, графит, сера, азот, все металлы: железо, медь, алюминий, золото и др. Сера состоит только из атомов химического элемента серы, а графит состоит из атомов химического элемента углерода.

Необходимо четко различать понятия «химический элемент» и «простое вещество» .Например, алмаз и углерод — это не одно и то же. Углерод — химический элемент, а алмаз — простое вещество, образованное химическим элементом углеродом. При этом химический элемент (углерод) и простое вещество (алмаз) называются по-разному. Часто химический элемент и соответствующее ему простое вещество называют одним и тем же. Например, элемент кислород соответствует простому веществу — кислороду.

Различать, где идет речь об элементе, а где о веществе, нужно научиться! Например, когда говорят, что кислород входит в состав воды, речь идет об элементе кислороде.Когда говорят, что кислород — это газ, необходимый для дыхания, то речь идет о простом веществе — кислороде.

Простые вещества химических элементов делятся на две группы — металлы и неметаллы.

Металлы и неметаллы радикально различаются по своим физическим свойствам. Все металлы при нормальных условиях являются твердыми телами, за исключением ртути — , единственного жидкого металла . Металлы непрозрачны, имеют характерный металлический блеск.Металлы пластичны и хорошо проводят тепло и электричество.

Неметаллы не похожи друг на друга по физическим свойствам. Так, водород, кислород, азот — это газы, кремний, сера, фосфор — твердые тела. Единственный жидкий неметалл, бром, представляет собой коричнево-красную жидкость.

Если провести условную линию от химического элемента бора к химическому элементу астату, то в длинном варианте Периодической системы над линией располагаются неметаллические элементы, а под ней — металл .В краткой версии Периодической таблицы неметаллические элементы расположены ниже этой линии, а как металлические, так и неметаллические элементы — над ней. Это означает, что более удобно определять, является ли элемент металлическим или неметаллическим, используя длинную версию периодической системы. Это деление условно, так как все элементы в той или иной мере проявляют как металлические, так и неметаллические металлические свойства, но в большинстве случаев такое распределение верно.

Составные вещества и их классификация

Если в состав простых веществ входят атомы только одного вида, то несложно догадаться, что в состав сложных веществ будет входить несколько видов разных атомов, не менее двух.Примером сложного вещества является вода, вы знаете ее химическую формулу — ч3О . Молекулы воды состоят из двух типов атомов: водорода и кислорода.

Сложные вещества Вещества, состоящие из различных типов атомов

Проведем следующий эксперимент. Смешайте порошки серы и цинка. Помещаем смесь на металлический лист и поджигаем деревянной горелкой. Смесь воспламеняется и быстро сгорает ярким пламенем.После окончания химической реакции образовалось новое вещество, в состав которого входят атомы серы и цинка. Свойства этого вещества совершенно отличны от свойств исходных материалов — серы и цинка.

Сложные вещества обычно делят на две группы: неорганические вещества и их производные и органические вещества и их производные. Например, каменная соль — неорганическое вещество, а крахмал, содержащийся в картофеле, — органическое вещество.

Структурные типы веществ

По типу частиц, из которых состоят вещества, вещества делят на вещества молекулярного и немолекулярного строения.

В состав вещества могут входить различные структурные частицы, такие как атомы, молекулы, ионы. Следовательно, существует три вида веществ: вещества атомарного, ионного и молекулярного строения. Вещества различных типов зданий будут иметь разные свойства.

Вещества атомной структуры

Примерами веществ с атомарной структурой являются вещества, образованные элементом углеродом: графит и алмаз . В состав этих веществ входят только атомы углерода, но свойства этих веществ очень разные. Графит — хрупкое, легко отслаивающееся вещество серо-черного цвета. Бриллиант — прозрачный, один из самых твердых минералов на планете. Почему вещества, состоящие из атомов одного типа, обладают разными свойствами? Все дело в строении этих веществ.Атомы углерода в графите и алмазе связаны по-разному. Вещества атомарного строения имеют высокие температуры кипения и плавления, обычно нерастворимы в воде, нелетучи.

Кристаллическая решетка — вспомогательное геометрическое изображение, введенное для анализа строения кристалла

Вещества молекулярной структуры

Вещества молекулярной структуры — Это почти все жидкости и большинство газообразных веществ. Существуют также кристаллические вещества, кристаллическая решетка которых содержит молекулы.Вода – вещество молекулярной структуры. Лед тоже имеет молекулярную структуру, но в отличие от жидкой воды имеет кристаллическую решетку, где все молекулы строго упорядочены. Вещества молекулярного строения имеют низкие температуры кипения и плавления, обычно хрупкие, не проводят электрический ток.

Вещества ионного строения

Вещества ионного строения – твердые кристаллические вещества. Примером ионогенного составного вещества является поваренная соль. Его химическая формула – NaCl.Как видим, NaCl состоит из ионов Na+ и Cl⎺, , чередующихся в определенных местах (узлах) кристаллической решетки. Вещества ионного строения имеют высокие температуры плавления и кипения, хрупки, как правило, хорошо растворимы в воде, не проводят электрический ток.

Не следует путать понятия «атом», «химический элемент» и «простое вещество».

  • «Атом» — понятие конкретное, так как атомы реально существуют.
  • «Химический элемент» — собирательное, абстрактное понятие; в природе химический элемент существует в виде свободных или химически связанных атомов, то есть простых и сложных веществ.

Названия химических элементов и соответствующих им простых веществ в большинстве случаев совпадают.

Когда мы говорим о веществе или компоненте смеси — например, колба, наполненная газообразным хлором, водным раствором брома, возьмем кусочек фосфора — речь идет о простом веществе. Если мы говорим, что атом хлора содержит 17 электронов, вещество содержит фосфор, молекула состоит из двух атомов брома, то мы имеем в виду химический элемент.

Необходимо различать свойства (характеристики) простого вещества (совокупности частиц) и свойства (характеристики) химического элемента (изолированного атома определенного вида), см. таблицу ниже:

Соединения

следует отличать от смесей , которые также состоят из различных элементов.

Количественное соотношение компонентов смеси может быть переменным, а химические соединения имеют постоянный состав.

Например, в стакан чая можно добавить одну ложку сахара, или несколько, а молекулы сахарозы С12Н22О11 содержат ровно 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода.

Таким образом, состав соединений может быть описан одной химической формулой, а состав смеси — нет.

Компоненты смеси сохраняют свои физические и химические свойства. Например, если смешать железный порошок с серой, то образуется смесь двух веществ.И сера, и железо в этой смеси сохраняют свои свойства: железо притягивается магнитом, а сера не смачивается водой и плавает на ее поверхности.

Если сера и железо реагируют друг с другом, образуется новое соединение с формулой FeS , не обладающее свойствами ни железа, ни серы, но обладающее набором собственных свойств. В соединении FeS железо и сера связаны вместе и не могут быть разделены методами разделения смесей.

Таким образом, вещества можно классифицировать по нескольким параметрам:

Выводы из статьи по теме Простые и сложные вещества

  • Простые вещества — вещества, содержащие атомы одного типа
  • Элементы делятся на металлы и неметаллы
  • Сложные вещества Вещества, состоящие из различных типов атомов
  • Соединения делятся на органические и неорганические
  • Существуют вещества атомарного, молекулярного и ионного строения, их свойства различны
  • Кристаллическая ячейка — вспомогательное геометрическое изображение, введенное для анализа кристаллической структуры

Химия относится к естественным наукам. Изучает состав, строение, свойства и превращения веществ, а также явления, сопровождающие эти превращения.

Вещество — одна из основных форм существования материи. Вещество как форма материи состоит из отдельных частиц разной степени сложности и имеет свою массу, так называемую массу покоя.

    1. Простые и сложные вещества.Аллотропия.

Все вещества можно разделить на простые и комплекс .

Простые вещества состоят из атомов одного и того же химического элемента комплекса — из атомов нескольких химических элементов.

Химический элемент Определенный тип атома с одинаковым ядерным зарядом.Следовательно, атом — мельчайшая частица химического элемента.

концепция простое вещество нельзя идентифицировать с химическим элементом

. Химический элемент характеризуется определенным положительным зарядом атомного ядра, изотопным составом и химическими свойствами. Свойства элемента относятся к его отдельным атомам. Простое вещество характеризуется определенной плотностью, растворимостью, температурами плавления и кипения и т. д.Эти свойства относятся ко всей совокупности атомов и различны для разных простых веществ.

простое вещество — это форма существования химического элемента в свободном состоянии. Многие химические элементы образуют несколько простых веществ, различных по строению и свойствам. Это явление называется аллотропией , а образующие вещества — аллотропные модификации .Так, элемент кислород образует две аллотропные модификации — кислород и озон, элемент углерод — алмаз, графит, карбин, фуллерен.

Явление аллотропии обусловлено двумя причинами: разным количеством атомов в молекуле (например, кислород O 2 и азон О 3 ) или образование различных кристаллических форм (например, углерод образует следующие аллотропные модификации: алмаз, графит, карбин, фуллерен), карбин был открыт в 1968 году (А. Сладков, Россия), и фуллерена в 1973 г. теоретически (Д. Бочвар, Россия), а в 1985 г. — экспериментально (Г. Крото и Р. Смолли, США).

Сложные вещества состоят не из простых веществ, а из химических элементов. Так водород и кислород, входящие в состав воды, содержатся в воде не в виде газообразных водорода и кислорода с присущими им свойствами, а в виде элементов — водород и кислород.

Мельчайшая частица веществ, имеющих молекулярное строение, – это молекула, сохраняющая химические свойства данного вещества. Согласно современным представлениям, молекулы состоят в основном из веществ, находящихся в жидком и газообразном состоянии. Большинство твердых веществ (преимущественно неорганических) состоят не из молекул, а из других частиц (ионов, атомов). Соли, оксиды металлов, алмаз, металлы и т. д. не имеют молекулярной структуры.

    1. Относительная атомная масса

Современные методы исследования позволяют с большей точностью определять чрезвычайно малые массы атомов. Например, масса атома водорода 1,674. 10 -27 кг, карбон — 1,993 10 -26 кг.

В химии традиционно используются не абсолютные значения атомных масс, а относительные. В 1961 году за единицу атомной массы была принята единица атомной массы . (сокращенно a.u.m.), что равно 1/12 доля массы атома изотопа углерода 12 С .

Большинство химических элементов имеют атомы с различной массой (изотопы). Итак, относительная атомная масса (или просто атомная масса) А r химическим элементом называют величину, равную отношению средней массы атома элемента к 1/12 массы атома углерода 12 С.

Атомные массы элементов обозначают А r , где индекс r — начальная буква английского слова относительный — родственник. Записи A r (H), A r (O) A r (C) означают: относительная атомная масса водорода, относительная атомная масса кислорода, относительная атомная масса углерода.

Относительная атомная масса — одна из основных характеристик химического элемента.

Органические и неорганические вещества;
> распознавать металлы и неметаллы;
> определять металлические и неметаллические элементы по их расположению в периодической системе D.И. Менделеев; понять, почему все металлы схожи по свойствам.

Атомы в нормальных условиях не могут существовать в одиночестве длительное время. Они способны соединяться с теми же или другими атомами, что приводит к большому разнообразию в мире веществ.

Вещество, образованное одним химическим элементом, называется простым, а вещество, образованное несколькими элементами, называется сложным, или химическим соединением.

Простые вещества

Простые вещества делятся на металлы и неметаллы. Такую классификацию простых веществ предложил выдающийся французский ученый А. Л. Лавуазье в конце 18 в. Химические элементы, из которых образуются металлы, называются металлическими, а те, которые образуют неметаллы, называются
неметаллическими. В развернутом варианте системы Д. И. Менделеева (форзац II) они разделены ломаной линией. слева от него металлические элементы ; их гораздо больше, чем неметаллических.

Интересно

Простые вещества из 13 элементов — Au, Ag, Cu, Hg, Pb, Fe, Sn, Pt, S, C, Zn, Sb и As были известны еще в древности.

Каждый из вас может, не задумываясь, назвать несколько металлов (рис. 36). Они отличаются от других веществ особым «металлическим» блеском. Эти вещества имеют много общих свойств.

Рис. 36. Металлы

При нормальных условиях металлы являются твердыми телами (только ртуть является жидкостью), хорошо проводят электричество и тепло и имеют преимущественно высокую температуру плавления (свыше 500 °С).


Рис. 37. Упрощенная модель внутренней конструкции металл

Пластмассовые; их можно выковать, из них вытянуть проволоку.

Благодаря своим свойствам металлы уверенно вошли в жизнь людей. Об их большом значении свидетельствуют названия исторических эпох: медный век, бронзовый век, железный век.

Сходство металлов обусловлено их внутренней структурой.

Структура металлов. Металлы – кристаллические вещества. Кристаллы в металлах намного меньше, чем кристаллы сахара или поваренной соли, и их нельзя увидеть невооруженным глазом.

Молекула представляет собой электрически нейтральную частицу, состоящую из двух или более связанных атомов.

В каждой молекуле атомы связаны между собой довольно прочно, а молекулы в веществе очень слабо связаны друг с другом. Поэтому вещества молекулярного строения имеют низкие температуры плавления и кипения.

Кислород и озон являются молекулярными веществами. Это простые кислородсодержащие вещества. Молекула кислорода содержит два атома кислорода, а молекула озона — три (рис. 39).

Рис. 39. Модели молекул

Не только кислород, но и многие другие элементы образуют два и более простых вещества.Следовательно, простых веществ в несколько раз больше, чем химических элементов .

Названия простых веществ.

Большинство простых веществ названы в честь соответствующих элементов. Если названия разные, то они даются в периодической системе, а название простого вещества располагается ниже названия
элемента (рис. 40).

Назовите простые вещества элементов Водород, Литий, Магний, Азот.

1 Термин «молекула» происходит от латинского слова moles (масса), уменьшительного суффикса cula и означает «малая масса».

Названия простых веществ пишутся внутри предложения с маленькой буквы.


Рис. 40. Ячейка периодической системы

Сложные вещества (химические соединения)

Сочетание атомов различных химических элементов порождает множество сложных веществ (их в десятки тысяч раз больше, чем простых).

Существуют сложные вещества с молекулярной, атомной и ионной структурой. Поэтому их свойства очень разные.

Молекулярные соединения в основном летучие и часто имеют запах. Их температуры плавления и кипения значительно ниже, чем у соединений с атомарной или ионной структурой.

Молекулярным веществом является вода. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода (рис. 41).


Рис. 41. Модель молекулы воды

Молекулярная структура оксида углерода и углекислого газа газов , сахара, крахмала, спирта, уксусной кислоты и т.д.Число атомов в молекулах сложных веществ может быть разным — от двух атомов до сотен и даже тысяч.

Некоторые соединения имеют атомарную структуру.

Одним из них является минерал кварц, основной компонент песка. Он содержит атомы кремния и кислорода (рис. 42).


Рис. 42. Модель связи атомарного строения (кварц)

Существуют также ионные соединения. Это поваренная соль, мел, сода, известь, гипс и многие другие.Кристаллы соли состоят из положительно заряженных ионов натрия и отрицательно заряженных ионов хлора (рис. 43). Каждый такой ион образуется из соответствующего атома (§ 6).


Рис. 43. Модель ионного соединения (поваренная соль)

Интересно

в молекулах органических соединений кроме атомов углерода, как правило, содержатся атомы водорода, часто атомы кислорода, а иногда и некоторых других элементов.

Взаимное притяжение многих противоположно заряженных ионов определяет существование ионных соединений.

Ион, образованный одним атомом, называется простым, а ион, образованный несколькими атомами, называется сложным.

Положительно заряженные простые ионы существуют для металлических элементов, а отрицательно заряженные простые ионы существуют для неметаллических элементов.

Названия сложных веществ.

В учебнике до сих пор давались технические или бытовые названия сложных веществ. Кроме того, вещества имеют химические названия. Например, химическое название поваренной соли — хлорид натрия, а мела — карбонат кальция.Каждое такое имя состоит из двух слов. Первое слово является названием одного из элементов, образующих вещество (пишется с маленькой буквы), а второе происходит от названия другого элемента.

органические и неорганические вещества.

Раньше органическими веществами называли те вещества, которые содержатся в живых организмах. Это белки, жиры, сахар, крахмал, витамины , соединения, придающие цвет, запах, вкус овощам и фруктам и др.Со временем ученые стали получать в лабораториях вещества, схожие по составу и свойствам с несуществующими в природе. Сейчас соединениями углерода называют органические вещества (за исключением оксида углерода и двуокиси углерода, мела, соды и некоторых других).

Большинство органических соединений способны гореть, а при нагревании в отсутствие воздуха обугливаются (уголь почти полностью состоит из атомов углерода).

К неорганическим относятся другие сложные вещества, как и все простые.Они составляют основу минерального мира, то есть содержатся в почве, минералах, горных породах, воздухе, природной воде. Кроме того, неорганические вещества встречаются и в живых организмах.

Материал пункта обобщен на схеме 6.


Лабораторный опыт № 2

Ознакомление с веществами различных видов

Вам даны следующие вещества (воспитатель укажет вариант):

вариант I — сахар, карбонат кальция (мел), графит, медь;
вариант II — парафин, алюминий, сера, хлорид натрия (поваренная соль).

Вещества в банках с этикетками.

Внимательно рассмотрите вещества, обратите внимание на их названия. Определите среди них простые (металлы, неметаллы) и сложные вещества, а также органические и неорганические.

Внесите в таблицу название каждого вещества и укажите его тип, поставив знак «+» в соответствующих столбцах.

выводы

Вещества простые и сложные, органические и неорганические.

Простые вещества делятся на металлы и неметаллы, а химические элементы — на металлические и неметаллические.

Металлы имеют много общих свойств из-за схожести их внутренней структуры.

Неметаллы состоят из атомов или молекул и отличаются по своим свойствам от металлов.

Сложные вещества (химические соединения) имеют атомарную, молекулярную или ионную структуру.

Почти все соединения углерода относятся к органическим веществам, а остальные соединения и простые вещества относятся к неорганическим веществам.

?
56.Какое вещество называют простым, а какое сложным? Какие виды простых веществ существуют и как называются соответствующие им элементы?

57. По каким физическим свойствам можно отличить металл от неметалла?

58. Дайте определение молекуле. Чем отличается молекула простого вещества от молекулы сложного вещества?
59. Заполните пропуски, вставив слова «Азот» или «азот» в соответствующих падежах, и объясните свой выбор:
а) . .. — газ, наибольшее количество которого содержится в воздухе;
б) молекула… состоит из двух атомов…;
в) соединения … попадают в растения из почвы;
г) … плохо растворим в воде.

60. Заполните пропуски, вставив слова «элемент», «атом» или «молекула» в соответствующем падеже и номер:
а)…белый фосфор содержит четыре… ​​Фосфор;
б) в воздухе присутствует… углекислый газ;
в) золото — простое вещество… Aurum.

Что такое химическое соединение? | Примеры и типы химических соединений — видео и расшифровка урока

Воздух представляет собой смесь.Он содержит несколько типов молекул, которые не связаны друг с другом и могут быть разделены разницей в плотности

Типы химических соединений

Атомы более чем одного типа элементов могут связываться друг с другом и образовывать соединения. Три основных типа связи: ионная , ковалентная и металлическая . Эти различные типы химических связей образуют различные типы веществ.

  • Ионные связи – Эти связи образуются в результате притяжения между заряженными частицами, называемыми ионами .Ионы могут иметь положительный или отрицательный заряд, а противоположные заряды притягиваются друг к другу. Катионы имеют положительный заряд; Анионы имеют отрицательный заряд. Ионные соединения также могут иметь более сложные катионы и анионы, называемые многоатомными ионами. Многоатомные ионы, такие как сульфат (SO₄ -2) и аммоний (NH4 +1), представляют собой ионы, состоящие из двух или более связанных атомов.
  • Ковалентные связи – Атомы неметаллов образуют ковалентные связи. Когда неметаллические атомы разных типов делят электроны, они создают молекул .Некоторыми примерами являются вода (H₂O) и глюкоза (C₆H₁₂O₆). Ковалентные соединения могут иметь размер от двух до тысяч атомов. Биологические молекулы, такие как белки, составляют одни из крупнейших ковалентных соединений.
  • Металлические связи – Металлические связи образуются из положительных ионов металлов, погруженных в море отрицательных электронов. Сплавы образуются, когда металлы разных типов образуют металлические связи. Сплав НЕ является химическим соединением, потому что отдельные типы атомов не соединяются в фиксированных соотношениях.Сплавы – это смеси.

Органические и неорганические соединения

Другой способ классификации соединений – органические и неорганические:

Органические соединения всегда содержат углерод. Если какие-либо атомы углерода в соединении связываются с водородом, оно является органическим. Примеры органических соединений:

  • Октан (C₈H₁₈)
  • Этанол (C₂H₆O)
  • Глюкоза (C₆H₆O₆).

Этанол является органическим соединением.Черный цвет указывает на атомы углерода; красный цвет указывает на атомы кислорода, а белый — на атомы водорода. Обратите внимание, что атомы углерода связаны с атомами водорода

Неорганические соединения не содержат углерода, за некоторыми исключениями. Если соединение содержит углерод, но атомы углерода НЕ связаны с какими-либо атомами водорода, оно является неорганическим. Например, соединения, содержащие ионы карбоната (CO3-2) или цианата (OCN-), являются неорганическими.Некоторые неорганические соединения включают:

  • Карбонат кальция (CaCO₃)
  • Углекислый газ (CO₂)
  • Вода (H₂O)

Углекислый газ представляет собой неорганическое ковалентное соединение. Он содержит углерод, но не водород.

Кислота соляная. Это неорганическое ковалентное соединение и не содержит углерода.

Бинарные соединения

Бинарные соединения могут иметь более двух атомов, но их составляют ровно два элемента. Существует множество бинарных соединений, и они могут быть ионными или ковалентными, неорганическими или органическими.

Бинарные ионные соединения

Когда катионы и анионы связываются из-за притяжения их противоположных зарядов, они образуют ионные соединения. Если соединение имеет только два типа ионов, то это бинарное ионное соединение . Катионы металлов и анионы неметаллов составляют эти соединения. Примеры включают:

  • Хлорид кальция (CaCl₂)
  • Фторид натрия (NaF)
  • Оксид алюминия (Al₂O₃).
Бинарные ковалентные соединения

Ковалентные соединения образуются, когда атомы неметаллов имеют общие электроны. Если ковалентное соединение состоит ровно из двух различных элементов, то это бинарное ковалентное соединение . Бинарные ковалентные соединения могут быть органическими или неорганическими. Некоторые примеры:

  • Монооксид азота (NO)
  • Сероводород (H₂S)
  • Метан (СН₄).

Примеры соединений

Соединения содержат связанные атомы двух или более элементов.Связи между этими атомами могут быть ионными или ковалентными. Некоторые соединения являются органическими, а некоторые неорганическими. Многие из них состоят только из двух элементов, в то время как многие другие имеют несколько типов атомов. Таким образом, ученым известны сотни тысяч соединений, и существует бесчисленное множество других. Вот несколько примеров распространенных соединений:

Название Соединение
Углекислый газ СО₂
Аспирин C₉H₈O₄
Вода H₂O
Бикарбонат натрия NaHCO₃
Аммиак НХ₃
Серная кислота H₂SO₄
Поваренная соль (хлорид натрия) NaCl
Перекись водорода H₂O₂
Витамин С (аскорбиновая кислота) С₆Н₈О₆

Названия химических соединений

Распространенные названия

Люди знали об определенных соединениях сотни, если не тысячи лет. Со временем для этих веществ были разработаны общие названия. Вот некоторые примеры:

Для большей систематичности ученые создали стандартный способ именования соединений. Химическая номенклатура относится к такому набору правил наименования. Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) определяет действующие правила химической номенклатуры.

Стандартные названия ионных соединений

Ионные соединения получают свои названия в соответствии с катионами и анионами, входящими в их состав.Сначала идет название катиона, затем аниона. Название катиона — это просто название элемента, такого как кальций или магний. Название аниона произошло от названия элемента с добавленным к нему суффиксом -ide .

Имя Катион Анион Формула
Фторид натрия Na+ Ф- НаФ
Хлорид магния Мг++ Cl- MgCl₂
Оксид алюминия Алюминий+++ О— Al₂O₃
Нитрид цезия цез+ Н— Cs₃N
Сульфид кальция Са++ С— КАС

Иногда катион металла может иметь более одного заряда или степень окисления . Когда это произойдет, название соединения будет включать римскую цифру для указания заряда. Например, железо (Fe) может иметь степень окисления +2 или +3. Соединения, содержащие железо, обозначаются римскими цифрами II или III, чтобы указать заряд катиона.

Имя Катион Анион Формула
Оксид железа (II) Fe++ О— FeO
Оксид железа (III) Fe+++ О— Fe₂O₃
Свинец (II) Нитрид Pb++ Н— Pb₃N₂
Нитрид свинца (IV) Pb++++ Н— Pb₃N₄
Фторид серебра (II) Аг++ Ф- AgF₂

Названия ионных соединений, содержащих многоатомные ионы, также происходят от составляющих их анионов и катионов. Вместо того, чтобы использовать название элемента, образующего ион, используйте название самого многоатомного иона. Вот несколько примеров:

Имя Катион Анион Формула
Гидроксид железа (II) Fe++ ОХ- Fe(ОН)₂
Нитрат аммония Кh5+ НО3- NH₄NO₃
Сульфат лития литий+ SO4— Li₂SO₄
Ацетат свинца (IV) Pb++++ Ч4СОО- Pb(CH3COO)₄
Карбонат натрия Na+ СО3- Na₂CO₃
Стандартные названия неорганических бинарных ковалентных соединений

Неорганические ковалентные соединения получили свои названия от образующих их атомов неметаллов.Называние бинарных ковалентных соединений аналогично названию бинарных ионных соединений. Элемент с наименьшим номером группы (т. е. элемент левее в периодической таблице) идет первым. Если оба элемента находятся в одной группе, первым идет элемент, находящийся ниже в таблице Менделеева. Далее следует имя другого элемента, за которым следует суффикс -ide . Например, ковалентное соединение водорода и хлора представляет собой хлороводород (HCl). Название ковалентного соединения фосфора и азота — нитрид фосфора (PN).

Предположим, что бинарное ковалентное соединение содержит более одного атома одного типа. В этом случае имя элемента в соединении будет включать префикс. Например, пентанитрид фосфора — это название соединения, состоящего из одного атома фосфора и пяти атомов азота (PN₅). Префиксы происходят от греческих слов, обозначающих числа. Вот первые десять префиксов:

  • Моно- «один».
  • Ди-«двойка»
  • Три-«три»
  • Тетра-«четверка»
  • Пента-«пять»
  • Гекса- «шесть»
  • Гепта-«семерка»
  • Окта-«восьмерка»
  • Нона-«девятка»
  • Дека-«десятка»

Органические соединения имеют отдельный набор правил именования.

Химические формулы соединений

Химические формулы представляют собой способ представления элементов в соединении. Химические формулы содержат атомарные символы и цифры, чтобы показать соотношение различных элементов. Например, H₂O — это химическая формула воды. Он показывает, что молекула воды имеет два атома водорода и один атом кислорода.

Структура молекулы воды

6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода образуют глюкозу.

Когда соединение содержит многоатомный ион, к написанию формулы соединения применяются особые правила. Например, нитрат кальция содержит два иона нитрата. Его формула Ca(NO₃)₂. Название многоатомного иона, нитрата, указано в скобках, а нижний индекс 2 указан вне скобок, чтобы показать, что на каждый ион кальция приходится два нитрат-иона.

Нитрат кальция содержит два иона нитрата

Вот еще несколько примеров названий соединений и формул:

Название соединения Формула
Вода H₂O
Хлорид натрия NaCl
Глюкоза С₆Н₁₂О₆
Хлорат магния Мг(ClO₄)₂
Линолевая кислота C₁₈H₃₂O₂
Аммиак НХ₃

Резюме урока

Химические соединения содержат два или более типов атомов ( элементов ).Атомы в соединениях соединяются химическими связями. Это могут быть ковалентных связей или ионных связей . Металлические связи не образуют соединений. Соединения отличаются от элементов и смесей. Химические формулы показывают количество и тип различных элементов в соединении. Существует несколько способов классификации химических соединений, например:

  • Ионные соединения против ковалентных соединений – Ионные соединения образуются из положительных ионов ( катионов ) и отрицательных ионов ( анионов ), которые слипаются вместе из-за электростатическое притяжение.Ионные соединения часто содержат катион металла и анион неметалла. Ковалентные соединения образуются из атомов неметаллов, имеющих общие электроны. Ковалентные связи между атомами создают молекулы.
  • Органические соединения по сравнению с неорганическими соединениями – Органические соединения содержат атомы углерода, ковалентно связанные с атомами водорода. Неорганические соединения – это соединения, не содержащие углерод-водородных связей.
  • Бинарные соединения – Бинарные соединения содержат ровно два разных элемента.Это могут быть бинарные ионные соединения или бинарные ковалентные соединения.

Некоторые соединения имеют общие названия, такие как вода и пищевая сода . Чтобы сделать химию более систематизированной и избежать путаницы, ученые всего мира используют особые правила химической номенклатуры для наименования соединений. Эти правила определяет Международный союз чистых и прикладных химиков (IUPAC) . Правила именования ионных, неорганических ковалентных и органических соединений различаются.

  • Ионные соединения получили свое название от образующих их ионов. Ионные соединения, содержащие ионы металлов, которые могут иметь степень окисления и более чем одну степень окисления , используют римские цифры для обозначения заряда иона металла.
  • Неорганические ковалентные соединения используют греческие префиксы, такие как моно- и ди-, для обозначения количества атомов различных типов в молекулах.
  • Ученые используют отдельный набор сложных правил химической номенклатуры для обозначения органических соединений.

Что такое молекулы? — Вселенная сегодня

На протяжении тысячелетий ученые размышляли над загадкой жизни, а именно над тем, что нужно для ее создания? Согласно большинству древних культур, жизнь и все существование состоят из основных элементов природы, то есть Земли, Воздуха, Ветра, Воды и Огня. Однако со временем многие философы начали выдвигать идею о том, что все вещи состоят из крошечных неделимых вещей, которые нельзя ни создать, ни разрушить (т. е. частиц).

Однако это было в значительной степени философское понятие, и только с появлением атомной теории и современной химии ученые начали постулировать, что частицы, взятые в комбинации, производят основные строительные блоки всех вещей. Молекулы, как они их называли, произошли от латинского «moles» (что означает «масса» или «барьер»). Но в контексте современной теории элементарных частиц этот термин относится к малым единицам массы.

Определение:

По классическому определению молекула — это мельчайшая частица вещества, сохраняющая химические и физические свойства этого вещества. Они состоят из двух или более атомов, группы одинаковых или разных атомов, удерживаемых вместе химическими силами.

Впечатление художника от простых и сложных органических (углеродосодержащих) молекул, обнаруженных в космосе. Авторы и права: IAC/NASA/NOAO/ESA/Hubble Helix Nebula Team/M. Майкснер/STScI/Т.А. Ректор/НРАО

Может состоять из атомов одного химического элемента, как кислород (O2), или из разных элементов, как вода (h3O). Как компоненты материи, молекулы распространены в органических веществах (и, следовательно, в биохимии), и именно они допускают наличие живительных элементов, таких как жидкая вода и пригодная для дыхания атмосфера.

Типы облигаций:

Молекулы удерживаются вместе одним из двух типов связей — ковалентными связями или ионными связями. Ковалентная связь — это химическая связь, которая включает в себя совместное использование электронных пар между атомами. А образуемая ими связь, являющаяся результатом стабильного баланса сил притяжения и отталкивания между атомами, известна как ковалентная связь.

Ионная связь, напротив, представляет собой тип химической связи, который включает электростатическое притяжение между противоположно заряженными ионами.Ионы, участвующие в этом типе связи, представляют собой атомы, потерявшие один или несколько электронов (называемые катионами), и те, которые приобрели один или несколько электронов (называемые анионами). В отличие от ковалентности этот перенос называется электровалентностью.

В простейших формах ковелантные связи возникают между атомом металла (как катион) и атомом неметалла (анионом), что приводит к таким соединениям, как хлорид натрия (NaCl) или оксид железа (Fe²O³) — также известный как. соль и ржавчина. Однако можно использовать и более сложные соединения, такие как аммоний (NH 4+ ) или углеводороды, такие как метан (CH 4 ) и этан (H³CCH³).

Схема молекулы воды, состоящей из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Кредит: britannica.com

История обучения

Исторически молекулярная теория и атомная теория переплетаются. Первые зарегистрированные упоминания о том, что материя состоит из «отдельных единиц», появились в Древней Индии, где практикующие джайнизм придерживались представления о том, что все вещи состоят из маленьких неделимых элементов, которые объединяются в более сложные объекты.

В Древней Греции философы Левкипп и Демокрит придумали термин «атомос» для обозначения «мельчайших неделимых частей материи», от которого мы получили современный термин «атом».

Затем, в 1661 году, натуралист Роберт Бойль в трактате по химии под названием « Скептический химик » утверждал, что материя состоит из различных комбинаций «корпускул», а не из земли, воздуха, ветра, воды и огня. Однако. эти наблюдения ограничивались областью философии.

Только в конце 18-го и начале 19-го века Закон сохранения массы Антуана Лавуазье и Закон кратных пропорций Дальтона привели атомы и молекулы в область точных наук.Первый предположил, что элементы являются основными веществами, которые не могут быть далее расщеплены, в то время как последний предположил, что каждый элемент состоит из одного уникального типа атома и что они могут соединяться вместе, образуя химические соединения.

Различные атомы и молекулы, изображенные в «Новой системе химической философии» Джона Дальтона (1808 г.). Предоставлено: Public Domain

Дальнейшее благо произошло в 1865 году, когда Иоганн Йозеф Лошмидт измерил размер молекул, из которых состоит воздух, таким образом придав молекулам ощущение масштаба.Изобретение сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) в 1981 году также впервые позволило непосредственно наблюдать за атомами и молекулами.

Сегодня наша концепция молекул совершенствуется благодаря постоянным исследованиям в области квантовой физики, органической химии и биохимии. А когда дело доходит до поиска жизни в других мирах, понимание того, что нужно органическим молекулам, чтобы возникнуть из комбинации химических строительных блоков, имеет важное значение.

Мы написали много интересных статей о молекулах для Universe Today. Молекулы из космоса могли повлиять на жизнь на Земле, молекулы пребиотиков могут образовываться в атмосфере экзопланет, органические молекулы, обнаруженные за пределами нашей Солнечной системы, «предельные» молекулы пребиотиков, обнаруженные в межзвездном пространстве.

Для получения дополнительной информации посетите страницу Encyclopaedia Britannica о молекулах.

Мы также записали целую серию Astronomy Cast о молекулах в космосе.Послушайте, Эпизод 116: Молекулы в космосе.

Источники:

Нравится:

Нравится Загрузка…

Что такое элемент? | Функция

Что касается химических концепций, вы не найдете ничего более фундаментального, чем элемент. Это одна из первых идей, с которой сталкивается студент-химик, часто в культовой таблице этих основных компонентов природы, которую Дмитрий Менделеев впервые описал 150 лет назад и которая отмечается в этом году.И все же никто не может точно сказать, что такое элемент. Этот вопрос активно и иногда страстно обсуждался на собрании Международного общества философии химии в Бристоле в июле 2018 года, но до сих пор не пришел к единому мнению.

Неудивительно. Некоторые из лучших умов химии, в том числе Антуан Лавуазье, сам Менделеев и пионер ядерной химии Фредерик Содди, боролись с этим, но до сих пор не удается найти краткое и всеобъемлющее определение.И некоторые из участников встречи намекали, что это, может быть, и к лучшему.

Для других это признак того, что химия требует серьезных философских размышлений. «Химия не воспринимает себя как дисциплину, — говорит философ Фарзад Махутян из Нью-Йоркского университета в США. Это не просто определение элемента; такие понятия, как молекулы, связи и даже характер самой таблицы Менделеева, остаются нечеткими: обманчиво знакомыми из регулярного использования практиками, но лишенными какого-либо значения, с которым все согласны.«Необходимо философское осмысление тех аспектов химии, которые мы обычно преподаем механически», — говорит Эрик Шерри из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, США, редактор журнала философии науки Foundations of Chemistry.

Кажется разумным ожидать, что химия даст однозначное определение

Значение слова «элемент» — излюбленная тема для споров среди химиков в свободное от работы время. Мы согласны (верно?), что водород — это элемент, но что мы подразумеваем под этим? Является ли газообразный молекулярный водород элементом? Или изолированный атом водорода? Или мы имеем в виду не какую-то реальную субстанцию, а «трансцендентное» понятие водорода, для которого действительные атомы и молекулы являются лишь материальными представителями?

Некоторые могут сказать: какая разница? Мы знаем, что имеем в виду на практике.Если я скажу: «Сера — это элемент, образующий желтое твердое вещество с резким запахом», я не ожидаю возражений. Точно так же, если я скажу: «Сера — второй элемент в 16-й группе периодической таблицы». Но это две довольно разные вещи.

По словам химика-теоретика Ойгена Шварца из Зигенского университета в Германии, типичное отношение состоит в том, чтобы сказать: «Я знаю, как я говорю об элементах, это не совсем правильно, но все так делают, и студенты в конце концов поймут». Но «моё личное ощущение как химика состоит в том, что не следует приобретать эту привычку», — добавляет он.

Елена Гибауди из Туринского университета в Италии обеспокоена тем, что неспособность дать точное определение элемента вызывает проблемы понимания, общения и доверия при обучении. «Когда два эксперта по химии обсуждают элементы, они могут отличить смысл от контекста, но в классе это не так», — говорит она.

Могут возникнуть проблемы и с общественным пониманием химии. Шварц указывает на то, что из-за того, что некоторые элементы связываются с токсичными веществами — скажем, газообразным хлором или серой в диоксиде серы, выделяющимся при сжигании угля и нефти, — сам элемент может считаться изначально токсичным и уязвимым для химически безграмотных запретов.«Я не знаю, как донести до общественности, что только некоторые соединения данного элемента токсичны, да и то только выше какой-то определенной концентрации, а слишком мало того же элемента может вызвать даже проблемы со здоровьем», — говорит он. .

«Понятие элемента занимает центральное место в химии и служит ряду целей, — говорит Гибауди. «Например, он определяет, что остается неизменным в системе, претерпевающей химическое преобразование, и различает химические и ядерные изменения.Поэтому кажется разумным ожидать, что химия даст однозначное определение». Но может ли?

Земля, ветер и огонь?

Подобно идее атомов, элементы скорее страдают, чем извлекают пользу из иллюзии преемственности в давней традиции мысли. Популярная история гласит, что древние греки думали, что существует всего четыре элемента — земля, воздух, огонь и вода, — но примерно с восемнадцатого века мы начали понимать, что их гораздо больше, чем четыре, и что ни один из них не соответствует этим древним элементам. элементы.Правда сложнее. Во-первых, четыре элемента, приписываемые Эмпедоклу и закрепленные в философии Аристотеля, ни в коем случае не были единственной схемой основных строительных блоков материи в греческой мысли. А до золотого века химии во время позднего Просвещения системы «элементов» были довольно туманными. Швейцарский врач XVI века Парацельс предложил три фундаментальных «принципа»: серу, соль и ртуть, в то время как несколько других схем (включая такие фиктивные элементы, как флогистон) пользовались временной поддержкой.

Должен ли каждый изотоп занимать свое место в таблице Менделеева?

Кроме того, это не обязательно были конкурирующие альтернативы. Представление об элементе, как и об атоме, имело довольно разнообразный оттенок и не обязательно означало первичный тип материи. Три принципа Парацельса, например, рассматривались скорее как свойства, чем ингредиенты: сера представляет собой горючесть, твердость соли и текучесть ртути.

Роберт Бойль справедливо прославился тем, что внес некоторую ясность в эту концепцию, когда в своей книге 1665 года Химик-скептик он предположил, что элемент представляет собой вещество, которое нельзя свести («анализировать») к чему-то более простому.Но определение Бойля говорит вам только тогда, когда у вас есть элемент, а не о том, что такое элемент и что отличает один от другого. И это весьма условно, заложник ваших аналитических способностей. Как вы могли быть уверены, что перед вами элемент, а не просто соединение, которое еще никто не нашел, как разделить на составляющие? На самом деле вы не могли бы, поэтому оксиды, которые трудно расщепить, такие как оксид алюминия и кремнезем, фигурируют как элементы в списках 18-го века, подобных списку Антуана Лавуазье 1789 Traité Élémentaire de Chimie . Лавуазье вслед за Бойлем утверждал, что элемент представляет собой конечную стадию анализа.

Джон Дальтон привнес нечто более фундаментальное в определение Лавуазье, когда в 1808 году заявил, что специфические свойства элементов вытекают из свойств составляющих их атомов, представляемых в виде крошечных твердых сферических частиц. Ко времени Менделеева в середине того века было признано, что разные элементы имеют разный атомный вес, и при составлении своей периодической таблицы Менделеев использовал упорядочение элементов на основе их атомного веса.(Он сам использовал термин «элементарный вес», так как не верил в атомы.)

Открытия радиохимиков, таких как Содди, и таких физиков, как Эрнест Резерфорд и Генри Мозли, привели к пониманию к 1920-м годам того, что более фундаментальным свойством атомов элемента является их атомный номер Z — количество протонов в их ядрах, т. е. одинаково для всех атомов данного элемента. Фрэнсис Астон открыл изотопы в 1922 году, которые имеют одинаковые Z , но разные атомные массы. Но если Z различаются для двух атомов, это разные элементы.

Что мы подразумеваем под «углеродом»? Алмаз, атом с Z = 6 или C 60  

Сначала, правда, изотопы бросили кошку среди голубей. «Их открытие было проблемой для определения элемента», — говорит Гибауди. «Среди химиков и физиков разгорелись оживленные дебаты о понятии химического элемента. Вопрос заключался в том, должен ли каждый изотоп занимать свое место в периодической таблице.В 1923 году международный комитет согласился основывать идентификацию химического элемента на атомном номере, а не на атомном весе.

На этом, как вы могли подумать, можно было бы и закончить: элементы определяются как Z . Проблема в том, что химики используют это слово не совсем так. В основополагающей статье об определении элементов в 1932 году немецкий химик Фридрих Панет допустил два разных определения, которые он назвал Einfacher Stoff , что обычно переводится как «простое вещество», и Grundstoff , или «первичное/основное вещество». .Первое относится к понятию Лавуазье о реальных, физических веществах, которые не могут быть сведены химическими методами к более основным ингредиентам, второе — к абстрактному понятию: «кислород», скажем, как тип атома с Z = 8.

Гибауди сомневается, что мы преодолели дуализм Панета даже сейчас. В настоящее время Юпак дает двойное определение «элемента» в своей «Золотой книге» химической терминологии, в которой говорится, что это слово может относиться либо к «разновидности атома» (которую Гибауди считает родственной «основной субстанции» Панета), либо, скорее тавтологически, к «чистой элементарной субстанции».

Этот двойной смысл неудобен. Найдите «кислород» на веб-сайте элементов, и вам, вероятно, скажут, что он имеет Z = 8 и, возможно, определенную электронную конфигурацию и положение в периодической таблице, но также и то, что это высокореактивное вещество с формула О 2 и температура кипения –183°С. По словам химика Марка Лича, управляющего веб-сайтом, посвященным химическим ресурсам, мета-синтезу. простая субстанция» (реальная субстанция).Ведь это не может быть хорошо?

Более того, говорит Лич, все наше представление о периодической таблице неуклюже смешивает их. Мы могли бы представить, что это таблица «основных веществ» — примерно так ее видел Менделеев. Но само понятие периодичности относится к фактическим химическим свойствам реального вещества: валентности в химических соединениях, таким свойствам, как энергия ионизации, металлический характер и так далее. «Если основное вещество обладает только свойством Z , то это просто список», — говорит Лич.«Откуда же тогда берется структура периодической таблицы?»

В некоторых популярных интерпретациях периодической таблицы даже показаны фотографии «простых» материальных форм элементов: алмаз или графит вместо углерода и так далее. Так что это запутанная смесь — и, возможно, так и должно быть. «Для его создания вам нужен разумный компромисс между основными и простыми свойствами», — говорит Шерри.

Это не тривиальный вопрос. До сих пор ведутся споры, например, о том, должны ли элементы ниже иттрия в группе 3 быть лантаном и актинием или лютецием и лоуренцием.Спор сводится к тому, считаете ли вы, что таблица должна отражать «фундаментальные» характеристики, такие как электронная конфигурация, или наблюдаемые, такие как химическое поведение. Эти аргументы становятся еще более неоднозначными, когда релятивистские эффекты (из-за очень высоких скоростей электронов внутренних оболочек) начинают нарушать химическую периодичность созданных человеком сверхтяжелых элементов.

Становится тяжело

Это не единственное осложнение, которое привносят сверхтяжелые снаряды.Путаница в отношении того, является ли элемент «материалом» или «понятием», происходит из-за того, что в прошлом они были и тем, и другим. Но действительно ли новый элемент имеет такое же право на реальность, если он существует только в виде горстки атомов, стабильных менее одной секунды, как в случае некоторых новейших искусственных элементов, таких как теннессин? Если элементы частично определяются их химическими свойствами, то что остается элементам, которые не существуют достаточно долго, чтобы вступить в какое-либо значимое химическое взаимодействие, и которые в любом случае состоят только из высокозаряженных ионов, которые никогда не приобретают полный набор электронов? ? «В каком смысле они элементы, если они длятся всего миллисекунду или две?» — спрашивает Шерри. «Я не думаю, что мы когда-нибудь сможем поместить их в бутылки».

В каком смысле они элементы, если они длятся всего одну-две миллисекунды?

Радиохимия всегда чувствовала себя немного неловко в стойле химии. Один из распространенных способов думать о химических элементах — это «сохраняющиеся количества» химии. Точно так же, как в физике масса и энергия никогда не уничтожаются (хотя, конечно, они могут преобразовываться друг в друга), так и в химии фундаментальное правило сохранения состоит в том, что элементы сохраняются: вы никогда не выйдете из реакции с меньшим количеством углерода, чем в начале.Но в радиохимии, где один элемент может распадаться на другой, вы это делаете. Вопрос о том, делает ли это радиохимию частью химии, обсуждался с самого начала ее существования, когда Нобелевские комитеты по физике и химии соревновались за право присуждать премии Кюри и Резерфорду (оба теперь «претендуют» на химию в названия элементов).

Эта война за сферы влияния никогда не заканчивалась, о чем свидетельствуют последние ссоры между Международными союзами теоретической и прикладной физики и химии (Юпап и Юпак) по поводу того, кто должен высказываться по поводу подтверждения новых элементов. Физики говорят, что только у них достаточно опыта, чтобы судить об утверждениях, сделанных на основе экспериментов по уничтожению атомов с помощью ускорителей частиц. Но химики не хотят, чтобы другая группа определяла, что входит в их самый ценный значок, периодическую таблицу.

Кто бы ни выносил решения, эти новые элементы нельзя держать в руках. Они подчеркивают новую актуальность временных шкал. Возможно, любое слияние ядер, которое длится дольше, чем типичная временная шкала ядерного рассеяния, около 10 –10 с, можно квалифицировать как образование другого элемента.Но оправдывает ли это союз, измеряемый наносекундами, или это всего лишь своего рода резонанс? Вот почему, говорит Шварц, «когда мы говорим об элементах, мы должны также говорить о шкале времени». Он задается вопросом, должен ли «элемент» быть, по крайней мере, сущностью, способной в принципе образовывать молекулы. «Химия — это ремесло и наука о реальных материалах, — добавляет он, — но для физиков ядро ​​— это элемент». Тем временем Юпак недавно объявил о новых критериях открытия сверхтяжелых элементов, которые подтверждают, что временная шкала существования, позволяющая претендовать на статус элемента, составляет всего
10 –14 с.

Вещь в себе

Проблема элементов показывает, что, как говорит Шерри, химия нуждается в философии. «Проблема «химического элемента», как и некоторые другие проблемы в химии, такие как понятия вещества и структуры, поднимает философские вопросы, и поэтому ее нельзя решить, не опираясь на идеи из философии», — говорит Гибауди. В некотором смысле этот вопрос восходит к Платону, чье представление об «идеальных» неосязаемых формах лежало в основе его взгляда на реальные физические сущности.Абстрактная «основная субстанция» Панета также иногда обсуждается в терминах понятия Иммануила Канта о Ding an sich — «вещи в себе» или фундаментальном аспекте реальности, находящемся за пределами досягаемости наших (ошибочных) чувств.

Содержит ли «базовое» определение элемента все его «простые» характеристики?

Но если это философский вопрос, который не может быть решен эмпиризмом, может быть, нам просто следует сделать выбор между панетовской «основной субстанцией» и «простой субстанцией» как определением элемента? Некоторые исследователи считают, что да. Тем временем Шерри предполагает, что природа элемента не просто двойственна, а тройственна: в субстанции элемента важны не только свойства исходного материала, но и свойства его соединений. В конце концов, одно из непреходящих чудес химии состоит в том, что в хлориде натрия не остается следов реактивного серого металла и ядовитого зеленого газа.

Введение отдельной номенклатуры для «простых» и «основных» определений, чтобы молекулы диводорода больше не рассматривались как «элемент водорода», потребовало бы реформы глубоко укоренившегося химического языка.Но Сара Хайманс из Университета Париж-Дидро во Франции задается вопросом, нужно ли нам идти на такие дальности. Возможно, предполагает она, мы могли бы рассматривать слово «элемент» как одно из двух определений. Она говорит, что во времена Лавуазье не было другого выбора, кроме как прибегнуть к аналитическому определению, потому что мы почти ничего не понимали в том, что отличает элементы на фундаментальном уровне. Постепенно баланс сместился в сторону «фундаментального» определения в терминах Z . Но очевидно, что эмпирическая, «химическая» точка зрения все еще имеет смысл, как показывает периодическая таблица.

Возможно, вопрос в том, конфликтуют ли они вообще. В каком-то смысле для химиков вообще нет ничего особенно значимого в Z , поскольку ядро ​​почти не играет прямой роли в химическом поведении. Количество протонов — это всего лишь показатель того, что важно для химии: количество электронов, а также их конфигурация и энергия.

А вот те, что заданы конкретным Z , предопределены правилами квантовой механики.Их можно предсказать. И, в свою очередь, из этой информации мы можем в принципе предсказать многие химические реакции, например, какие виды соединений образует элемент. Мы даже можем предсказать физические свойства некоторых элементов: аллотропные формы, температуры плавления и так далее. Итак, содержит ли «базовое» определение элемента все его «простые» характеристики, которые будут раскрываться по мере улучшения наших вычислительных способностей?

Возможно, однако, мы должны признать, что некоторая неопределенность всегда будет окружать понятие элемента. И, возможно, это не так уж и плохо. Химики, в конце концов, привыкли к этому — как заметил лауреат Нобелевской премии Роальд Хоффманн, они всегда используют понятия, не имеющие однозначного и точного определения, такие как электроотрицательность и ионный радиус, не уменьшая при этом их значения для поля. «Расплывчатость сыграла полезную роль в мышлении, — говорит Махутян. Возможно, дело не в самой расплывчатости, утверждает он, а в том, чтобы убедиться, что это не просто небрежность.

Так что же такое углерод? Ответ, говорит Шварц, может зависеть от того, с кем мы разговариваем.Для разной аудитории и разных целей это может быть копоть; это может быть шестой элемент, это может быть природная смесь изотопов или компонент метана. Элементарно, правда.

Филип Болл — научный писатель из Лондона, Великобритания.

DK Наука: молекулы

Большинство атомов соединяются с другими атомами через химические СВЯЗИ, образуя более крупные частицы, называемые молекулами. Они могут соединяться с атомами одного и того же элемента или с атомами разных элементов. Вещества, молекулы которых содержат атомы разных типов, называются соединениями.Химические реакции могут ИЗМЕНЯТЬ МОЛЕКУЛЫ, и когда это происходит, образуются новые молекулы и, следовательно, новые соединения.

Молекулы могут быть простыми или сложными. Они могут состоять даже из одного атома. Элемент аргон представляет собой молекулу с одним атомом. Другие молекулы могут состоять из двух атомов одного и того же элемента. Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода, связанных вместе. Однако при определенных обстоятельствах три атома кислорода соединяются вместе, образуя молекулу, называемую озоном.

Молекулы воды (H 2 0) очень просты.Они состоят из двух атомов водорода (H), связанных с одним атомом кислорода (O). Все молекулы воды одинаковы, но отличаются от молекул любого другого вещества. Молекула воды – это наименьшая возможная частица воды. Вы можете разбить его на более мелкие части, но они уже не будут водой. Символы, которые ученые используют для обозначения молекул, называются химическими формулами.

Некоторые молекулы, такие как пластик в трубке, содержат сотни или даже тысячи атомов углерода, водорода и хлора, соединенных вместе в длинные извилистые цепочки.Такие сложные молекулы называются полимерами. Они возможны, потому что атомы углерода способны образовывать очень прочные связи с другими атомами углерода. Большинство молекул, из которых состоят живые существа, состоят из сложных полимеров.

Когда атомы объединяются в молекулы, они удерживаются вместе химическими связями. Эти связи образуются в результате обмена или обмена электронами между атомами. Только электроны в самой внешней оболочке когда-либо участвуют в соединении. Различные атомы используют эти электроны для образования одного из трех различных типов связи: ионной связи, ковалентной связи или металлической связи.

РАЗНЫЕ ВИДЫ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ АТОМАМИ

В ионных связях электроны передаются от одного атома к другому. Когда натрий и хлор объединяются с образованием хлорида натрия (соли), натрий теряет электрон и становится положительно заряженным; хлор принимает этот электрон и становится отрицательно заряженным. Ионные связи трудно разорвать. Ионные соединения обычно представляют собой твердые вещества с высокой температурой плавления.

В ковалентной связи электроны распределяются между двумя атомами. Когда два атома кислорода соединяются вместе, образуя молекулу кислорода, они разделяют четыре электрона? по два от каждого атома кислорода.Другими примерами ковалентной связи являются вода (H 2 O) и диоксид углерода (CO 2 ). Ковалентные соединения обычно представляют собой жидкости или газы с низкой температурой плавления.

Атомы металлов связаны друг с другом металлической связью. В этом типе связи все атомы теряют электроны, которые плавают в общем пуле. Электроны в этом бассейне могут свободно перемещаться, поэтому металлы могут так хорошо передавать тепло или электричество. Если одна часть металла нагревается, электроны быстро переносят тепло к другим частям.

Молекулы вокруг вас изменяются и перестраивают свои атомы в химических реакциях, образуя новые молекулы и новые соединения. Когда вы вдыхаете кислород, он претерпевает химические изменения внутри вашего тела и образует новое соединение, углекислый газ, который вы выдыхаете. Катализаторы — это особые типы молекул, которые ускоряют химические реакции, но на самом деле не изменяются сами по себе. Они используются, например, в каталитических нейтрализаторах автомобилей.

Взрыв со спецэффектами — это химическая реакция, в результате которой выделяется энергия.Специалисты-пиротехники хотят, чтобы каждый взрыв был уникальным, поэтому они используют разные типы и количество взрывчатых веществ. В каждой химической реакции некоторые связи между атомами разрываются и образуются новые. Энергия необходима, чтобы разорвать связь, но энергия высвобождается, когда связь образуется. В зависимости от количества и типа разорванных и образовавшихся связей реакция может потреблять или отдавать энергию.

При сжигании бензина в двигателе автомобиля выделяются вредные газы. Автомобили, оснащенные каталитическим нейтрализатором, превращают вредные газы в более безопасные.При попадании в каталитический нейтрализатор газы образуют временные связи с поверхностью катализатора. Это приводит их в тесный контакт друг с другом и позволяет образовываться новым, более безопасным газам.

Ферменты – это природные катализаторы. Например, ферменты в дрожжах вызывают подъем теста для хлеба. Когда дрожжи смешиваются с теплой водой и сахаром, они начинают расти и образуются пузырьки углекислого газа. Когда смесь дрожжей добавляется к муке и воде, чтобы сделать тесто, тесто поднимается.Нагрев выпекает хлеб и убивает дрожжи. Ученые используют химические уравнения, чтобы показать, как молекулы изменяются в результате химической реакции.

Элементы и соединения | CPD

Как может быть, что мы сделаны из того же вещества, что и звезды? Может быть трудно представить себе, что все вокруг нас и внутри нас состоит всего из 100 или около того элементов. Элементы лежат в основе всего, что мы делаем как химики, и их символы действуют как наш общий международный язык.

Что нужно знать учащимся об элементах и ​​соединениях?

  • Элемент – это вещество, которое не может быть химически разложено на более простые вещества.
  • Атом – это мельчайшая частица элемента, которая может принимать участие в химических реакциях.
  • Соединение – это вещество, образованное из двух или более элементов, химически соединенных (связанных) вместе.
  • Соединение имеет определенный химический состав и, следовательно, конкретную формулу.
  • Химические свойства соединения отличаются от свойств входящих в него элементов.
  • Молекулы – это вещества, образующиеся при химическом соединении (связи) двух или более атомов.

Идеи для классной комнаты

Нам, учителям естественных наук, повезло, что мы можем демонстрировать ключевые идеи на глазах учащихся. Студенты получают неявные знания о химических веществах, только видя и осязая их, поэтому приготовьте коробку с образцами для изучения студентами.

Полезной отправной точкой является отображение образующихся элементов и соединений (см. таблицу). Попросите учащихся подумать о том, что присутствует в начале и в конце каждой реакции. Например, натрий не «исчезает» при взаимодействии с хлором, он включается в соединение.И хлорид натрия имеет совсем другие свойства, чем элементарный натрий. Точно так же железо является магнитным, а сульфид железа — нет. Сравните и сопоставьте это с несвязанным железом, которое вы можете извлечь из хлопьев для завтрака.

Полезной отправной точкой является демонстрация образующихся элементов и соединений. Попросите учащихся подумать о том, что присутствует в начале и в конце каждой реакции. Например, натрий не «исчезает» при взаимодействии с хлором, он включается в соединение. И хлорид натрия имеет совсем другие свойства, чем элементарный натрий.Точно так же железо является магнитным, а сульфид железа — нет. Сравните и сопоставьте это с несвязанным железом, которое вы можете извлечь из хлопьев для завтрака.

6 3 3

Реакция натрия и хлора

Практические занятия и демонстрации, демонстрирующие элементы или соединения, образующие
Демонстрация или практическая Показан принцип Спросите класс

Два элемента, реагирующие вместе с образованием соединения

Где находятся атомы натрия в конце реакции?

Дегидратация сахарозы (создание углеродной башни)

Соединение, реагирующее и «теряющее» атомы, в результате чего составляющий элемент остается видимым

Сахароза содержит атомы углерода, водорода и кислорода.Какой элемент вы можете наблюдать в конце реакции?* Где сейчас находятся атомы водорода и кислорода?

* В действительности окисление следует за первой реакцией, что усложняет дело, но на данном этапе это можно не заметить.

Реакция железа и серы

Два элемента, реагирующие вместе с образованием соединения с заметно отличающимися свойствами от исходных элементов

Почему можно отделить железо от серы до того, как оно прореагирует, а не после?

Извлечение железа из сухих завтраков

Непрореагировавший элемент, извлеченный из вещества

Почему в хлопьях не видно железа? Железо извлекали с помощью магнита.Было бы это возможно, если бы он вступал в реакцию, образуя соединение с хлопьями?

Реакция твердого тела между нитратом свинца и йодидом калия

Новое вещество, образовавшееся в результате реакции между двумя соединениями

Откуда взялось желтое вещество?

Осаждение йодистого свинца (золотой дождь)

Новое вещество, образовавшееся в результате реакции между двумя соединениями

Откуда взялось желтое вещество?

 

9074 9074 4

Реакция натрия и хлора (rsc. ли/2LUqm7o)

Практические занятия или демонстрации, демонстрирующие элементы или соединения, образующие
Демонстрация или практическое занятие Представленный принцип Спросите класс

Два элемента, реагирующие вместе с образованием соединения

Где находятся атомы натрия в конце реакции?

Дегидратация сахарозы (создание углеродной башни) (rsc.li/2vJev15)

Соединение, реагирующее и «теряющее» атомы, в результате чего составляющий элемент остается видимым

Сахароза содержит атомы углерода, водорода и кислорода.Какой элемент вы можете наблюдать в конце реакции?* Где сейчас находятся атомы водорода и кислорода?

* В действительности окисление следует за первой реакцией, что усложняет дело, но на данном этапе это можно не заметить.

Реакция железа и серы (rsc.li/2vHlEz4)

Два элемента, реагирующие вместе с образованием соединения с заметно отличающимися свойствами от исходных элементов

Почему можно отделить железо от серы до того, как оно прореагирует, а не после?

Извлечение железа из сухих завтраков (rsc. li/2OOeYYH)

Непрореагировавший элемент, извлеченный из вещества

Почему в хлопьях не видно железа? Железо извлекали с помощью магнита. Было бы это возможно, если бы он вступал в реакцию, образуя соединение с хлопьями?

Реакция твердого тела между нитратом свинца и йодидом калия (rsc.li/2nhAUPm)

Новое вещество, образовавшееся в результате реакции между двумя соединениями

Откуда взялось желтое вещество?

Осаждение йодистого свинца (золотой дождь) (rsc.li/2nfehuM)

Новое вещество, образовавшееся в результате реакции между двумя соединениями

Откуда взялось желтое вещество?

 

Практические занятия позволяют учащимся проводить наблюдения (макроскопические). Они должны уметь объяснять наблюдения, используя представления об атомах, элементах и ​​соединениях (субмикроскопические) и химические символы (символические). Подробно обсудите эти три уровня представления химии (макроскопический, субмикроскопический и символический), которые известны как триплет Джонстона, и то, как они связаны друг с другом.Это помогает учащимся построить детальное понимание. Если учащиеся не могут сделать эти ссылки, им будет сложно полностью понять тему, поэтому стоит неоднократно повторять их во время преподавания темы.

Практические занятия позволяют учащимся проводить наблюдения (макроскопические). Они должны уметь объяснять наблюдения, используя представления об атомах, элементах и ​​соединениях (субмикроскопические) и химические символы (символические). Подробно обсудите эти три уровня представления химии (макроскопический, субмикроскопический и символический), которые известны как триплет Джонстона (rsc.li/2vHDkdQ) и как они связаны друг с другом. Это помогает учащимся построить детальное понимание. Если учащиеся не могут сделать эти ссылки, им будет сложно полностью понять тему, поэтому стоит неоднократно повторять их во время преподавания темы.

Наборы

для молекулярного моделирования могут помочь учащимся научиться изображать молекулы и различать элементы и соединения. Сэкономьте бюджет и замените коммерческие наборы для моделирования на такие вещи, как зефир и палочки для коктейлей. Создавайте примеры моделей различных веществ, элементов и соединений, а затем дайте учащимся возможность самим попробовать.Ограничьте количество цветов зефира двумя, чтобы уменьшить количество вещей, о которых учащиеся должны думать (связанных с когнитивной нагрузкой). Это помогает сфокусировать их на основных понятиях.

Наборы

для молекулярного моделирования могут помочь учащимся научиться изображать молекулы и различать элементы и соединения. Сэкономьте бюджет и замените коммерческие наборы для моделирования на такие вещи, как зефир и палочки для коктейлей. Создавайте примеры моделей различных веществ, элементов и соединений, а затем дайте учащимся возможность самим попробовать.Ограничьте количество цветов зефира двумя, чтобы уменьшить количество вещей, о которых учащиеся должны думать (связано с когнитивной нагрузкой: rsc. li/2KBLTw2). Это помогает сфокусировать их на основных понятиях.

Представьте ряд схематических изображений элементов и молекул и попросите учащихся определить, какие из них являются элементами, а какие — соединениями. Смоделируйте студентам собственное мышление, демонстрируя, как вы подходите к каждой задаче и используете свои знания. Это может помочь сформировать собственное мышление учащихся и развить их навыки метапознания.

Представьте ряд схематических изображений элементов и молекул и попросите учащихся определить, какие из них являются элементами, а какие — соединениями. Смоделируйте студентам собственное мышление, демонстрируя, как вы подходите к каждой задаче и используете свои знания. Это может помочь сформировать собственное мышление учащихся и развить их навыки метапознания (bit.ly/2HDv4Ak).

Загрузите рабочий лист, в котором учащимся предлагается построить изображения молекул с помощью белого и розового зефира (word, pdf или ppt) и заметок учителя (word, pdf).

Загрузите рабочий лист с веб-сайта Education in Chemistry , чтобы учащиеся могли составить представление о молекулах, используя белый и розовый зефир, с примечаниями для учителя: rsc.li/2Ph8yR1

.

Рассказывание историй оживляет знания, необходимые учащимся, а открытие элементов дает богатый выбор. Обсудите представления древних о Земле, Огне, Воздухе и Воде как основах материального мира. Попросите студентов подумать, почему эти идеи могли развиться.Объясните, как флогистон был предшественником кислорода, и с удовольствием рассказывайте студентам, что фосфор был обнаружен случайно после кипячения мочи. Задайте такие вопросы, как: «Почему мы описываем воду как соединение? Почему воздух это смесь? Что такое огонь?»

Рассказывание историй оживляет знания, необходимые учащимся, а открытие элементов дает богатый выбор. Обсудите представления древних о Земле, Огне, Воздухе и Воде как основах материального мира. Попросите студентов подумать, почему эти идеи могли развиться. Объясните, как флогистон был предшественником кислорода (rsc.li/2vFwXI3), и с удовольствием рассказывайте студентам, что фосфор был обнаружен случайно после кипячения мочи (rsc.li/2LUK5DX). Задайте такие вопросы, как: «Почему мы описываем воду как соединение? Почему воздух это смесь? Что такое огонь?»

Распространенные заблуждения

Распространенным заблуждением является то, что атомы обладают свойствами объемного материала (rsc.li/2KxjYNR). Подчеркните, например, что отдельные атомы меди не имеют цвета, но миллиарды их, соединенные вместе, образуют блестящий красный металл.Кроме того, символ элемента (Cu) на самом деле может представлять миллиарды частиц в гигантской структуре, а не один отдельный атом.

Научные ключевые слова часто имеют разные ненаучные значения, что приводит к множеству неправильных представлений. Грамотность оказывает большое влияние на достижения учащихся в науке, поэтому решите эту проблему, четко определяя и работая с новыми ключевыми словами. Используйте графические органайзеры, чтобы помочь учащимся установить связи между словами и понятиями, и используйте викторины с низкими ставками по словарному запасу.Сам акт опроса способствует запоминанию, а знакомство с ключевым языком может снизить когнитивную нагрузку на рабочую память. Это дает учащимся больше возможностей для понимания важных основополагающих концепций.

Формирующее оценивание

Еще одна хорошая отправная точка для изучения этой темы – предложить учащимся выучить названия и символы первых двадцати элементов. Это может укрепить уверенность и беглость учащегося при обсуждении элементов. Словарные тесты по химии или игры на память — простой способ помочь этому запоминанию.

Повышение до 14–16 лет

Понимание элементов и соединений имеет фундаментальное значение для многих аспектов более углубленного изучения. Модели, изучаемые в возрасте 11–14 лет, будут расширены за счет включения типов связи и гигантских решеток. Студенты узнают подробную структуру атомов и то, как элементы могут быть определены с точки зрения атомного номера. Модель частиц будет расширена, и они поймут, что частицы могут быть атомами, ионами или молекулами.

Объясните, что модели для детей в возрасте 11–14 лет не являются «концом истории», и в возрасте 14–16 лет будут использоваться более сложные модели.

Имейте в виду, что во время преподавания этой темы элементы и соединения на этом этапе часто для простоты представляются в виде молекулярных газов. Если вы хотите размять учеников, вы можете попросить их нарисовать молекулы в различных состояниях.

Баллы на вынос

  • Элементы и соединения являются частью «языка» химика. Помогите учащимся познакомиться с именами и символами.
  • Учащиеся могут с трудом установить связь между элементами, соединениями и реакциями, которые они могут наблюдать (макроскопические), и тем, что они не могут (субмикроскопические или символические представления).Сделайте эти ссылки явными и регулярно просматривайте их.
  • Модели могут помочь учащимся установить связь между языком и понятиями и бывают разных форм. Моделируйте свое мышление вслух, когда представляете модели.

Какие химические элементы содержатся в организме человека?

Химические элементы являются строительным материалом жизни. Они составляют ошеломляющее разнообразие молекул, которые объединяются в ДНК, клеточные органеллы, клетки, ткани и органы. В этой статье мы обсудим те элементы, которые присутствуют в человеческом теле, их пропорции и различные основные функции, которые они выполняют.

Изображение предоставлено: bestber/Shutterstock.com

Элементы, из которых состоит тело человека

Во всех смыслах тело представляет собой необычайно сложный механизм. Для этого требуется множество частей, работающих вместе в сложных отношениях от микро- до макромолекулярного уровня. Структура строительных блоков, составляющих сумму таких частей, как белки и нуклеиновые кислоты, определяется соотношением и взаимодействием химических элементов.

Некоторые элементы встречаются гораздо чаще, чем другие. Человеческое тело примерно на 99% состоит всего из шести элементов: кислорода, водорода, азота, углерода, кальция и фосфора. Еще пять элементов составляют около 0,85% оставшейся массы: сера, калий, натрий, хлор и магний. Все эти 11 элементов являются важными элементами.

Остальные 0,15% человеческого тела состоят из микроэлементов. Суммарная масса микроэлементов не соответствует массе магния, который является наименее распространенным из неследовых элементов.Некоторые из микроэлементов (около дюжины или около того) могут быть необходимы для жизни, если верить лабораторным данным.

Функция химических элементов в организме

Большинство химических элементов, обнаруженных в организме человека, играют жизненно важную роль. Некоторые микроэлементы, такие как титан и цезий, могут быть загрязнителями. Некоторые, такие как свинец, ртуть, мышьяк и кадмий, являются активными токсинами в зависимости от присутствующего количества.

Функции основных элементов в организме человека в процентах от массы следующие:

Кислород

Кислород является наиболее распространенным элементом в организме человека, в его состав входит примерно 65. 0% массы тела. Большая часть присутствующего кислорода находится в форме воды. Кислород играет решающую роль в обмене веществ и дыхании, и этот элемент содержится в каждой основной органической молекуле в организме, включая белки, углеводы, жиры и нуклеиновые кислоты.

Углерод

Углерод — следующий по распространенности элемент в организме человека, составляющий 18% массы тела. Его роль в основном структурная, образуя «костяк» многих органических молекул.

Водород

Водород является самым распространенным элементом во Вселенной (около 75% от общей массы) и составляет около 10% массы человеческого тела.Он присутствует в форме воды (наряду с кислородом), а также является важным элементом в органических молекулах.

Азот

Азот составляет 3% массы тела человека. Он содержится во всех организмах в таких молекулах, как аминокислоты (из которых состоят белки), нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и аденозинтрифосфат (АТФ), важная молекула переноса энергии.

Кальций

Кальций является самым распространенным металлом в организме человека, около 1.4% по массе. Возможно, его наиболее известная функция заключается в формировании костей и зубов, а недостаток кальция в рационе может привести к различным дегенеративным состояниям. Другие важные роли в организме человека включают синтез белка, поддержание разности потенциалов на клеточных мембранах и действие в качестве вторичных мессенджеров в путях передачи сигнала.

Фосфор

Фосфор обладает высокой реакционной способностью, и из-за этого свойства он никогда не встречается на Земле в свободном виде.Фосфаты необходимы для жизни, и эта связанная форма фосфора является основным компонентом основных органических молекул, таких как фосфолипиды, АТФ и нуклеиновые кислоты. Он составляет 1,1% от общей массы тела человека.

Калий

Калий составляет менее 1% массы тела. Он играет жизненно важную роль в передаче нервных импульсов посредством переноса ионов калия через мембраны нервных клеток.

Сера

Десятый по распространенности элемент во Вселенной и пятый по распространенности на Земле, сера играет важную роль в организме человека.В организме почти всегда находится в виде сульфидов металлов и сероорганических соединений. Сера также является основным структурным элементом белкового кератина, который содержится в коже и волосах.

Натрий

Натрий, щелочной металл, обычно содержится в соли. Ионы натрия способствуют осмотическому давлению, поскольку они являются основным катионом внеклеточной жидкости (ECF). Натрий также играет ключевую роль в передаче нервных импульсов.

Хлор

Хлор играет важную роль в поддержании кислотно-щелочного баланса крови, а также в формировании сухожилий, зубов и костей.Он обычно содержится в солях и в сочетании с калием и натрием в организме. Он также способствует функции печени и помогает устранять органические отходы.

Магний

Магний является наименее распространенным из основных элементов в организме человека. Около 300 или около того ферментов требуют ионов магния для правильного функционирования, а ионы магния взаимодействуют с такими соединениями, как ДНК, РНК и АТФ.

Микроэлементы

Микроэлементы играют множество ролей, некоторые из них более важны, чем другие, в то время как другие не выполняют никакой заметной функции.Некоторые активно токсичны для человека.

Тремя наиболее распространенными незаменимыми микроэлементами являются железо, фтор и цинк. Железо играет важную роль в здоровье человека как часть гемоглобина, который транспортирует кислород по телу в крови. Фтор важен для зубов. Цинк необходим для более чем 300 ферментов и 1000 факторов транскрипции и жизненно важен для здоровья глаз и роста репродуктивных органов.

Изображение предоставлено: Алдона Грискевичене/Shutterstock.com

В заключение

Основным источником всех этих элементов является диета.Некоторые элементы более важны, чем другие, и они находятся в ошеломляющем множестве соединений и молекул в организме человека.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2015-2019 © Игровая комната «Волшебный лес», Челябинск
тел.:+7 351 724-05-51, +7 351 777-22-55 игровая комната челябинск, праздник детям челябинск