§17. Многообразие веществ

Определения и обозначения

Вещество — то, из чего состоят тела. Тело можно увидеть или взять в руки как отдельный предмет, а вещество называют его материалом: железный гвоздь — тело, железо — вещество. Это различие помогает не путать предмет и то, из чего он сделан. Например, из железа делают не только гвозди, но и другие тела.

Простое вещество — вещество, образованное атомами одного химического элемента. Атом — мельчайшая частица химического элемента; атомы одного элемента имеют общий признак, по которому этот элемент отличают от других. К простым веществам относятся железо и кислород. Определение нужно, чтобы классифицировать вещество по составу, а не по его внешнему виду.

Сложное вещество — вещество, образованное атомами разных химических элементов. Например, в воде есть атомы водорода и кислорода, поэтому она сложная. Слово «сложное» здесь говорит именно о составе, а не о трудности изготовления или изучения. Это определение помогает отличать такое вещество от простого.

Смесь — сочетание нескольких веществ, каждое из которых сохраняет свои свойства. Например, смесь песка и соли содержит и песок, и соль, а не одно новое вещество. По свойствам компонентов можно понять, как смесь разделить. Это определение помогает не принимать смешивание за превращение веществ друг в друга.

Как это устроено

Одинаковые тела могут быть сделаны из одного вещества: например, железо используют для гвоздей и деталей. А похожие тела, такие как стаканы, могут быть изготовлены из разных материалов. Бывает и так, что одному телу нужны несколько веществ: в карандаше есть древесина и графит. Поэтому по виду предмета нельзя всегда определить его состав, а понятия «тело» и «вещество» отвечают на разные вопросы.

Чтобы отличить простое вещество от сложного, нужно выяснить, атомы каких химических элементов входят в его состав. Если все атомы относятся к одному элементу, вещество простое; если к разным — сложное. Число атомов само по себе не решает, к какому виду относится вещество. Например, частица кислорода может состоять из двух атомов кислорода, но элемент в ней всё равно один.

Атомы одного элемента не означают, что вещество обязательно обладает только одним возможным набором свойств. Например, кислород и озон состоят из атомов кислорода, но их частицы устроены по-разному, поэтому свойства веществ различаются. Кислород необходим для дыхания и поддерживает горение, а озон имеет резкий запах и в больших количествах опасен. Пример показывает, что свойства связаны не только с тем, какие атомы есть в составе, но и с тем, как они соединены.

В смеси вещества соединены физически: они находятся рядом или распределены друг в друге, но не становятся новым веществом только из-за смешивания. В воздухе вместе находятся разные газы, и каждый сохраняет свои особенности. Когда соль растворяется в воде, она не исчезает бесследно: воду можно удалить выпариванием и получить соль. Так можно отличить смесь от случая, когда образуется вещество с новым составом.

Состав помогает объяснить свойства: железо притягивается магнитом, а древесина ведёт себя иначе, потому что это разные вещества. У смеси свойства зависят от входящих в неё компонентов и их количества, а у чистого вещества состав определён. Поэтому для распознавания сначала выясняют, одно вещество перед нами или несколько, а затем — атомы каких элементов входят в состав каждого вещества. Эти вопросы помогают не спутать смесь со сложным веществом и подобрать подходящий способ разделения.

Виды веществ и их особенности

Пользуйся таблицей, чтобы сначала определить, что именно сравнивается: одно вещество или сочетание нескольких. Для простого и сложного вещества проверь, атомы скольких элементов входят в состав. Для смеси определи её компоненты и подумай, сохраняют ли они свои свойства.

Разбор задач

Задача 1. Определите, что является телом, а что веществом: железный гвоздь и железо.

1. Найдём отдельный предмет: гвоздь имеет определённую форму и назначение.
2. Определим материал, из которого он сделан: в условии сказано, что гвоздь железный, значит, железо — его вещество.
3. Проверим различие: гвоздь можно использовать как предмет, а железом называют материал, который входит в его состав.

Ответ: железный гвоздь — тело, железо — вещество.

Задача 2. Распределите кислород, воду и поваренную соль на простые и сложные вещества.

1. Вспомним правило: простое вещество содержит атомы одного элемента, сложное — разных элементов.
2. Кислород состоит из атомов элемента кислорода. Даже если его частица включает два таких атома, элемент в составе один.
3. Вода содержит атомы водорода и кислорода, а поваренная соль — натрия и хлора. В обоих случаях элементов два.

Ответ: кислород — простое вещество; вода и поваренная соль — сложные вещества.

Задача 3. В стакане смешали песок и соль. Почему содержимое является смесью и как разделить компоненты?

1. Назовём компоненты: в стакане находятся два вещества — песок и соль. Одно не превратилось в другое, поэтому получено сочетание веществ.
2. Подберём действие по различию свойств: соль растворяется в воде, а песок — нет. Добавим воду и перемешаем, чтобы соль перешла в раствор.
3. Отделим песок фильтрованием: он останется на фильтре, а раствор соли пройдёт через него. Затем выпарим воду из раствора, чтобы получить соль.

Ответ: это смесь, потому что в ней есть песок и соль; их можно разделить растворением соли, фильтрованием песка и выпариванием воды.

Типичные ошибки

Ошибка — считать тело и вещество одним и тем же. Её допускают, потому что в разговоре часто говорят «железо» и о материале, и о предметах из него. Проверь себя вопросом: можно ли назвать форму и назначение предмета? Если да, речь о теле; материал, из которого он сделан, — вещество.

Ошибка — называть вещество простым, потому что оно знакомое или кажется состоящим из одинаковых частиц. Знакомость не показывает, атомы каких элементов входят в состав. Чтобы проверить ответ, выясни состав: один химический элемент означает простое вещество, несколько — сложное.

Ошибка — путать сложное вещество со смесью. Это происходит потому, что и там и там могут присутствовать разные составляющие. Но в сложном веществе атомы разных элементов входят в определённый состав одного вещества, а в смеси соединены разные вещества. Проверь себя: соль в воде — смесь, а вода сама по себе — сложное вещество.

Ошибка — думать, что при любом смешивании обязательно возникает новое вещество. Само перемешивание обычно только соединяет компоненты, которые сохраняют свои свойства. Уточни, можно ли обнаружить отдельные компоненты или разделить их по различию свойств. Если это возможно, перед тобой, скорее всего, смесь, а не новое вещество.

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в многообразии веществ, нужно знать, что тела состоят из веществ, а вещества — из частиц и атомов. Эти представления помогают перейти от наблюдаемого предмета к его составу. Различение веществ и смесей пригодится при изучении способов разделения смесей: для этого используют различия свойств компонентов. Оно также поможет понять, чем простое смешивание отличается от химического превращения, при котором могут образоваться новые вещества. Позже знания о составе понадобятся при изучении химических элементов и строения веществ.

Что запомнить

• Тело — предмет, вещество — то, из чего он состоит.
• Простое вещество образовано атомами одного химического элемента.
• Сложное вещество содержит атомы разных химических элементов.
• Смесь состоит из нескольких веществ.
• Компоненты смеси обычно сохраняют свои свойства.
• Состав вещества помогает объяснить его свойства.