Самое важное в главе 1

Определения и обозначения

Химический элемент — вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Это понятие обозначает не кусок вещества, а то, какие именно атомы входят в его состав. Например, атомы элемента кислорода могут находиться и в молекуле кислорода, и в молекулах воды.

Атом — мельчайшая электрически нейтральная частица химического элемента, сохраняющая его свойства в химических превращениях. Атомы могут соединяться с другими атомами, образуя частицы веществ. Представление об атомах помогает объяснить, почему при реакции одни вещества превращаются в другие.

Молекула — частица вещества, состоящая из атомов и сохраняющая его химические свойства. Атомы в молекуле связаны между собой, а их вид и количество влияют на свойства вещества. Например, молекула воды включает атомы водорода и кислорода.

Химическая формула — запись состава вещества с помощью символов элементов и индексов. Индекс справа от символа показывает число атомов этого элемента в молекуле, а если индекса нет — атом один. Так, H₂O означает два атома водорода и один атом кислорода; по формуле можно быстро определить состав частицы.

Как это устроено

Атомы объединяются в молекулы, когда между ними возникают химические связи. Состав молекулы важен: если изменить число или вид атомов, получится частица другого вещества с другими химическими свойствами. Поэтому состав удобно записывать формулой — символы показывают элементы, а индексы не дают перепутать количество их атомов.

Химический элемент и простое вещество отвечают на разные вопросы. Элемент показывает вид атомов, а простое вещество — вещество, которое образовано такими атомами. Один элемент может входить в состав разных веществ, потому что его атомы соединяются с атомами других элементов или образуют частицы с разным числом атомов.

Чтобы отличить простое вещество от сложного, нужно посмотреть, атомы скольких элементов входят в его состав. Если только одного — вещество простое, даже если его молекулы содержат несколько одинаковых атомов. Если атомы разных элементов — вещество сложное. Это различие относится к составу чистого вещества, а не к числу частиц в образце.

Физическое явление меняет состояние, форму или размер тела, но не состав вещества: например, лёд тает, оставаясь водой. При химической реакции состав исходных веществ меняется и образуются новые вещества. Изменение цвета или выделение газа может быть признаком реакции, но само по себе не доказывает её: важно установить, появились ли вещества с новым составом.

Смесь состоит из нескольких веществ, которые не превращаются в одно новое вещество и сохраняют свои свойства. Пропорции компонентов могут меняться, поэтому у смеси нет единой постоянной формулы. Различия в свойствах позволяют разделить компоненты физически: например, извлечь магнитом железо, растворить соль в воде и отделить песок фильтрованием.

Основные понятия главы: состав и превращения веществ

Таблица помогает сопоставить понятие с составом вещества или происходящим изменением. Сначала определите, идёт ли речь о частице, виде атомов, чистом веществе, смеси или явлении. Затем сверьте признак и пример, чтобы обосновать свой ответ.

Разбор задач

Задача: разделите железо, воду, кислород и воздух на простые вещества, сложные вещества и смеси. Сначала установим, является ли каждый объект чистым веществом, а затем выясним, атомы скольких элементов входят в его состав. Такой порядок не позволяет спутать смесь нескольких веществ с одним сложным веществом.

1. Железо — чистое вещество, образованное атомами одного элемента, значит, это простое вещество.
2. Вода — чистое вещество, в состав которого входят атомы водорода и кислорода, значит, она сложная.
3. Кислород как простое вещество состоит из атомов одного элемента, хотя молекула кислорода содержит два атома.
4. Воздух включает несколько газов, поэтому это смесь, а не одно чистое вещество.

Ответ: простые вещества — железо и кислород; сложное вещество — вода; смесь — воздух. Для проверки спросите себя, обозначает ли название одно вещество постоянного состава или набор разных веществ. У воздуха состав не сводится к одной формуле, а у воды он постоянен.

Задача: по формулам H₂O и CO₂ укажите, атомы каких элементов и в каком количестве входят в состав каждой молекулы. В формулах найдём символы элементов, затем прочитаем индексы справа от них. Отсутствующий индекс означает, что соответствующий атом один.

1. В H₂O символы H и O обозначают водород и кислород. Индекс 2 относится к H, а у O индекса нет.
2. В CO₂ символы C и O обозначают углерод и кислород. У C индекса нет, а индекс 2 справа от O относится к кислороду.
3. Запишем состав каждой молекулы словами, не принимая индекс за заряд: он показывает количество атомов.

Ответ: H₂O содержит два атома водорода и один атом кислорода; CO₂ — один атом углерода и два атома кислорода. Проверяйте индекс непосредственно у символа, к которому он относится. Если перед символом стоит коэффициент, он может менять число частиц, но в этой задаче коэффициентов нет.

Задача: предложите способ разделить смесь железных опилок, песка и поваренной соли. Нужно воспользоваться тем, что железо притягивается магнитом, соль растворяется в воде, а песок — нет. Последовательность подбираем так, чтобы после каждого этапа отделённый компонент не смешивался обратно с остальными.

1. Поднесите магнит и извлеките железные опилки.
2. Добавьте к оставшимся песку и соли воду: соль растворится, песок останется твёрдым.
3. Отфильтруйте смесь: песок останется на фильтре, а раствор соли пройдёт через него.
4. Выпарите воду из раствора, чтобы получить соль.

Ответ: сначала магнит, затем растворение соли, фильтрование и выпаривание воды. На каждом шаге используются физические свойства компонентов, поэтому сами вещества не превращаются в новые. После выпаривания соль можно выделить из раствора, а воду — удалить.

Типичные ошибки

Ошибка: считать химический элемент и простое вещество одним и тем же. Их путают, потому что одним названием часто обозначают и вид атомов, и вещество из этих атомов. Проверьте себя вопросом: речь о типе атомов или о веществе, которое можно получить и наблюдать?

Ошибка: называть смесь сложным веществом. В смеси вещества сохраняют свойства, а их соотношение может меняться; у сложного вещества состав постоянен. Чтобы проверить ответ, выясните, можно ли отделить составляющие физически и не превращаются ли они при этом друг в друга.

Ошибка: принимать индекс в формуле за заряд или не замечать, к какому символу он относится. Индекс записан справа от символа и показывает число атомов этого элемента, а отсутствие индекса означает один атом. Проведите мысленную границу: индекс относится только к символу непосредственно перед ним.

Ошибка: считать любое изменение внешнего вида химической реакцией. Изменение формы или агрегатного состояния может происходить без изменения состава, поэтому одного внешнего признака недостаточно. Проверьте, образовались ли новые вещества: если нет, это физическое явление.

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в составе веществ, нужны знания о частицах вещества, строении атома и символах химических элементов. Они помогают читать формулы и понимать, что именно в них обозначено. Без различения элементов и веществ трудно описать превращения.

Различение простых и сложных веществ и чтение формул понадобятся при составлении уравнений реакций. Формула показывает состав участвующих веществ, а реакция описывает их превращение. Позже эти знания помогут проверять, сохраняется ли число атомов каждого элемента.

Представления о смесях и способах их разделения пригодятся при изучении растворов и лабораторных методов. Раствор — один из видов смеси, поэтому свойства его компонентов важны для выбора способа разделения. Наблюдения за растворимостью и фильтрованием помогут планировать опыты.

Что запомнить

• Химический элемент — вид атомов, а не порция вещества.
• Простое вещество состоит из атомов одного химического элемента.
• Сложное вещество образовано атомами разных химических элементов.
• Смесь состоит из нескольких веществ, сохраняющих свои свойства.
• Физическое явление не меняет состав вещества; при химической реакции образуются новые вещества.
• Индекс в формуле показывает число атомов соответствующего элемента.