"Химия", Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Сладков С.А.
Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента, но не всегда одинаковы по строению и свойствам. Один элемент может образовывать несколько простых веществ — аллотропных модификаций. Например, кислород и озон состоят только из атомов кислорода, а алмаз и графит — из атомов углерода. В параграфе важно научиться отличать химический элемент от вещества и узнавать металлы и неметаллы по физическим свойствам.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Простое вещество — вещество, образованное атомами одного химического элемента. Его частицы могут состоять из одного атома или нескольких одинаковых атомов. Это понятие нужно, чтобы описывать реальные вещества, например железо, серу или кислород.
Аллотропия — существование одного химического элемента в виде нескольких простых веществ. Например, элемент кислород образует кислород и озон, а углерод — алмаз и графит. Термин помогает объяснить, почему одинаковые по составу вещества могут различаться.
Аллотропные модификации — разные простые вещества, образованные одним химическим элементом. Они отличаются строением частиц или способом соединения атомов, поэтому имеют неодинаковые свойства. Так называют, например, алмаз и графит.
Металлы и неметаллы — две большие группы простых веществ. Металлы обычно блестят и хорошо проводят тепло и электричество, а неметаллы чаще не обладают металлическим блеском и проводят ток плохо. Это общие признаки, поэтому у каждой группы встречаются исключения.
Химический элемент и простое вещество нельзя подменять друг другом, потому что они обозначают разные объекты. Элемент — это вид атомов, например атомов с определённым зарядом ядра. Простое вещество — результат объединения таких атомов в частицы, поэтому у него есть масса, строение и наблюдаемые свойства.
Состав простого вещества связан с химическим элементом: в нём присутствуют атомы только одного вида. При этом частица может включать один атом, как у некоторых металлов в кристаллической решётке, или несколько атомов, как молекула O₂. Число атомов в частице показывает формула, но не меняет принадлежность вещества к простым.
Один элемент образует разные простые вещества, если его атомы соединяются или располагаются по-разному. Изменение строения меняет прочность связей, расстояния между атомами и движение частиц. Поэтому вещества из одних и тех же атомов могут иметь разные твёрдость, цвет, растворимость или электропроводность.
Кислород и озон — аллотропные модификации кислорода. В молекуле кислорода O₂ находятся два атома, а в молекуле озона O₃ — три, поэтому озон значительно активнее и имеет резкий запах. Кислород необходим для дыхания и поддерживает горение, а озон в верхних слоях атмосферы поглощает часть ультрафиолетового излучения.
Простые вещества делят на металлы и неметаллы по совокупности физических признаков. Металлы обычно имеют блеск, пластичность и высокую тепло- и электропроводность, а неметаллы чаще бывают хрупкими в твёрдом состоянии и плохо проводят ток. Это не строгий набор без исключений: ртуть жидкая, графит проводит электричество, а некоторые вещества проявляют промежуточные свойства.
| Химический элемент | Простое вещество или модификация | Состав частиц | Характерные свойства | Группа: металл или неметалл |
|---|---|---|---|---|
| Кислород | Кислород | Молекулы O₂ | Бесцветный газ, поддерживает горение | Неметалл |
| Кислород | Озон | Молекулы O₃ | Голубоватый газ с резким запахом, активнее кислорода | Неметалл |
| Углерод | Алмаз | Атомы C в прочной пространственной решётке | Очень твёрдый, прозрачный, не проводит ток | Неметалл |
| Углерод | Графит | Атомы C в слоистой структуре | Мягкий, тёмный, проводит электрический ток | Неметалл |
| Железо | Железо | Атомы Fe в металлической решётке | Твёрдое, блестящее, проводит тепло и ток | Металл |
| Сера | Сера | Молекулы S₈ | Жёлтое твёрдое, хрупкое, плохо проводит ток | Неметалл |
Сначала найдите в таблице химический элемент, затем выясните, какое простое вещество он образует. Формула показывает состав частиц, а описание свойств помогает определить группу вещества. Сравнивая строки одного элемента, можно увидеть проявление аллотропии.
Нужно установить, обозначает ли слово вид атомов или конкретное вещество. Названия «кислород» и «железо» могут употребляться в разных контекстах, поэтому одного звучания недостаточно. Проверим смысл каждого слова.
Ответ: углерод — химический элемент, озон — простое вещество; кислород и железо нужно уточнять по контексту. В школьных заданиях без дополнительного уточнения «кислород» часто называют простым веществом O₂, а «железо» — простым веществом Fe.
Нужно назвать общий элемент и найти причину различия веществ. Если формулы частиц различаются, то различается и их строение, а значит, могут различаться свойства.
Ответ: кислород и озон — аллотропные модификации элемента кислорода. Это разные простые вещества, потому что их молекулы имеют разный состав и строение.
Сначала сравним состав, а затем строение. Одинаковый химический состав ещё не означает одинаковое вещество, если атомы соединены по-разному.
Ответ: алмаз и графит — разные простые вещества, или аллотропные модификации углерода. Их различия объясняются не составом, а строением вещества.
Ошибка 1. Химический элемент считают синонимом простого вещества, потому что в разговорной речи используют одно название. Проверяйте себя вопросом: речь идёт о виде атомов или о материале с конкретными свойствами? Если о материале, это простое вещество.
Ошибка 2. Считают, что одному элементу соответствует только одно простое вещество. Так происходит, если не учитывать аллотропию. Проверьте, не существуют ли у данного элемента разные модификации, например кислород и озон.
Ошибка 3. Кислород и озон называют одним веществом, поскольку оба состоят из атомов кислорода. Нужно сравнить формулы: O₂ и O₃ — это разные частицы, поэтому вещества имеют разные свойства.
Ошибка 4. Утверждают, что все металлы твёрдые или каждый неметалл хрупкий. Общие признаки помогают классифицировать вещества, но имеют исключения, например жидкую ртуть и проводящий ток графит. Проверяйте не один признак, а совокупность свойств.
Для понимания темы нужно знать, что химический элемент обозначает вид атомов, и уметь читать химические формулы. Индексы в формулах показывают число атомов в частице, например 2 в O₂.
Тема связана со строением атомов и молекул. Именно расположение и соединение атомов объясняет состав, свойства и различия аллотропных модификаций.
Различение элементов, простых и сложных веществ пригодится при классификации веществ и записи химических реакций. По формуле можно установить состав вещества, но для вывода о свойствах нужно учитывать его строение.
Чем химический элемент отличается от простого вещества?
Химический элемент — это вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Простое вещество — материал, состоящий из атомов одного элемента и обладающий определёнными свойствами.
Может ли один элемент образовывать несколько простых веществ?
Да, может. Такие простые вещества называют аллотропными модификациями одного элемента.
Почему кислород и озон — разные вещества?
Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода — O₂, а молекула озона из трёх — O₃. Поэтому они имеют разное строение и разные свойства.
Чем алмаз отличается от графита, если оба состоят из углерода?
В алмазе атомы углерода образуют прочную пространственную структуру, а в графите — слоистую. Поэтому алмаз очень твёрдый, а графит мягкий и проводит электрический ток.
Все ли металлы твёрдые при обычных условиях?
Нет. Например, ртуть при обычных условиях является жидким металлом. Следовательно, состояние металла нужно определять по конкретному веществу, а не только по общему признаку группы.
Глава вторая. Простые вещества
