Учебник по химии 7 класс шиманович онлайн

Dating > Учебник по химии 7 класс шиманович онлайн

Download links: → Учебник по химии 7 класс шиманович онлайн → Учебник по химии 7 класс шиманович онлайн

Знакомство с лабораторным оборудованием. По той же причине в молекуле NH3 валентность атома азота равна трем, а в молекуле CH4 валентность атома углерода равна четырем. Но являются ли новыми для вас термины химия, химический?

В начале новой эры зародилось и само понятие «химия». Приливать следует небольшими порциями. Сущность всякой химической реакции состоит в превращении веществ: разрушаются исходные вещества и образуются продукты реакций, меняется число и состав исходных веществ и продуктов реакции. Приведите примеры сложных веществ с молекулярным и немолекулярным строением. На огне человек научился готовить пищу из мяса убитых животных, плодов растений. Атомная единица массы Пользоваться такими маленькими величинами масс атомов при расчетах неудобно. Схема фильтрования смеси песка, соли и воды II. Также есть возможность смотреть онлайн учебник за 7 класс по химии на портале В ШКОЛЕ. Масса атома самого тяжелого из существующих на Земле элементов — урана U — почти в 237 раз больше массы атома водорода.

Образование осадка подтверждает, что произошла химическая реакция. В каком из этих веществ содержится больше всего азота по массе? Спиртовка: 1 — резервуар со спиртом; 2 — металлическая трубка с диском; 3 — колпачок; 4 — фитиль Правообладатель Народная асвета 20 Введение Рис.

Учебник Химия 7 класс Шиманович - И только в самом начале XIX в. Этот период в истории древней цивилизации получил название медный век.

Шимановича Утверждено Министерством образования Республики Беларусь 4-е издание, исправленное и дополненное Минск «Народная асвета» 2012 Правообладатель Народная асвета УДК 54 075. Тихонов Рецензенты: кафедра общей и биоорганической химии учре:ждения образования «Гродненский медицинский университет» кандидат химических наук, доцент, заведующий кафедрой В. Болтромеюк Химия : учеб. Предыдущие издания под названием «Химия, 8» вышли в 2004, 2005 и 2008 гг. УП «Народная асвета», 2012 Правообладатель Народная асвета Дорогие друзья! Вы приступаете к систематическому изучению нового школьного предмета — химии. Но являются ли новыми для вас термины химия, химический? Наверное, вы еще раньше не раз слышали эти слова от взрослых, по радио и телевидению, в школе. Это говорит о том, что химия и все, что с ней связано, стало неотъемлемой частью жизни человека, его повседневной деятельности. Именно об этом еще более 250 лет назад говорил великий русский ученый М. Ломоносов: «Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие... » Уже тогда человек мог выплавлять некоторые металлы из руд, получать стекло, фарфор, краски и другие материалы. Все это можно было осуществить только с помощью различных химических процессов, многие из которых человек освоил тысячи лет назад. В наше время химия стала не только одной из основных наук, не только широким полем практической деятельности человека, но и просто естественной частью нашей повседневной жизни. Мы зажигаем газ в газовой плите, едем в автомобиле, пользуемся самыми разнообразными изделиями и материалами, готовим пищу, едим, ходим, дышим, наблюдаем за ростом растений. Все эти ставшие для нас привычными действия, материалы и явления были бы невозможны без химических веществ и химических процессов. Мы почти каждый день сталкиваемся с информацией о химии, однако то, что мы узнаем о ней из средств массовой информации, часто связано с дымовыми завесами вокруг химических предприятий, авариями и катастрофами, приводящими к загрязнению окружающей среды, ядовитыми веществами в реках, овощами и фруктами, отравленными я,дохимикатами. Но виновата ли в этом химия? Может быть, эти нежелательные события происходят по вине людей, которые не задумываются о последствиях своей деятельности для природы, о правильном использовании химических веществ и процессов? Может быть, они не знают свойств тех или иных веществ, как из одних веществ получить другие, не нанося вреда окружающей среде, как правильно следует использовать вещества и химические процессы? Ответы на эти Правообладатель Народная асвета 4 и многие другие вопросы вам поможет наити замечательная наука — химия. Без знания химии нельзя понять, почему одни вещества превращаются в другие, какие процессы происходят в окружающем мире — в атмосфере, в почве, в воде, в живых организмах. Знание химии помогает человеку изменять окружающий мир, открывать и производить новые вещества и материалы, осваивать новые процессы и технологии. Вот почему каждый образованный человек должен иметь основы химических знаний. Современная химия — огромная созидательная сила, которая оказывает большое влияние на развитие промышленности, сельского хозяйства, медицины, науки и техники. Республика Беларусь располагает высокоразвитой химической промышленностью. Химические предприятия производят минеральные удобрения, пластмассы, волокна, лаки, краски, товары бытовой химии и многие другие изделия. В нашей стране есть ряд крупных научных лабораторий и научно-исследовательских институтов, где трудятся ученые-химики. Их достижения известны не только у нас, но и далеко за пределами Беларуси. Пройдет совсем немного времени, и перед каждым из вас неизбежно встанет вопрос о выборе будущей профессии. Мы очень нцде-емся, что, познакомившись с удивительным миром химии, многие из вас полюбят эту науку и вопрос о выборе профессии будет решен. Авторы Правообладатель Народная асвета Как пользоваться учебником У вас в руках школьный учебник химии. Полистайте его, ознакомьтесь с содержанием. Посмотрите на рисунки, схемы. Как вы заметили, весь материал учебника разделен на главы и параграфы. Каждый параграф соответствует теме одного урока. Рисунки и таблицы, иллюстрирующие свойства различных веществ, помогут вам нагляднее представить то, о чем идет речь в тексте учебника. Информация, представленная в таблицах, носит справочный характер и, как правило, не предназначена для запоминания. Текст, напечатанный мелким шрифтом, содержит материал, выходящий за рамки программы курса химии 7-го класса. Он обычно поясняет отдельные положения основного текста. Вы можете прочитать его сразу или вернуться к нему после того, как прочитаете весь параграф. В конце параграфов имеются выводы, приведенные на цветном фоне. Проверьте, насколько вы их усвоили и можете повторить. Вопросы и задания в конце параграфа предназначены для самостоятельной работы. Выполните письменно те упражнения, которые заданы учителем. Звездочкой отмечены задания повышенной трудности. Ответы на все расчетные задачи вы найдете в конце книги. В учебнике вы встретите следующие условные обозначения: У определения и правила; — интересно знать. Не забывайте пользоваться содержанием в конце книги. С его помощью вам будет легче отыскать материал, который следует изучить или повторить. Правообладатель Народная асвета 5 Общие правила поведения и работы в кабинете химии Вы пришли на свой первый урок химии, который проходит в специальном помещении — кабинете химии. Здесь вы будете изучать основы этой науки, проводить разные опыты. Для того чтобы уроки химии были не только интересными, но и безопасными, вы должны ознакомиться с правилами поведения и работы в кабинете химии и всегда их выполнять. В кабинет химии можно входить только с разрешения учителя или лаборанта. Каждый ученик должен находиться на своем рабочем месте, на другое место можно переходить только с разрешения учителя. Нельзя загружать рабочий стол посторонними предметами. В кабинете химии необходимо проявлять осторожность, поддерживать порядок и чистоту. В кабинете химии нельзя принимать пищу и класть на стол продукты питания, пить воду из химической посуды. Категорически запрещается пробовать любые реактивы на вкус. Перед выполнением каждого опыта необходимо тщательно ознакомиться с его описанием. Запрещено самостоятельно брать реактивы и начинать работу с ними. Делать это можно только с разрешения учителя. При выполнении опыта следует брать столько реактива, сколько указано в описании или учителем. Если вы пролили рассыпали реактив или он попал на одежду, лицо, руки, немедленно сообщите об этом учителю или лаборанту. С более подробными правилами поведения и с требованиями к мерам безопасности при работе в кабинете химии вы познакомитесь на последующих уроках. Правообладатель Народная асвета 6 Введение § 1. Нас окружает огромное многообразие самых различных предметов, каждый из которых имеет свое название: книга, компьютер, стол, ложка, автомобиль и т. Но у каждого из них, как вы уже знаете из курса физики, есть одно общее название — физическое тело. Посмотрите на рисунки 1, 2, 3. Что общего у изображенных на них физических тел? Все физические тела на рисунке 1 состоят из стекла, на рисун- Рис. Физические тела, состоящие из стекла Рис. Физические тела, состоящие из алюминия Рис. Физические тела, состоящие из полиэтилена Правообладатель Народная асвета Введение Рис. Физические тела, состоящие из железа Рис. Физические тела, состоящие из нескольких веществ ке 2 — из алюминия, на рисунке 3 — из пластмассы полиэтилена. Следовательно, самые разные физические тела могут состоять из одного и того же вещества. У Вещества — это то, из чего состоят физические тела. Одни тела состоят только из одного вещества рис. В настоящее время известно более 60 млн различных веществ. В последние годы их число увеличивается примерно на 1 млн в год. У каждого из веществ есть свое название. С правилами составления названий веществ вы познакомитесь при изучении химии. Любое из веществ имеет свой ицдивидуальный набор признаков своеобразные «отпечатки пальцев» , по которым его можно отличить от всех других веществ, а иногда обнаружить и сходство с ними. У Признаки, по которым различные вещества подобны между собой или отличаются друг от друга, называются свойствами веществ. Каждое из веществ имеет свои физические и химические свойства. К физическим свойствам относятся: агрегатное состояние вещества твердое, жидкое или газообразное при определенных условиях , Правообладатель Народная асвета 8 Что изучает химия? Поваренная соль в кристаллах и в мелкораздробленном состоянии цвет, плотность, температуры кипения и плавления, растворимость в воде и других жидкостях, электропроводность, теплопроводность, твердость и др. Например, медь — твердое непрозрачное вещество красноватого цвета с металлическим блеском рис. Под ударами молотка медь расплющивается, следовательно, она обладает ковкостью. Хорошо проводит электрический ток, не растворяется в воде. Поваренная соль — твердое вещество, белое в мелкораздробленном состоянии и прозрачное в крупных кристаллах рис. Соль хорошо растворима в воде, придает ей соленый вкус. В сухом виде не проводит электрический ток, но ее раствор и расплав являются хорошими проводниками электричества. Кристаллы поваренной соли хрупки, легко крошатся под ударами молотка. Одни физические свойства можно определить непосредственно с помощью органов чувств запах, цвет, агрегатное состояние , а другие — измерить с помощью специальных устройств или приборов температуры плавления и кипения, плотность, твердость и др. Правообладатель Народная асвета 9 Введение Лабораторный опыт 1 Изучение физических свойств веществ 1. Ознакомьтесь с выданными вам веществами. Определите, в каком агрегатном состоянии они находятся твердом, жидком или газообразном. Заполните в тетради графу 1 в таблице 1. Внесите в тетра,дь в таблицу графы 2 и 3 сведения о цвете и наличии блеска у веществ. В четыре пробирки налейте воды до половины их объема. В первую пробирку поместите немного первого из предложенных веществ, во вторую — второго и т. Больше или меньше плотности воды плотность каждого из веществ? Тщательно перемешайте содержимое каждой пробирки. Растворяется ли добавленное вещество в воде? Заполните в тетра,ди графы 5 и 6. Попробуйте поцарапать стекло кусочками твердых веществ. Определите их твердость относительно стекла и заполните в тетради графу 4 в таблице 1. Таблица 1 Вещество Физические свойства 2 S Е в 5 « U О ё. О Е S о S 2 Е 1 1 о U и ч о С Е о 1 2 3 4 5 6 Вода Сахар Уксус Алюминий Мел Правообладатель Народная асвета Что изучает химия? Под химическими свойствами понимают способность одних веществ при определенных условиях превращаться в другие вещества. Вещество вода способно превращаться в новые вещества — водород и кислород. В процессе фотосинтеза в зеленых растениях углекислый газ и вода превращаются в глюкозу и кислород. Изучение химических превращений, условий их протекания, состава, физических и химических свойств образующихся новых веществ — основная задача химии. На вопрос, что же такое химия, можно дать следующий краткий ответ. У Химия — это наука о веществах и их превращениях в другие вещества. Все физические тела состоят из веществ. Вещества характеризуются определенными физическими и химическими свойствами. Свойства — это признаки, по которым вещества схожи или отличаются друг от друга. Химия — это наука, изучающая вещества и их свойства, а также превращения в другие вещества. Вопросы и задания 1. Укажите, в каких из перечисленных предметов содержится вещество железо: мяч, гвоздь, спичка, нож, сковорода, карандаш. Перечислите вещества не менее 5 , которые вы можете найти у себя дома, и укажите, для чего они применяются. Приведите примеры не менее 5 физических тел, которые изготовлены из: а алюминия; б меди. Какое из веществ — мел, стекло или медь — более устойчиво к удару? Как можно отличить железо от других металлов? Почему для производства электрических проводов используют металлы? Правообладатель Народная асвета 12 Введение 7. По каким свойствам можно отличить медь от алюминия, песок от железа, поваренную соль от мела? Какое свойство алюминия позволяет изготавливать из него алюминиевую фольгу? При обычных условиях вещество находится в твердом агрегатном состоянии, не растворяется в воде, хорошо проводит электрический ток, имеет темно-серый цвет, низкую твердость. Физические свойства какого из трех веществ — алюминия, меди или графита — перечислены? Чистые вещества и смеси Как вы уже знаете, каждое вещество обладает присущим только ему набором свойств «отпечатки пальцев» , по которым его можно всегда отличить от любого другого вещества. Однако эти свойства являются вполне определенными только для отдельно взятого индивидуального вещества, не смешанного с другими веществами. Поэтому необходимо отличать чистые вещества от смесей веществ. Чистые вещества Чистота какого-либо вещества определяется содержанием в нем посторонних примесей других веществ. Чем меньше таких примесей в данном веществе, тем выше его чистота, и наоборот. В природе встречаются очень чистые вещества, например самородное золото. В нем содержание примесей чрезвычайно мало, а содержание драгоценного металла достигает величины 99,999 %. Это число показывает, что в таком образце золота на каждые 100 000 его атомов приходится по одному атому других металлов. Термин «чистый» используется не только в химии, но и в быту, в обы,денной жизни. Мы, например, говорим: «чистые руки», «чистый воздух», «чистая посуда». Понятно, что в данном случае речь идет о чистоте физических тел. Говоря «из крана идет чистая вода», мы имеем в виду, что в ней нет вредных для нас примесей и что ее можно пить. Но в такой воде, как правило, всегда есть нея,довитые и даже по- Правообладатель Народная асвета Чистые вещества и смеси 13 лезные примеси. Поэтому, с точки зрения химии, «чистую» водопроводную воду нельзя назвать чистым веществом. Как видите, термин «чистый» может иметь разный смысл в зависимости от того, с какой точки зрения рассматривается данное вещество или физическое тело. Й Чистыми называют вещества, не содержащие примесей других веществ. Любое чистое вещество обладает присущим только ему набором свойств. Смеси веществ В природе вещества почти никогда не встречаются в чистом виде. Обычно одни вещества находятся вместе с другими. В этом случае говорят, что вещества смешаны друг с другом или, иными словами, образуют смесь. В Смесь — это совокупность индивидуальных веществ, составляющих физическое тело. Примеры смесей, с которыми вы встречаетесь в повседневной жизни, показаны на рисунке 8. Внимательно рассматривая некоторые смеси, вы можете невооруженным глазом заметить, что они состоят из нескольких составных частей — компонентов рис. В других случаях смеси кажутся состоящими из одного компонента, однако при рассмотрении их под Рис. Продукты из смесей веществ Рис. Минералы — смеси нескольких веществ Правообладатель Народная асвета 14 Введение Рис. Молоко ная смесь — неоднород- микроскопом обнаруживается, что и они состоят из нескольких компонентов рис. Такие смеси называют неоднородными. Бывают смеси, компоненты которых не видны даже в очень сильный микроскоп. Это, например, минеральная вода, сладкий чай, столовый уксус. Такие смеси называют однородными. Разделение смесей Чистые вещества рис. Чтобы их получить, необходимо научиться разделять смеси и выделять каждое веш,ество в отдельности. Вещества, находящиеся в смеси, сохраняют все свои характерные черты, свою индивидуальность. Поэтому, используя их отличительные свойства, смеси можно разделять на отдельные, чистые вещества. Универсальных методов разделения, пригодных для вы,деления компонентов из любой смеси, нет. Образцы чистых веществ: 1 — щелочь; 2—сода; 3 — методов применим для смесей только золото определенного типа. Многие методы Правообладатель Народная асвета Чистые вещества и смеси 15 разделения смесей были изобретены еще в древности, тогда как некоторые новые эффективные методы были открыты учеными уже в наше время. Разделение неоднородных смесей Один из самых простых методов разделения — отстаивание. Этот метод основан на различной плотности компонентов смеси и может быть использован для разделения неоднородных смесей двух жидких веществ бензин — вода рис. Такой метод, как фильтрование, основан на способности некоторых пористых материалов задерживать частицы, размер которых больше размера пор рис. С помощью фильтрования можно разделить неоднородные смеси твердого и жидкого веществ мел — вода, глина — вода. В качестве фильтров применяют специальную бумагу, пористое стекло, керамику и др. В некоторых случаях используют сложенную в несколько слоев ткань, марлю или вату. На одной из стадий очистки питьевой воды в водопро- Рис. Смесь бензина и воды: а — после смешивания; б — после отстаивания Рис. Смесь песка и воды: а — после смешивания; б — после отстаивания Рис. Схема разделения смеси веществ методом фильтрования Правообладатель Народная асвета Введение Рис. Образцы различных фильтров водах ее пропускают через слой чистого песка, который служит фильтром. Разделение однородных смесей Из глубокой древности известен такой метод разделения смесей, как выпаривание. Он основан на различии веществ по их летучести, т. К летучим, легко испаряющимся веществам относятся вода и спирт, а к нелетучим — соль и щелочь. При нагревании в открытом сосуде однородной смеси воды и соли рис. Таким образом, выпаривание применяют для разделения смесей летучих и нелетучих веществ. В грома,дных масштабах этот метод разделения используется при добыче соли из природных соляных растворов рис. Другой метод разделения однородных смесей — перегонка или дистилляция — основан на различии температур кипения компонентов смеси. Чаще всего перегонку применяют для разделения однородных смесей нескольких жидких веществ с разными температурами кипения. При нагревании такой смеси вначале испаряется вещество Рис. Схема разделения смеси веществ методом выпаривания Рис. Добыча соли на соляном озере Правообладатель Народная асвета Чистые вещества и смеси 17 с наиболее низкой температурой кипения. Выделяющийся пар охлаждают и получают это индивидуальное вещество в жидком состоянии. При дальнейшем нагревании смеси из нее поочередно испаряются вещества, которые кипят при более высоких температурах. Их пары также охлаждают и получают чистые вещества. Таким образом, дистилляцию используют для разделения смесей веществ с разными температурами кипения рис. В химических лабораториях с помощью этого метода из водопроводной воды получают дистиллированную воду, не содержащую растворенных солей. В странах Ближнего Востока дистилляция широко используется для получения питьевой воды из морской. В современной химии, кроме указанных, используются и другие, более сложные методы разделения смесей. Они позволяют выделить из смеси вещества, имеющие очень близкие свойства или содержащиеся в ней в ничтожно малых количествах. Схема лабораторной установки для перегонки жидкостей: 1 — колба с жидкой смесью; 2 — термометр; 3 — холодильник с проточной водой; 4 — колба для очищенной жидкости Чистыми называют вещества, которые не содержат примесей других веществ. Чистое вещество обла,дает определенными свойствами, по которым его можно отличить от других веществ. Смеси бывают однородные и неоднородные. Из неоднородной смеси вещества можно выделить с помощью отстаивания и фильтрования. Из однородной смеси вещества можно вы,делить с помощью выпаривания и дистилляции. Правообладатель Народная асвета Введение Вопросы и задания 1. Приведите примеры практически чистых веществ, с которыми вы встречаетесь в повседневной жизни. Приведите по пять примеров однородных и неоднородных смесей, с которыми вы встречаетесь каждый день. Как отличить чистое вещество от смеси веществ? Однородная или неоднородная смесь образуется при смешивании: а спирта и воды; б муки и воды; в крахмала и сахара; г растительного масла и воды; д жидкого чая и сахара? Почему в природе не встречается абсолютно чистая вода? Какие различия в свойствах веществ используют при их разделении: а отстаиванием; б фильтрованием; в выпариванием; г перегонкой? Знакомство с химической лабораторией Свойства веществ и их превращения изучают в специально оборудованных помещениях — химических лабораториях рис. Они оснащены различными приборами, специальным оборудованием, химической посудой из разных материалов, набором необходимых веществ или реактивов. В школьном кабинете химии вы познакомитесь Рис. Химическая лаборатория с некоторыми из этих веществ, узнаете устройство и назначение химического оборудования, научитесь использовать химическую посуду и работать с реактивами. Практическая работа 1 Приемы обращения с простейшим лабораторным оборудованием Цель работы: изучить основные правила поведения и работы в химической лаборатории; познакомиться с простейшим оборудовани- Правообладатель Народная асвета Знакомство с химической лабораторией 19 ем для проведения лабораторных опытов, его назначением и устройством, приемами обращения. Предназначение и устройство штатива. Рассмотрите лабораторный штатив рис. Спиртовка состоит из резервуара, металлической трубочки с диском, фитиля и колпачка рис. Заправляют спиртовку только спиртом. Рассмотрите спиртов -ку, зарисуйте ее устройство в тетрадь. Зажигается спиртовка только спичкой. Зажигать ее с помощью зажигалки или от другой спиртовки строго запрещено, так как это может быть причиной возникновения пожара. Гасить спиртовку следует быстро, накрыв пламя колпачком. Зажгите спиртовку, погасите пламя при помощи колпачка. Подключать электронагреватель к источнику следует только после того, как пробирка установлена в нагревательный элемент. Лабораторный штатив: 1 — основание; 2 — стержень; 3 — зажим; 4 — кольца; 5 — муфта с винтами Рис. Спиртовка: 1 — резервуар со спиртом; 2 — металлическая трубка с диском; 3 — колпачок; 4 — фитиль Правообладатель Народная асвета 20 Введение Рис. Способы нагревания жидкостей в пробирке III. Рассмотрите наиболее часто употребляемую химическую посуду: химический стакан, коническую колбу, пробирку, стеклянную трубку, круглодонную колбу, плоскодонную колбу, пробку с газоотводной трубкой, фарфоровую чашку, стеклянную воронку см. Рассмотрите химическую посуду, предназначенную для измерения объемов жидкостей: мензурку, мерный цилиндр, мерный стакан, мерную колбу см. Наберите в пробирку немного воды примерно 1 V 3 объемаj, закрепите в держателе для пробирок рис. Нагрейте воду до кипения. При нагревании пробирки в пламени спиртовки прогрейте ее сначала по всей длине, а затем только в нижней части. Практическая работа 2 Разделение неоднородной смеси Цель работы: освоить на практике основные приемы разделения неоднородных смесей. Растворение смеси соли и песка. Тщательно размешайте содержимое стакана стеклянной палочкой с резиновым наконечником. Правообладатель Народная асвета Знакомство с химической лабораторией 21 Рис. Изготовление бумажного фильтра Рис. Схема фильтрования смеси песка, соли и воды II. После размешивания подождите несколько минут. Осторожно перелейте отстоявшийся раствор в другой стакан. Для этой операции приготовьте воронку, бумажный фильтр или комок ваты , лабораторный штатив с кольцом, стеклянную палочку, стакан. Проследите, чтобы вся наружная поверхность фильтра прилегала к воронке. Поместите воронку в кольцо штатива. Сливайте мутный раствор по палочке на фильтр рис. Приливать следует небольшими порциями. В стакане собирается прозрачная жидкость — фильтрат. Это чистый раствор соли в воде. Нерастворимая примесь песок остается на фильтре. Для отделения соли от воды поместите немного фильтрата в фарфоровую чашку и нагревайте ее, помешивая раствор стеклянной палочкой, до тех пор, пока на дне чашки не останется белая сухая соль. Сравните очищенную соль с исходной солью. Запишите результаты работы, сделайте рисунки, сформулируйте выводы по работе. Приведите в поря,док рабочее место. Правообладатель Народная асвета 22 Введение § 4. Краткие сведения по истории химии Вы познакомились с некоторыми понятиями нового для вас предмета. Химия — это одна из естественных наук, т. То, что вещества способны изменяться, превращаться в другие, обладающие новыми свойствами, человек заметил еще в глубокой древности. Костер стал первой химической лабораторией человека. После обжига глины в огне она становилась прочной, из нее можно было делать нехитрую посуду. На огне человек научился готовить пищу из мяса убитых животных, плодов растений. Здесь же человек случайно получил первые металлы — медь, олово, свинец, а также стеклянные изделия из, казалось бы, обычного песка. Так появились первые, как мы сейчас говорим, химические ремесла — гончарное и металлургическое. Примерно 7000 лет назад человек научился выплавлять медь рис. Этот период в истории древней цивилизации получил название медный век. Бронза сразу же стала использоваться для изготовления мечей, наконечников для стрел и копий, щитов. В последнее тысячелетие до новой эры человек овладел способом получения железа из руд. Это стало поворотным моментом и в истории металлургии, и в истории общества. Так пришло время железного века, который на самом деле продолжался много сотен лет. Но не только металлы могли получать люди в те давние времена. Выплавка меди в Древнем Египте Правообладатель Народная асвета Краткие сведения по истории химии 23 фаянс, минеральные и растительные краски, чернила, косметика и лекарственные препараты — вот далеко не полный перечень изделий, которые мог изготовить человек уже тогда с помощью различных химических превращений. В начале новой эры зародилось и само понятие «химия». Есть несколько версий появления этого термина. По одной из них, он связан с древним названием Египта «Хем» и производным от него «хеми» — египетское искусство. По другой версии считается, что слово «химейя» — искусство выделения соков, а затем и плавки металлов — происходит от древнегреческого «химос», т. В середине первого тысячелетия новой эры, после падения Древнего Рима, центр цивилизации переместился на Ближний Восток. Именно там арабы преобразовали слово «химейя» в «алхимия». Под этим словом понимались все знания, связанные с превращением веществ, как практические, так и теоретические. Главной теоретической идеей алхимии в течение почти полутора тысяч лет было превращение неблагородных металлов в благородные золото и серебро под действием так называемого философского камня. С помощью этого мифического эликсира надеялись также излечить все болезни и даже сделать человека бессмертным. Последователей этой идеи на арабском Востоке, а затем и в Европе стали называть алхимиками рис. Алхимиками были практически все ученые Средневековья, монахи, врачеватели и даже короли. Все их усилия получить дешевое золото оказались, конечно, бесплодными. Однако целый ряд практических достижений как алхимиков, так и ремесленников-практиков оставил заметный след в истории химии. Было получено много новых веществ, прежде всего важнейшие кислоты {серная, соляная, азотная , изобретены различные при- Рис. Лаборатория алхимика Правообладатель Народная асвета 24 Введение боры и приспособления, которые с тех пор стали широко использоваться в химии. Химия постепенно становилась все более практической областью деятельности, основной задачей которой было удовлетворение растущих потребностей общества: получение металлов из руд, пороха, стекла, красок, мыла и многих других необходимых для жизни вещей. Появились первые книги по практическим способам получения металлов, обработки различных веществ. Поиск эликсира долголетия привел к развитию медицинского направления в химии — иатрохимии, которая с начала XVI в. В алхимию все больше и больше проникало научное начало, желание узнать элементарную природу веществ, причины их способности превращаться в другие вещества. Ученые пытались дать разумные объяснения таким важнейшим для практики процессам, как горение, восстановление металлов из руд и окисление металлов. В работе английского химика и физика Р Бойля было впервые дано научное определение понятия химический элемент, положено начало химическому анализу. Экспериментальные исследования Бойля стали началом химии как настоящей науки. Именно Бойль «отбросил» от названия «алхимия» приставку «ал», тем самым как бы открыв новый период в жизни науки химии. Превращению химии в настоящую науку в XVIII в. Открыл закон зависимости объема газа от давления, сформулировал первое научное определение химического элемента, ввел в химию экспериментальный метод, заложил основы химического анализа, способствовал становлению химии как самостоятельной науки. Правообладатель Народная асвета Краткие сведения по истории химии 25 М. Ломоносов и француз А. На основе многочисленных опытов по изучению процессов горения и окисления металлов они независимо друг от друга пришли к формулировке одного из самых важных законов химии — закона сохранения массы веществ при химических реакциях. Вы познакомитесь с ним во второй главе. Было доказано, что воздух является смесью газов, а вода — сложным веществом. В начале XIX в. Дальтон заложил основы химической атомистики, составил первую таблицу атомных весов, Михаил Васильевич Ломоносов 1711—1765 Русский ученый-естествоиспытатель, основатель первого в России Московского университета. Развивал атомномолекулярные представления о строении веществ, предложил общую формулировку закона сохранения массы веществ и движения, заложил основы физической химии. Антуан Лоран Лавуазье 1743—1794 Французский ученый, один из основоположников современной химии. Дал правильное объяснение процессов горения и дыхания, экспериментально доказал закон сохранения массы веществ в химических реакциях, разработал правила называния химических соединений. Джон Дальтон 1766—1844 Английский физик и химик. Основатель современного учения об атомном строении веществ. Открыл несколько важных законов, ввел в химию понятие относительного атомного веса, составил первую таблицу атомных масс химических элементов. Правообладатель Народная асвета 26 Введение Йенс Якоб Берцелиус 1779—1848 Шведский химик. Открыл церий, селен, кремний и торий, установил точные значения атомных весов многих химических элементов, ввел их современные символы, усовершенствовал методы химического анализа. Авогадро ввел в обиход понятие молекула. Атомномолекулярное учение стало основной химической теорией. Особенно большая роль в ее развитии в начале XIX в. На основе теории Дальтона он осуществил реформу химии: разработал систему символов, с помощью которых стали обозначать элементы и записывать формулы и уравнения. Он построил шкалу атомных масс, близкую к современной, ввел в обиход множество терминов и понятий, которые мы используем и сейчас. В середине XIX в. Бутлеров заложил основы теории строения органических соединений. Менделеев, открыл периодический закон химических элементов. Эти две научные идеи вместе с атомно-молекулярным учением стали основой современной химии. Химия становилась такой многообразной наукой, что разделилась на отдельные ветви, такие как органическая, неорганическая, аналитическая химия, а позже — физическая химия, биохимия, агрохимия, химия твердого тела и др. В настоящее время химия стала не только одной из важнейших областей человеческого знания, но и полем практической деятельности ученых, инженеров, рабочих и др. Без химии невозможна жизнь современного общества. Она играет ключевую роль в обеспечении людей продовольствием, одеждой, энергией. Химия — это наука, которая постоянно изменяет окружающий мир. Вместе с другими естествен -ными науками она помогает глубже познать тайны природы и законы ее развития, сделать жизнь на Земле лучше для каждого человека. Правообладатель Народная асвета Глава 1 Основные химические понятия § 5. Химические элементы Все, что нас окружает, мы сами, Земля, на которой мы живем, состоит из самых разнообразных веществ. А из чего состоят сами вещества? Ведь их можно дробить на более мелкие части, а те, в свою очередь, на еще более мелкие. Где предел такого деления? Что представляют собой частицы, которые дальше уже нельзя раздробить обычными способами? Над этими вопросами задумывались ученые еще в глубокой древности. Атомное строение веществ Первые представления об атомах как мельчайших, далее неделимых частицах веществ появились у ученых Древней Греции еще за 400 лет до н. Они считали, что каждое вещество составлено из присущих только ему атомов, т. Другими словами, сколько есть веществ, столько и видов атомов. Доказательств существования атомов в то время, конечно, не было, и это учение было забыто почти на две тысячи лет. И только в самом начале XIX в. Согласно его теории все вещества состоят из очень маленьких частиц — атомов. В процессе химических превращений атомы не разрушаются и не возникают вновь, а только переходят из одних веществ в другие. Они являются как бы деталями конструктора, из которых можно собирать всевозможные изделия. Атомы — мельчайшие, химически неделимые частицы. Правообладатель Народная асвета 28 Основные химические понятия Химические элементы Общее число атомов во Вселенной невообразимо велико. Однако видов атомов сравнительно немного. Каждый такой определенный вид атомов называется химическим элементом. Химический элемент — определенный вид атомов. Позже, после изучения строения атома, вы узнаете более точное определение этого понятия. Всего в настоящее время известно 118 химических элементов. Атомы одного и того же элемента имеют одинаковые размеры, практически одинаковое строение и массу. Атомы разных элементов различаются между собой, прежде всего, строением, размерами, массой и целым ря,дом других характеристик. Из 118 химических элементов в природе встречается только 92, а остальные 26 получены искусственно с помощью специальных физических методов. Из атомов такого небольшого числа химических элементов построены все вещества, существующие в природе и полученные химиками в лабораториях. А это более 60 млн веществ. Все они представляют собой самые различные сочетания атомов тех или иных элементов. Так же, как из 33 букв алфавита составлены все слова русского языка, из атомов относительно небольшого числа элементов состоят все известные вещества. Символы химических элементов Каждый элемент имеет свое название и условное обозначение — химический символ знак. В Химический символ знак — условное обозначение химического элемента с помощью букв его латинского названия. Символы химических элементов состоят из одной или двух букв их латинских названий. Понятно, что вторая буква нужна, чтобы различать элементы, в названиях которых первая буква одинакова. Например, элемент углерод обозначается первой буквой С его латинского Правообладатель Народная асвета Атомы. Химические элементы 29 названия — Carboneum карбонеум , а элемент медь — двумя первыми буквами Cu его латинского названия — Cuprum купрум. Современные символы и названия наиболее распространенных элементов, необходимые вам на начальном этапе изучения химии, приведены в таблице 2. Названия, химические знаки и относительные атомные массы некоторых химических элементов Название Химический Произношение Относительная химического знак химического знака атомная масса элемента элемента в формуле округленная Азот N эн 14 Алюминий Al алюминий 27 Водород H аш 1 Железо Fe феррум 56 Золото Au аурум 197 Калий K калий 39 Кальций Ca кальций 40 Кислород O о 16 Кремний Si силициум 28 Магний Mg магний 24 Медь Cu купрум 64 Натрий Na натрий 23 Ртуть Hg гидраргирум 201 Свинец Pb плюмбум 207 Сера S эс 32 Серебро Ag аргентум 108 Правообладатель Народная асвета 30 Основные химические понятия Продолжение Название Химический Произношение Относительная химического знак химического знака атомная масса элемента элемента в формуле округленная Углерод C це 12 Фосфор P пэ 31 Хлор Cl хлор 35,5 Цинк Zn цинк 65 Если вы хотите познакомиться с названиями и символами всех химических элементов, посмотрите на форзац II вашего учебника. Там представлена периодическая система элементов, о которой вы узнаете позже. Распространенность химических элементов в природе крайне неравномерна. Самый распространенный элемент в земной коре слое толщиной 16 км — кислород О. Его содержание составляет 49,13 % от общего числа атомов всех элементов. Доли остальных элементов показаны на рисунке 28. В организме человека на долю атомов кислорода приходится 65 % от массы тела, в то время как доля атомов углерода — 18 %, водорода — 10 %, азота — 3 % рис. Во всей нашей Галактике почти 92 % от общего числа всех атомов приходится на долю водорода Н, 7,9 % — на долю гелия He и только 0 49,13% Si 26 % остальные 1,87 % Н 1 % Мд 2,35 % К 2,35 % Na 2,4 % Са 3,25 % Fe С4,2 % А1 7,45 % Рис. Распространенность химических элементов в земной коре Правообладатель Народная асвета Атомы. Химические элементы 31 О 65 % С 18% Н 10% N 3 % Са 1,5% Р 1,2% остальные 1,3 % Рис. Содержание химических элементов в организме человека 0,10 % — на атомы всех остальных элементов. Именно эти два самых легких элемента составляют основу звездной материи. Атомы — мельчайшие, химически неделимые частицы. При химических реакциях атомы не исчезают и не возникают из ничего, а только переходят из одних веществ в другие. Каждый отдельный вид атомов называется химическим элементом. Он имеет свое название и обозначение — химический символ знак. Атомы разных химических элементов различаются массой, размерами и строением. Вопросы и задания 1. Какие химические элементы обозначаются символами: Mg, Na, Si, P, Cu, Ag, Hg, N? Напишите химические символы следующих элементов: меди, калия, цинка, фосфора, железа, ртути, золота, магния, углерода, серы. Какие элементы занимают первые три места по распространенности в земной коре? Подсчитайте, какая доля от общей массы приходится на остальные элементы. Назовите химические элементы не менее 5 , атомы которых входят в состав известных вам веществ. Правообладатель Народная асвета 32 Основные химические понятия 5. Выпишите из таблицы 2 названия элементов: а женского рода; б среднего рода; в мужского рода. Разгадайте два кроссворда, вписав в пустые клетки по горизонтали буквы из названий химических элементов. Составьте самостоятельно такой же кроссворд для слова «символ». Одно условие: нельзя использовать первую букву названия элемента. Рассчитайте массу атомов углерода, водорода и азота в вашем теле. Относительная атомная масса химических элементов Чем различаются атомы разных элементов между собой? Вы уже знаете: массой, размерами и строением. На рисунке 30 показаны шаровые модели атомов некоторых химических элементов, конечно, не в реальных размерах, а многократно увеличенные. В действительности атомы настолько малы, что их невозможно рассмотреть даже в самые лучшие оптические микроскопы. Они называются туннельными микроскопами. На рисунке 31 показана фотография поверхности кремния. На ней отчетливо видны отдельные атомы, расположенные на поверхности этого вещества. Правообладатель Народная асвета Относительная атомная масса химических элементов 33 Рис. Фотография поверхности кремния при большом увеличении Рис. Сравнительные размеры атомов гелия и франция Размеры и масса атомов Современная наука обладает методами, позволяющими определять размеры и массы атомов. Так, например, самый легкий атом — атом водорода. Его масса равна 0,0000000000000000000000000016735 кг. Самым маленьким является атом гелия He. Диаметр этого атома равен приблизительно 0,00000000098 м. Самый большой из них — атом элемента франция Fr. Его диаметр в 7 раз больше диаметра атома гелия рис. Еще больше различаются атомы разных элементов по массе. Масса атома обозначается символом ma и выражается в единицах массы СИ кг. Масса атома самого тяжелого из существующих на Земле элементов — урана U — почти в 237 раз больше массы атома водорода. Атомная единица массы Пользоваться такими маленькими величинами масс атомов при расчетах неудобно. К тому же, когда в XIX в. Поэтому на практике вместо истинных масс атомов стали применять их относительные значения. Они рассчи- Правообладатель Народная асвета 34 Основные химические понятия тывались по массовым отношениям простых веществ в реакциях друг с другом. Химики предположили, что эти отношения пропорциональны массам соответствующих атомов. Именно так в начале XIX в. Дальтон ввел понятие относительной атомной массы, приняв за единицу сравнения массу самого легкого атома — водорода. В настоящее время в качестве такой единицы сравнения используется -1 часть массы атома углерода рис. Она получила название атомной единицы массы а. Относительная атомная масса Сравнивая средние массы атомов различных элементов с атомной единицей массы, получают значения относительных атомных масс химических элементов. В таблице элементов на форзаце II учебника приведены относительные атомные массы всех элементов. В расчетах при решении задач мы будем пользоваться округленными до целых значениями этих величин см. Очень часто относительную атомную массу называют просто атомной массой. Во сколько раз атом ртути тяжелее атома кальция? Ответ: в 5,03 раза. Правообладатель Народная асвета 36 Основные химические понятия Атомная единица массы представляет собой -1 часть массы атома углерода. Относительная атомная масса химического элемента равна отношению массы его атома к -1 части массы атома углерода. Относительная атомная масса химического элемента является величиной безразмерной и показывает, во сколько раз масса атома данного элемента больше атомной единицы массы. Вопросы и задания 1. Заполните таблицу в тетради, используя данные из таблицы 2. Название элемента хлор кремний Символ элемента Р Ag Относительная атомная масса 40 32 2. Пользуясь данными таблицы 2, запишите символы химических элементов в порядке возрастания их относительных атомных масс. Во сколько раз: а атом кислорода легче атома серы; б атом углерода легче атома серебра? Рассчитайте, во сколько раз атомная единица массы меньше 1 г. Масса скольких атомов кислорода равна массе одного атома меди? Простые вещества Атомы химических элементов существуют в природе как в свободном, так и в связанном состоянии. Например, благородные газы — гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe — находятся в Правообладатель Народная асвета Молекулы. Простые вещества 37 воздухе в виде одиночных атомов. Атомы всех остальных элементов в природе не существуют изолированно друг от друга. Они всегда стремятся соединиться, связаться с другими атомами за счет особых сил. Так они достигают более устойчивого состояния. Это одна из иллюстраций всеобщего принципа природы — стремления к максимально устойчивому состоянию. Молекулы Из курса физики вы уже немного знаете о молекулах — частицах вещества, состоящих обычно из двух и более атомов. Что же такое молекула? Молекулы благородных газов одноатомны, а молекулы таких веществ, как кислород, водород, азот, хлор, бром, состоят из двух атомов рис. Молекула фосфора содержит четыре атома, а серы — восемь рис. Простые вещества Если вещества состоят из атомов одного вида, то они относятся к простым веществам. Модели молекул: 1 лого фосфора; 2 — серы бе- а Простыми называются вещества, которые образованы атомами одного химического элемента. Простые вещества — одна из форм существования химических элементов в природе. Простые вещества, состоящие из молекул, относятся к веществам молекулярного строения. При обычных условиях Правообладатель Народная асвета 38 Основные химические понятия Рис. Простые вещества немолекулярного строения: образцы железа и меди а и модели кристаллов железа б и меди в среди них есть газы водород, кислород, азот, фтор, хлор, благородные газы , жидкости бром и твердые вещества сера, иод, фосфор. Элемент кислород существует в виде двух простых веществ молекулярного строения: одно из них просто кислород состоит из двухатомных молекул, а второе озон — из трехатомных. Связываясь друг с другом, атомы образуют не только молекулы. Гораздо больше простых веществ, которые имеют немолекулярное строение. Они обычно представляют собой твердые кристаллические вещества, построенные из атомов, например кристаллы алмаза, графита, меди, железа рис. Металлы и неметаллы Простые вещества по их свойствам делят на металлы и неметаллы. Все металлы при комнатной температуре являются твердыми веществами за исключением ртути , которые проводят электрический ток и теплоту, имеют характерный металлический блеск. Многие из металлов пластичны, т. Благодаря этому свойству металлы можно ковать, расплющивать, вытягивать в проволоку. Большинство простых веществ — металлы, и все они имеют немолекулярное строение. Хотя простых веществ неметаллов гораздо меньше, по своим свойствам они различаются между собой значительно сильнее, чем Правообладатель Народная асвета Молекулы. Простые вещества 39 Рис. Твердые простые вещества: а — кремний; б — сера; в — иод металлы. Почти все они плохо проводят электрический ток и теплоту. Многие из неметаллов при обычных условиях являются хрупкими твердыми веществами рис. Большинство неметаллов существует в виде молекул, но некоторые имеют немолекулярное строение, например бор, углерод, кремний. Алмаз и графит — это простые вещества, состоящие из атомов одного и того же химического элемента — углерода. Хотя они оба имеют немолекулярное строение, свойства этих веществ сильно отличаются: алмаз — прозрачное, самое твердое в природе вещество, а графит — темно-серое, непрозрачное, мягкое вещество рис. Их свойства различны потому, что различно строение их кристаллов, хотя состоят эти кристаллы из одних и тех же атомов — атомов углерода. Газообразные простые вещества: 1 — хлор; 2 — фтор Рис. Бром — жидкое простое вещество Рис. Простые вещества углерода: 1 — алмаз; 2 — графит Правообладатель Народная асвета 40 Основные химические понятия Названия простых веществ В настоящее время известно более 400 простых веществ, хотя элементов пока открыто только 118. Названия большинства простых веществ такие же, как и названия соответствующих химических элементов. Только у элемента углерода простые вещества как вы уже знаете имеют собственные названия, да еще у элемента кисло -рода есть простое вещество озон. Необходимо различать понятия простое вещество и химический элемент, поскольку в большинстве случаев их названия совпадают. Химический элемент — это определенный вид атомов. Поэтому название химического элемента — это то, что объединяет атомы данного вида. У всех таких атомов есть общие черты. Каждый химический элемент обозначается с помощью соответствующего химического знака. В то же время понятие простое вещество обозначает конкретное химическое вещество, образованное атомами одного вида. Оно характеризуется определенными составом, строением, физическими и химическими свойствами. Например, если говорят о том, что в состав какого-то вещества входит азот, то имеют в виду атомы этого химического элемента, а когда говорят об азоте, который входит в состав воздуха, то, конечно, речь идет о простом веществе. Более подробно о различии понятий «простое вещество» и «химический элемент» вы узнаете в главах 3, 4. Молекула — наименьшая частица вещества, способная существовать самостоятельно и сохраняющая его химические свойства. Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента. Простые вещества имеют молекулярное или немолекулярное строение. Простые вещества делят на металлы и неметаллы. Правообладатель Народная асвета Сложные вещества 41 Вопросы и задания 1. Укажите формы существования атомов химических элементов в природе. Напишите названия известных вам простых веществ, которые можно встретить в окружающем мире. Укажите их агрегатное состояние, тип строения вещества. Чем отличаются понятия «химический элемент» и «простое вещество»? Поясните на примере кислорода. На какие две группы делятся простые вещества? Чем они различаются между собой: а по физическим свойствам; б по строению? Какие простые вещества являются металлами, а какие — неметаллами: алюминий, водород, железо, медь, азот, серебро, хлор, фосфор, сера, цинк? Как можно отличить металлы от неметаллов? Число простых веществ в несколько раз больше, чем число известных химических элементов. Чем это можно объяснить? Сложные вещества Химические элементы существуют не только в виде свободных атомов и простых веществ. Они также могут входить в состав самых различных химических соединений. У Вещества, состоящие из атомов разных химических элементов, называются сложными веществами или химическими соединениями. Подавляющее большинство химических веществ — это сложные вещества. Вы уже знаете некоторые из них. Вода, метан, сахар, поваренная соль — сложные вещества. Сложные вещества делятся на две группы — неорганические и органические. Все органические вещества объединяет главный признак: в их состав обязательно входят атомы углерода. Кроме углерода, в состав органических веществ чаще всего входят атомы водорода, кислорода, а также азота, фос- Правообладатель Народная асвета 42 Основные химические понятия Рис. Образцы молекулярных органических веществ: 1 — глюкоза; 2 — кристаллический сахар; 3 — мочевина Рис. Образцы сложных веществ немолекулярного строения: 1 — сода; 2 — мел фора, серы. Почти все органические вещества горючи и легко разлагаются при нагревании. Практически все они имеют молекулярное строение рис. Простейшим органическим веществом является природный газ метан. Но вам, наверное, знакомы и такие органические вещества, как сахар сахароза , уксусная и лимонная кислоты, спирт, крахмал, белки, жиры, пластмассы и т. Они содержатся во всех животных и растительных организмах откуда и произошло их название , входят в состав пищи, топлива, лекарств, красителей, самых разнообразных материалов. Неорганические вещества являются соединениями всех остальных элементов. К неорганическим традиционно относят также несколько веществ, содержащих углерод: углекислый и угарный газы, мел, соду и некоторые другие. Неорганических веществ около 700 тыс. Почти все они — твердые вещества немолекулярного строения рис. Правообладатель Народная асвета Сложные вещества 43 Качественный и количественный состав веществ Каждое вещество характеризуется определенным качественным и количественным составом. Качественный состав вещества показывает, из атомов каких элементов оно состоит. Например, вода состоит из атомов водорода и кислорода, а метан — из атомов углерода и водорода. Число атомов каждого элемента в составе мельчайшей частицы вещества характеризует его количественный состав. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, а молекула метана — из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Сложное вещество можно с помощью различных химических методов разложить на несколько новых веществ, и так до тех пор, пока не получатся вещества, каждое из которых будет являться простым. Свойства простых веществ, которые при этом получаются углерода, кислорода и водорода , совершенно не похожи на свойства сложных веществ — сахара и воды. Это разные вещества с разными свойствами. Свойства сложного вещества не являются суммой свойств простых веществ, которые образуются при его разложении. Лабораторный опыт 2 Ознакомление с образцами простых и сложных веществ 1. Рассмотрите выданные вам простые вещества: железо, серу, медь, уголь углерод. Охарактеризуйте их по плану из лабораторного опыта 1 см. Правообладатель Народная асвета 44 Основные химические понятия 2. Из выданных вам веществ выберите металлы и неметаллы. По каким признакам вы разделили выданные вещества на две группы? Нагрейте глюкозу на пламени спиртовки в ложечке для сжигания веществ. Сложные вещества, как и простые, имеют либо молекулярное, либо немолекулярное строение. При этом вещества молекулярного строения могут существовать при обычных условиях в различных агрегатных состояниях. Например, метан — газ, вода — жидкость, сахар — твердое вещество. Вещества немолекулярного строения при обычных условиях — твердые кристаллы, например поваренная соль, мел. Конечно, при нагревании иногда до нескольких тысяч градусов такие вещества плавятся, а затем переходят и в парообразное состояние. Необходимо различать сложные вещества и смеси веществ табл. Отличия между сложными веществами и смесями веществ Сложное вещество химическое соединение Смесь веществ Образуется в результате соединения атомов различных элементов между собой химический процесс Образуется в результате смешивания различных веществ физический процесс Свойства сложного вещества отличаются от свойств простых веществ, из которых оно получено Свойства веществ, из которых составлена смесь, не изменяются Имеет определенный качественный и количественный состав Состав произвольный Разлагается на составные части только в результате химических процессов Разделяется на составные части с помощью различных физических методов Правообладатель Народная асвета Сложные вещества 45 Сложными называются вещества, состоящие из атомов разных химических элементов. Каждое чистое вещество имеет определенный качественный и количественный состав. Свойства сложного вещества отличаются от свойств простых веществ, из которых оно получено. Сложные вещества имеют молекулярное или немолекулярное строение. Все сложные вещества делятся на органические и неорганические. Вопросы и задания 1. Объясните, чем отличаются простые и сложные вещества. Что общего между ними? Покажите на конкретных примерах. Из приведенного перечня веществ выпишите простые, а затем сложные вещества: кислород, сахар, алмаз, азот, железо, ртуть, поваренная соль, алюминий, вода, метан, сера, графит, озон. Приведите примеры сложных веществ с молекулярным и немолекулярным строением. К какой группе сложных веществ органических или неорганических относится: а углекислый газ; б сахар; в поваренная соль; г вода? При нагревании твердого вещества образовались газ и новое твердое вещество. Простым или сложным было исходное вещество? Может ли вещество немолекулярного строения при обычных условиях быть в газообразном состоянии? Чем отличаются между собой сложные вещества и смеси? Поясните на примере воды и смеси водорода и кислорода. Правообладатель Народная асвета 46 Основные химические понятия § 9. Химическая формула Состав любого вещества выражается в виде химической формулы. У Химическая формула — это условная запись состава вещества с помощью химических знаков и индексов. Качественный состав показывается с помощью знаков символов химических элементов, а количественный — с помощью индексов, которые записываются справа и чуть ниже знаков химических элементов. У Индекс — число атомов данного химического элемента в формуле вещества. Например, химическая формула простого вещества водорода записывается так: химический знак водорода и читается «аш-два». Трехатомная молекула озона и восьмиатомная молекула серы обозначаются формулами О3 «о-три» и Ss «эс-восемь». Формулы молекул сложных веществ также отображают их качественный и количественный состав. Например, формула воды, как вы уже, наверное, хорошо знаете, Н2О «аш-два-о» , метана — СН4 «це-аш-четыре» , а аммиака — NH3 «эн-аш-три». Точно так же читаются формулы любых сложных веществ. Например, формула серной кислоты — H2SO4 «аш-два-эс-о-четыре» , а глюкозы — CeH12Og « це - шесть - аш - двенадцать - о - шесть ». Химические формулы веществ молекулярного строения их называют молекулярными формулами показывают состав элементарных частей, т. Такими элементарными составными частями элементарными структурными единицами, или просто структурными единицами в данном случае являются молекулы. Слово «структура» означает «взаимосвязь составных частей». Элементарной составной частью, т. Химические формулы веществ немолекулярного строения А если вещество имеет немолекулярное строение? Химические формулы простых веществ такого типа например, металлов записывают просто знаками соответствующих элементов без индексов или, вернее, с индексом, равным единице, которая не записывается. Так, формула простого вещества железа — Fe, меди — Cu, алюминия — Al. Состав сложных веществ немолекулярного строения выражают с помощью формул, которые показывают простейшее соотношение чисел атомов разных химических элементов в этих веществах. Такие формулы называются простейшими. Например, простейшая формула кварца — главной составной части речного песка — SiO2. Она показывает, что в кристалле кварца на один атом кремния приходятся два атома кислорода, т. Простейшая формула AI2O3 показывает, что в этом соединении простейшее соотношение между числами атомов алюминия и кислорода равно 2 : 3. У Группа атомов, состав которой соответствует простейшей формуле вещества немолекулярного строения, называется его формульной единицей. Формульная единица поваренной соли NaCl «натрий-хлор» — группа из одного атома натрия и одного атома хлора. Формульная единица мела CaCO3 «кальций-це-о-три» — группа из одного атома кальция, одного атома углерода и трех атомов кислорода. Правообладатель Народная асвета 48 Основные химические понятия Формулы более сложных соединений немолекулярного строения читаются аналогично. Дополнительно указывается только число групп атомов, заключенных в круглые скобки: Л12 804 з «алюминий-два-эс-о-четыре-трижды» , Mg N03 2 «магний-эн-о-три-дважды» и т. Таким образом, структурными единицами веществ молекулярного строения являются молекулы. Структурными единицами веществ немолекулярного строения являются их формульные единицы. В таблице 4 показаны формульная запись и схематическое изображение состава веществ различного типа. Химическая формула вещества молекулярного строения показывает состав его молекулы, которая является элементарной структурной единицей данного вещества. Химическая формула вещества немолекулярного строения показывает простейшее соотношение атомов в его формульной единице. Правообладатель Народная асвета Валентность 49 Вопросы и задания 1. Охарактеризуйте качественный и количественный состав веществ: H2S, KCl03, H3P04, Al203, CuS04, HgCl2, Fe 0H 3. Приведите примеры известных вам сложных веществ, напишите формулы простых веществ, из которых могло бы получиться каждое сложное вещество. Напишите химические формулы веществ: воды, углекислого газа, кислорода, азота, поваренной соли, серной кислоты. Сколько всего атомов входит в состав формульной единицы ФЕ каждого из следующих веществ: PbS, CaS03, Mg 0H 2, Ca3 P04 2, Fe2 S04 3? Напишите формулы следующих веществ: купрум-эс-о-четы-ре; калий-эн-о-три; феррум-два-эс-о-четыре-трижды; аш-три-пэ-о-четыре. Химическая формула соединения — Мд3 Р04 2. Укажите качественный и количественный состав этого вещества. Сколько молекул углекислого газа содержат столько же атомов, что и три формульных единицы Al203? Валентность Вы уже знаете, что в химических соединениях атомы разных элементов находятся в определенных числовых соотношениях. От чего зависят эти соотношения? Рассмотрим химические формулы нескольких соединений водорода с атомами других элементов: HCl хлороводород H2O вода NH3 аммиак CH4 метан Нетрудно заметить, что атом хлора связан с одним атомом водорода, атом кислорода — с двумя, атом азота — с тремя, а атом углерода — с четырьмя атомами водорода. В то же время в молекуле угле- Правообладатель Народная асвета 50 Основные химические понятия кислого газа СО2 атом углерода связан с двумя атомами кислорода. Из этих примеров видно, что атомы обладают разной способностью соединяться с другими атомами. Такая способность атомов выражается с помощью численной характеристики, называемой валентностью. У Валентность — численная характеристика способности атомов данного элемента соединяться с другими атомами. Поскольку один атом водорода может соединиться только с одним атомом другого элемента, валентность атома водорода принята равной единице. Иначе говорят, что атом водорода обладает одной единицей валентности, т. Валентность атома какого-либо другого элемента равна числу соединившихся с ним атомов водорода. Поэтому в молекуле HCl у атома хлора валентность равна единице, а в молекуле Н20 у атома кислорода валентность равна двум. По той же причине в молекуле NH3 валентность атома азота равна трем, а в молекуле CH4 валентность атома углерода равна четырем. Если условно обозначить единицу валентности черточкой I, вышесказанное можно изобразить схематически: Н НН ННН НННН I I I I I I Mi l l I Cl HCl I I O H20 I I N NH3 I I I I C CH4 Следовательно, валентность атома любого элемента есть число, которое показывает, со сколькими атомами одновалентного элемента связан данный атом в химическом соединении. Численные значения валентности обозначают римскими цифрами над символами химических элементов: I I HCl I II H2О III I NH3 IVI CH4 Правообладатель Народная асвета Валентность 51 Однако водород образует соединения далеко не со всеми элементами, а вот кислородные соединения есть почти у всех элементов. И во всех таких соединениях атомы кислорода проявляют валентность, равную двум. Зная это, можно определять валентности атомов других элементов в их бинарных соединениях с кислородом. Бинарными называются соединения, состоящие из атомов двух химических элементов. Чтобы это сделать, необходимо соблюдать простое правило: в химической формуле вещества суммарные числа единиц валентности атомов каждого элемента должны быть одинаковыми. По величине валентности атомов одного элемента можно определить валентность атомов другого элемента. Например, определим валентность атома углерода в молекуле углекислого газа СО2: X II CO2. У большинства элементов валентность — величина переменная. Только у водорода, кислорода и еще нескольких элементов она постоянна табл. Валентность атомов некоторых элементов в соединениях Элементы с постоянной валентностью Элементы с переменной валентностью Элемент Валентность Элемент Валентность H, Li, Na, K, F I S II, IV, VI O, Mg, Ca, Ba, Zn II N I, II, III, IV V Al, B III P III, V Fe II, III Cu I, II C, Si II, IV Cl, Br, I I, III, V VII Составление химических формул по валентности Зная валентность элементов, можно составлять формулы их бинарных соединений. Например, необходимо записать формулу кислородного соединения хлора, в котором валентность хлора равна семи. Поря,док действий здесь таков. Составим формулу соединения кремния с азотом, если валентность кремния равна IV, а азота — III. Записываем ря,дом символы элементов в следующем виде: IV III Si N. Затем находим НОК валентностей обоих элементов. Записываем формулу соединения: Si3N4. В дальнейшем при составлении формул веществ не обязательно указывать цифрами значения валентностей, а необходимые несложные вычисления можно выполнять в уме. Численной характеристикой способности атомов данного элемента соединяться с другими атомами является валентность. Валентность водорода постоянна и равна единице. Валентность кислорода также постоянна и равна двум. Валентность большинства остальных элементов не является постоянной. Ее можно определить по формулам их бинарных соединений с водородом или кислородом. Правообладатель Народная асвета 54 Основные химические понятия Вопросы и задания 1. Из ряда элементов — Na, P, S, Ca, Al, C, Cl, F — выберите элементы с: а постоянной валентностью; б переменной валентностью. Из элементов с переменной валентностью выберите пять элементов, валентность которых может быть равна единице. Определите валентность элементов по формулам следующих веществ: PH3, MgO, SO3, P2O5, CaH2, Мп207, NaH, Cl2O. Составьте химические формулы соединений с кислородом следующих элементов в скобках указана их валентность : K, Ba, Fe N , Fe NI , N I , N N , N IV , P NI. Составьте формулы соединений, в состав которых входят атомы следующих химических элементов: а Fe NI и S N ; б C IV и Cl I ; в Mg и P V. Пользуясь данными таблицы 5, составьте химические формулы соединений с кислородом следующих химических элементов: Li, F, Ba, Zn, Al. Найдите соответствующие индексы в формулах приведенных веществ: III V III I IV II NxO, NxO, Px°y BaxCly SxOy CaxOy AlxSy 8. Составьте формулы всех соединений с кислородом для следующих химических элементов: Br, Cu. Относительная молекулярная и относительная формульная массы Каждый химический элемент характеризуется определенным значением относительной атомной массы. Состав любого вещества выражается молекулярной или простейшей формулой его структурной единицы. Такая структурная единица состоит из определенного числа атомов химических элементов. Поэтому масса структурной единицы может быть выражена в атомных единицах массы. Вещества молекулярного строения характеризуются величиной относительной молекулярной массы, которая обозначается Mr. Правообладатель Народная асвета Относительная молекулярная и относительная формульная массы 55 У Относительная молекулярная масса — это физическая величина, равная отношению массы одной молекулы вещества к -1 части массы атома углерода. Эта величина равна сумме относительных атомных масс всех химических элементов с учетом числа их атомов в молекуле. Относительные молекулярные массы, как и относительные атомные массы, являются величинами безразмерными. Значение Мг показывает, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше атомной единицы массы u. Соответственно, масса молекулы H2SO4 в 98 раз больше -1 части маееы атома углерода. Вещества немолекулярного строения также характеризуются подобной величиной, которая называется относительной формульной массой. Как и относительная молекулярная масса, она равна сумме относительных атомных масс всех элементов, входящих в состав структурной единицы таких веществ — формульной единицы, и также обозначается Mr. При этом, конечно, необходимо учитывать индексы у символов атомов. Правообладатель Народная асвета 56 Основные химические понятия Относительная формульная масса показывает, во сколько раз масса формульной единицы данного вещества больше -1 части массы атома углерода, или атомной единицы массы u. Вычисление массовой доли химического элемента по формуле вещества По формуле вещества можно рассчитать массовую долю атомов каждого химического элемента, который входит в состав этого вещества, т. В Массовая доля w атомов химического элемента в веществе показывает, какая часть относительной молекулярной формульной массы вещества приходится на атомы данного элемента. Массовые доли выражаются в долях единицы или в процентах. Определите массовые доли элементов в фосфорной кислоте H3PO4. Дано: H3PO4 w H —? Правообладатель Народная асвета Относительная молекулярная и относительная формульная массы 57 2. Относительная молекулярная формульная масса вещества — это физическая величина, равная отношению массы молекулы формульной единицы вещества к -1 части массы атома углерода. Эта величина равна сумме относительных атомных масс химических элементов, входящих в состав молекулы формульной единицы данного вещества, с учетом числа атомов каждого элемента. Вопросы и задания 1. Вычислите относительные молекулярные массы следующих веществ: HCl, NH3, HNO3, ОеН120б, O3. Вычислите относительные формульные массы веществ немолекулярного строения: CUSO4, Fe203, Na2C03, Ca3 P04 2. Чему равны массовые доли атомов элементов в следующих веществах: N2O, NO, N2O3, N2O5, NH3, NH4NO3? В каком из этих веществ содержится больше всего азота по массе? В каком из веществ — FeO, Fe2O3 или Fe3O4 — массовая доля железа наибольшая? Определите относительные формульные массы веществ: Al NO3 3 и CaSO4. В каком из них массовая доля кислорода больше? В состав молекулы соединения азота с кислородом входят три атома кислорода. Относительная молекулярная масса этого вещества равна 76. Установите химическую формулу этого вещества и определите массовые доли атомов каждого элемента в нем. При горении сера соединяется с кислородом, образуя соединение, масса которого в 2 раза больше массы сгоревшей серы. Выведите формулу этого соединения, зная, что в его молекуле содержится один атом серы. Рассчитайте массу железа, содержащегося в минерале массой 1 кг, если массовая доля соединения железа Ре20з в этом минерале составляет 60 %. Моль Любое чистое вещество имеет свою химическую формулу, т. Если необходима какая-то порция твердого вещества, то для этого следует взять нужную его массу, т. Нужный объем жидкого вещества обычно отмеряют с помощью мензурки или мерного цилиндра рис. Для отбора необходимой порции объема газообразных веществ применяют специальные емкости — газометры рис. Различные типы лабораторных весов: а — двухчашечные технические; б — электронные; в — одночашечные Правообладатель Народная асвета Химическое количество вещества. Газометр Следовательно, объем и масса — это величины, характеризующие данную порцию вещества. Химическое количество вещества В жизни мы часто не различаем понятия «масса» и «количество». А это разные понятия. Когда вы говорите: «Я купил 2 кг груш», то здесь речь идет о массе груш. Но если вы говорите: «Я купил 10 груш», то в этом случае речь идет о количестве груш. Массу вещества измеряют в граммах, килограммах, тоннах, а количество — в штуках. Груши можно пересчитать поштучно, а если это, например, зерна? Тут уже посчитать каждое зернышко даже в небольшой емкости сложно. Поэтому зерно обычно продают мешками, т. В каждой такой порции — мешке если они равны по массе и все зерна одинаковы — будет находиться практически одно и то же число зерен. Подобным образом продают многие товары. Например, яйца — десятками, спички — спичечными коробками, в каждом из которых находится по 45 спичек рис. Порции различных товаров Правообладатель Народная асвета 60 Основные химические понятия В химической практике, помимо массы или объема, необходимо знать число структурных единиц атомов, молекул, формульных единиц , которые содержатся в данной порции вещества, поскольку именно они участвуют в химических реакциях. Поэтому в химии, как и в других естественных науках, используют физическую величину, характеризующую число частиц в рассматриваемой порции вещества. Эта физическая величина называется количеством вещества или, как следует называть ее при химических расчетах, — химическое количество вещества. У Химическое количество вещества — физическая величина, пропорциональная числу структурных единиц, содержащихся в данной порции вещества. Другими словами, химическое количество вещества — это порция данного вещества, содержащая определенное число его структурных единиц. Химическое количество вещества обозначают латинской буквой п. Это одна из семи основных физических величин Международной системы единиц СИ. Моль — единица химического количества вещества Каждая из основных физических величин имеет свою единицу. Например, единица длины — метр м , массы — килограмм кг , времени — секунда с. Единицей химического количества вещества является моль. У Моль — порция вещества т. Сокращенное обозначение единицы химического количества записывается, как и полное, — моль. Поэтому, если слово «моль» стоит после числа, то оно не склоняется, так же, как и другие сокращенные единицы величин: 3 кг, 5 л, 8 моль. При чтении вслух и при записи Правообладатель Народная асвета Химическое количество вещества. Моль 61 числительного буквами слово «моль» склоняется: три килограмма, пять литров, восемь молей. Термины «молекула» и «моль», как нетрудно заметить, однокоренные. Они действительно произошли от одного и того же латинского слова «moles». Но это слово имеет, по крайней мере, два значения. Первое — «маленькая масса». Именно в этом смысле в XVII в. А понятие «моль» в смысле кучка, порция появилось значительно позже, в начале ХХ в. Автор этого термина известный немецкий химик и физик Оствальд толковал его смысл как «большая масса», как бы противопоставляя термину «молекула». Столько же структурных единиц содержится в 1 моль любого вещества. Правообладатель Народная асвета 62 Основные химические понятия Численное значение постоянной Авога,дро огромно. Поверхность Земли, включая и водную, равна 510 000 000 км2. Определите число молекул, содержащихся в серной кислоте химическим количеством 3 моль. Правообладатель Народная асвета г» Химическое количество вещества. Химическое количество вещества — физическая величина, пропорциональная числу структурных единиц, содержащихся в данной порции вещества. Моль — единица химического количества вещества, т. Вопросы и задания 1. Что общего и какие различия у величин: а масса атома и относительная атомная масса; б относительная молекулярная масса и масса молекулы? Определите число структурных единиц, содержащихся в: а CaCO3 химическим количеством 5 моль; б NaOH химическим количеством 0,2 моль; в Н3Р04 химическим количеством 1,3 моль. Рассчитайте число молекул, содержащихся в воде химическим количеством 4 моль. Сколько атомов водорода и кислорода содержится в этой порции воды? Сколько атомов и молекул содержит азот N2 химическим количеством 8 моль? Рассчитайте химическое количество вещества NaCl, которое содержит столько же атомов натрия, сколько их содержится в Na2SO4 химическим количеством 5 моль. Правообладатель Народная асвета 64 Основные химические понятия § 13. Молярный объем Вы знаете, что одинаковое химическое количество любых веществ содержит одно и то же число структурных единиц. Но у каждого вещества его структурная единица имеет собственную массу. Поэтому и массы одинаковых химических количеств различных веществ тоже будут различны. У Молярная масса — это масса порции вещества химическим количеством 1 моль. Молярная масса вещества Х обозначается символом М Х. Определим молярную массу углерода. Масса углерода химическим количеством 1 моль равна 0,012 кг, или 12 г. На рисунке 47 показаны образцы веществ H2O, CaCO3, Zn , химическое количество которых одно и то же — 1 моль. Как видите, массы разных веществ химическим количеством 1 моль различны. Правообладатель Народная асвета Молярная масса. Молярный объем 65 Молярная масса является важной характеристикой каждого отдельного вещества. Она отражает зависимость между массой и химическим количеством вещества. Взаимосвязь между этими тремя характеристиками вещества в любом его агрегатном состоянии можно выразить простой схемой: Рис. Образцы веществ химическим количеством 1 моль В отличие от твердых и жидких веществ все газообразные вещества химическим количеством 1 моль занимают одинаковый объем при одинаковых условиях. Эта величина называется молярным объемом и обозначается Ут. За нормальные условия принимаются температура 0 °С и давление 101,325 кПа. Установлено, что при нормальных условиях отношение объема любой порции газа к химическому количеству газа есть величина постоянная и равная 22,4 дм? Вычислите химическое количество SiO2, масса которого равна 240 г. Определите массу серной кислоты H2SO4, химическое количество которой 2,5 моль. Ответ: масса серной кислоты химическим количеством 2,5 моль равна 245 г. Сколько молекул CO2 и сколько атомов кислорода содержится в углекислом газе массой 110 г? Правообладатель Народная асвета Молярная масса. Поскольку в каждой молекуле СО2 содержится два атома кислорода, то число этих атомов будет в 2 раза больше числа молекул. Какой объем занимает кислород химическим количеством 5 моль при нормальных условиях? Ответ: объем кислорода химическим количеством 5 моль при н. Масса вещества химическим количеством 1 моль называется его молярной массой. Она равна отношению массы данной порции вещества к его химическому количеству. Объем газообразных веществ химическим количеством 1 моль при нормальных условиях одинаков и равен 22,4 дм3. Правообладатель Народная асвета 68 Основные химические понятия Вопросы и задания 1. Чем схожи и чем различаются понятия «относительная молекулярная масса» и «молярная масса»? Поясните на конкретных примерах. Можно ли сказать «молярная масса атомов»? Вычислите молярные массы следующих веществ: а СаСОз; б CI2; в KOH; г Саз Р04 2; д Д12 304 з; е P2O5; ж HN03. Рассчитайте химическое количество поваренной соли NaCI массой 117 г. Чему равна масса веществ химическим количеством: а 3 моль железа; б десять молей алюминия; в 0,5 моль HCI; г 2 моль CuS04; д 0,1 моль питьевой соды NaHC03? Определите число структурных единиц молекул или ФЕ , содержащихся в порциях: а Mg0 массой 16 г; б Cl2 массой 142 г; в BaS04 массой 46,6 г; г Na0H химическим количеством 3 моль; д Ca3 P04 2 химическим количеством 2,5 моль; е N2 химическим количеством 6 моль. Определите химические количества следующих веществ: а углекислого газа C02 массой 22 г; б воды H20 массой 72 г; в соды Na2C03 массой 212 г; г известняка CaC03 массой 3 г; д сахара C12H22011 массой 68,4 г. Рассчитайте массы воды, спирта C2H50H, сахара C12H22011, золота, если химическое количество каждого из них равно 5 моль. Массы газов — NH3, N2, S02 и 02 — одинаковы. В каком из этих газов число молекул наибольшее? Задачу постарайтесь решить устно. Какой объем занимает при н. Правообладатель Народная асвета Молярная масса. Молярный объем 69 Практическая работа 3 Химическое количество вещества Цель работы: закрепить знания по теме «Химическое количество вещества». Рассчитайте массу соды НязСОз химическим количеством: а 0,02 моль; б 0,03 моль; в 0,05 моль. Взвесьте эту порцию соды на весах. Какова масса этого вещества химическим количеством: а 2 моль; б 0,8 моль; в 0,3 моль? Отмерьте мерным цилиндром порции воды объемом: а 10 см3; б 25 см3; в 30 см3. Рассчитайте химическое количество воды в отмеренных порциях. Рассчитайте, какой объем занимает вода химическим количеством: а 0,5 моль; б 1,5 моль; в 1,25 моль. Отмерьте воду рассчитанных объемов мерным цилиндром. Измерьте линейкой длину ребра куба, указанного вам учителем, в миллиметрах мм. Примите условно, что полученная величина измерена в дециметрах дм. Вычислите объем куба в кубических дециметрах дм3. Предположите, что куб заполнен газообразным кислородом О2 при н. Рассчитайте химическое количество и массу кислорода в кубе. Сделайте подобные вычисления для азота N2 и сероводорода H2S. Правообладатель Народная асвета Глава 2 Химические реакции § 14. Явления физические и химические. Признаки химических реакций Давайте внимательно посмотрим вокруг себя. Мы уже знаем, что весь окружающий нас мир состоит из различных веществ: органических и неорганических, простых и сложных, твердых, жидких и газообразных. Остаются ли эти вещества в природе неизменными? Нет, в природе происходят различные изменения, которые называются явлениями. В зависимости от того, какие изменения происходят с веществами, различают явления физические и химические. Эти два рода явлений можно отличить друг от друга. Физические явления Нальем воду в колбу и нагреем ее до кипения. Каждый из вас знает, что при кипении вода превращается в пар, т. Однако несложно доказать, что вода и пар — это одно и то же вещество. Подумайте, как это можно сделать. Нагреем тонкую стеклянную трубку в пламени спиртовки. Стекло станет мягким, и мы легко изменим форму трубки, но стекло как вещество остается тем же. При физических явлениях не происходит образования новых веществ. Изменяется только агрегатное состояние веществ, их форма, а состав веществ остается прежним рис. Например, вода — это вещество, которое в природе образует не только реки, моря, но и ледники, и облака. Ледники тают, облака роняют капли воды, вода испаряется, т. Правообладатель Народная асвета Явления физические и химические. Признаки химических реакций 71 а б в Рис. Физические явления: а — дождь; б — испарение воды; в — таяние льда Сгибание проволоки, дробление соли, плавление металлов рис. Они осуществляются в результате деятельности человека. У веществ при этом изменяется только форма или агрегатное состояние. Плавка металла В Физическими называются явления, при которых изменяется только форма или агрегатное состояние веществ. Химические явления реакции Всегда ли вещества остаются неизменными? Нагреем красную медную проволоку в пламени спиртовки. Проволока покрывается черным налетом, который можно легко соскоблить ножом в виде черного порошка. Это уже новое вещество, в которое превратилась медь. Оно отличается от меди по цвету и плотности. В этом опыте мы наблюдаем химическое явление, которое происходит благодаря химической реакции. У Химические реакции — это явления, при которых происходит превращение одних веществ в другие. Природа — это огромная лаборатория, в которой непрерывно происходит образование новых веществ. Горные породы и минералы под воздействием солнца, воды, углекислого газа и других веществ постепенно разрушаются и превращаются в новые вещества. В зе- Правообладатель Народная асвета 72 Химические реакции Рис. Разложение оксида ртути HgO: а — начало реакции; б — окончание реакции леных растениях из углекислого газа и воды образуются глюкоза и крахмал. Вспомните, как называется этот процесс. Человек превращает взятые из природы вещества природный газ, нефть, руды в необходимые ему бензин, резину, пластмассы, волокна, металлы. Часто в результате множества превращений получаются новые вещества, которых нет в природе. При всех этих явлениях происходит разрушение исходных веществ и образование новых веществ. Например, в результате сгорания магния образуется новое вещество MgO рис. При сгорании метана получаются два вещества: углекислый газ CO2 и вода H2O. Из одного сложного вещества HgO в результате его разложения образуются два новых — ртуть Hg и кислород O2 рис. По каким признакам можно судить, что химическая реакция произошла? Признаки химических реакций Проведем несколько химических реакций. Нагреем в пробирке зеленый порошок малахита рис. Ржавление железных изделий Правообладатель Народная асвета Явления физические и химические. Признаки химических реакций 73 Рис. Разложение малахита: а реакции начало реакции; б — окончание кислорода. Порошок малахита начинает «кипеть» из-за выделяющегося газа. Поднесем к отверстию пробирки спичку, она гаснет — это выделяющийся углекислый газ препятствует ее горению. На стенках пробирки заметны капельки воды, на дне остается черный порошок соединения меди CuO. Наблюдения доказывают, что образуются новые вещества с другими свойствами. Сразу прекращается вы,деление углекислого газа — реакция больше не протекает. Существуют и другие признаки химических реакций. Например, при горении магния излучается яркий свет и вы,деляется много теплоты см. Раньше вспышка магния использовалась для освеш,ения объекта во время фотографирования. При сливании некоторых растворов наблюдается выпадение осадка рис. Некоторые осадки можно растворить при помощи других веществ. Например, при сливании растворов соды и известковой воды образуется белый осадок, который легко растворяется в уксусе. При загорании спички ощущается резкий запах. Какие еще признаки химических реакций наблюда- Рис. В химический стакан поместите небольшое количество измельченного мела СаССз и прилейте к нему столовый уксус раствор уксусной кислоты объемом 1 —2 см3. Выделение углекислого газа CO2 , растворение мела являются свидетельством того, что произошла химическая реакция. Налейте в пробирку раствор CuSO4 объемом 1 —2 см3 и добавьте к нему примерно такой же объем раствора NaOH. Что вы наблюдаете в пробирке? Выпадение синего осадка свидетельствует о том, что произошла химическая реакция, в результате которой образовалось малорастворимое вещество. Изменения, происходящие с веществами, свидетельствуют о протекании химических реакций и являются признаками химических реакций. Большинство веществ не могут взаимодействовать друг с другом самопроизвольно. Для протекания многих химических реакций необходимо создавать определенные условия. Условия протекания химических реакций Необходимое и главное условие для протекания большинства реакций между различными веществами — это их соприкосновение. Для обеспечения лучшего контакта вещества измельчают, переводят в газообразное состояние. Многие вещества лучше реагируют друг с другом, если они растворены в воде. Правообладатель Народная асвета Явления физические и химические. Признаки химических реакций 75 Во многих случаях этого недостаточно, поэтому реагирующие вещества нагревают. Деревянная лучинка, смесь железа и серы, медь могут долгое время сохраняться при комнатной температуре, реакции начинаются только при их нагревании. Мало знать, как начать химическую реакцию, на,до еще знать, при каких условиях она будет протекать дальше. Почему необходимо все время нагревать сахар, чтобы добиться его полного сгорания, а деревянную лучинку зажигают один раз и она продолжает гореть? Если при образовании новых веществ выделяется много теплоты, то ее бывает достаточно, чтобы нагревались новые порции вещества и реакция продолжалась. Во многих случаях реакции, начавшись, продолжаются за счет теплоты, выделяемой в этих реакциях, не требуя дополнительной энергии. Примером является горение угля. Другие реакции, например разложение сахара, требуют постоянной затраты энергии на ее продолжение. В некоторых случаях для начала химического процесса необходимо освещение. Одной из таких реакций, требующих постоянного освещения, является известная вам реакция фотосинтеза. Таким образом, окружающий нас мир состоит из множества веществ, которые вступают в различные химические реакции. Изучая химические реакции, человек познает сущность процессов, протекающих в живой и неживой природе. Полученные знания помогают более эффективно использовать вещества для получения больших урожаев, выращивания животных, борьбы с различными болезнями. Человечество учится бережно и грамотно относиться к окружающему нас миру. Химические реакции — это явления превращения одних веществ в другие. О протекании химических реакций судят по выделению газа, выпа,дению или исчезновению оса,дка, изменению цвета, появлению запаха, поглощению или выделению теплоты и излучению света. Необходимым условием протекания большинства химических реакций является соприкосновение реагирующих веществ. Правообладатель Народная асвета 76 Химические реакции Вопросы и задания 1. Приведите три примера физических явлений, протекающих в природе. Приведите несколько примеров химических реакций, которые вы наблюдали в природе или в быту. Прокисание молока — это явление: а физическое; б химическое? Относится ли к химическим явлениям реакциям процесс, сопровождающийся: а размягчением стали при нагревании; б появлением резкого запаха при горении серы; в выпадением кристаллов сахара из сахарного сиропа при хранении? Установите, о каком явлении — физическом или химическом — идет речь: а горение свечи; б горение угля; в горение электрической лампочки; г потемнение муки при нагревании; д растворение сахара в воде; е почернение серебряных изделий; ж горение бенгальских огней. Какие условия необходимо создать, чтобы началась химическая реакция горения древесины? По каким признакам можно судить о протекании этой реакции? Какие признаки химических реакций наблюдаются при извержении «химического вулкана» рис. К каким явлениям относится растворение сахара в воде? Химический вулкан Правообладатель Народная асвета Закон сохранения массы веществ. Химические уравнения 77 чике ножа лимонной кислоты и добавьте к полученному раствору столько же питьевой соды. Опишите наблюдаемые явления и укажите, является данное явление физическим или химическим. Закон сохранения массы веществ. Химические уравнения До сих пор при рассмотрении химических реакций мы обращали внимание на их качественную сторону, т. Но в химических явлениях существует и другая сторона — количественная. Закон сохранения массы веществ Изменяется ли масса веществ, вступивших в химическую реакцию? В поиске ответа на этот вопрос английский ученый Р Бойль еще в XVII в. После окончания опытов он вскрывал сосуды и взвешивал продукты реакции. В результате Бойль пришел к выводу, что масса вещества после реакции больше массы исходного металла. Он объяснил это присоединением к металлу некой «огненной материи». Опыты Р Бойля по прокаливанию металлов повторил русский ученый М. Ломоносов в 1748 г. Прокаливание железа он проводил в специальной колбе реторте рис. В отличие от Бойля после реакции он оставлял реторту запаянной. Взвешивание реторты после реакции показало, что ее масса не изменилась. Это свцде-тельствовало о том, что, хотя между металлом и веществом, содержащемся в воздухе, произошла химическая реакция, сумма масс исходных веществ равна массе продукта реакции. Ломоносов сделал вывод: «Все перемены, в натуре случающиеся, суть такого состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому, рис Опыт ло так ежели где убудет несколько материи, то моносова по прока-умножится в другом месте». Лавуазье доказал, что прокаливание металлов — это процесс их взаимодействия с одной из составных частей воздуха — кислородом. На основе работ М. Лавуазье был сформулирован закон сохранения массы веществ в химических реакциях. В Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции. При химических реакциях атомы не исчезают бесследно и не возникают из ничего. Их число остается неизменным. А так как они имеют постоянную массу, то и масса образованных ими веществ также остается постоянной. Закон сохранения массы веществ можно проверить экспериментально. Для этого используют прибор, показанный на рисунке 57, а, б. Главная его часть — двухколенная пробирка. В одно колено нальем известковую воду, во второе — раствор медного купороса. Уравновесим прибор на весах, а затем смешаем оба раствора в одном колене. При этом мы увидим, что выпадает голубой осадок нового вещества. Образование осадка подтверждает, что произошла химическая реакция. Масса прибора при этом остается прежней. Это означает, что в результате химической реакции масса веществ не изменяется. Закон важен для правильного понимания всего совершающегося в природе: ничто не может исчезнуть бесследно и возникнуть из ничего. Демонстрация закона сохранения массы веществ при химических реакциях Правообладатель Народная асвета Закон сохранения массы веществ. Химические уравнения 79 Химические уравнения Химические реакции можно изобразить, используя химический язык формул. Химические элементы обозначают химическими символами, состав веществ записывают при помощи химических формул, химические реакции выражают при помощи химических уравнений, т. Закон сохранения массы веществ в химических реакциях должен соблюдаться и при составлении уравнений химических реакций. Как и в математических уравнениях, в уравнениях химических реакций имеется левая часть где записываются формулы исходных веществ и правая часть где записываются формулы продуктов реакции. При написании уравнений химических реакций знак «+» плюс соединяет формулы веществ в левой и правой частях уравнения. Для уравнивания числа атомов в левой и правой частях уравнения используются числа перед формулами веществ. Схема реакции водорода с эффициентами и показывают число кислородом Правообладатель Народная асвета 80 Химические реакции молекул или формульных единиц. В химических реакциях соблюдается закон сохранения массы веществ: масса исходных веществ равна массе продуктов реакции. Сущность химической реакции состоит в перегруппировке атомов, из которых состояли исходные вещества, с образованием новых веществ. Число атомов каждого химического элемента до реакции должно быть равно их числу после реакции. Химическое уравнение — условная запись реакции при помощи химических формул и специальных знаков. Правообладатель Народная асвета Составление уравнений химических реакций 81 Вопросы и задания 1. Опишите опыт Ломоносова, который он проводил для исследования результатов прокаливания железа на воздухе. Как был открыт закон сохранения массы веществ в химических реакциях? Почему массы веществ, вступивших в химическую реакцию и образовавшихся в результате реакции, равны? В закрытой колбе нагрели немного железных опилок. Как изменилась их масса? Куда устремится воздух, если охладить колбу и открыть ее? В результате прокаливания вещества HgO получается металлическая ртуть, масса которой меньше массы исходного вещества. Чего не хватает в данном уравнении? На воздухе прокалили медь массой 8 г. Какова будет масса продукта реакции: больше или меньше 8 г? В химическую реакцию полностью вступили железо массой 5,6 г и сера массой 3,2 г. Какова масса продукта реакции? Сколько молекул водорода вступили в реакцию? Составление уравнений химических реакций Составлять химические уравнения и производить расчеты по ним нужно, опираясь на закон сохранения массы веществ при химических реакциях. Рассмотрим, как можно составить химическое уравнение, на примере реакции меди с кислородом. Слева запишем названия исходных веществ, справа — продуктов реакции. Если веществ два и более, соединяем их знаком «+». Правообладатель Народная асвета 82 Химические реакции Подобное выражение называют схемой химической реакции. Число атомов кислорода в левой части схемы равно двум, а в правой — одному. Так как при химических реакциях атомы не исчезают, а происходит только их перегруппировка, то число атомов каждого элемента до реакции и после реакции должно быть одинаковым. Теперь число атомов меди после реакции в правой части схемы равно двум, а до реакции в левой части схемы — только одному, поэтому перед формулой меди Си так же поставим коэффициент 2. Это уравнение читается так: два купрум плюс о-два равно два купрум-о рис. Рассмотрим еще один пример химической реакции между веществами СН4 метан и кислородом. Обратите внимание, что в левой части схемы число атомов углерода равно их числу в правой части. Поэтому уравнивать нужно числа атомов водорода и кислорода. В левой части схемы кислорода только два атома в молекуле кислорода. В результате проведенных действий число атомов всех химических элементов до реакции равно их числу после реакции. Читается оно так: це-аш-четыре плюс два о-два равно це-о-два плюс два аш-два-о рис. Данный способ расстановки коэффициентов называют методом подбора. Правообладатель Народная асвета 84 Химические реакции В химии существуют и другие методы уравнивания чисел атомов элементов в левой и правой частях уравнений реакций, с которыми мы познакомимся позднее. Для составления уравнений химических реакций необходимо соблюдать следующий порядок действий. Вопросы и задания 1. Что обозначает схема химической реакции? Чем отличается уравнение химической реакции от ее схемы? Перечислите основные действия, которые необходимо совершить, чтобы составить уравнение химической реакции. Составьте уравнения химических реакций, приняв во внимание, что в образующихся веществах азот проявляет валентность три, а сера — два: а магний + азот; б калий + сера; в алюминий + азот; г алюминий + сера. Правообладатель Народная асвета Типы химических реакций 85 7. Масса углекислого газа, образующегося при сгорании угля массой 10 г: а больше 10 г; б равна 10 г; в меньше 10 г. Определите химические количества исходных веществ, если в результате реакции образовалась вода химическим количеством 8 моль. Типы химических реакций Мир химических реакций весьма разнообразен. Самые различные химические реакции постоянно происходят в природе, осуществляются человеком. Можно ли классифицировать химические реакции? Что положить в основу их классификации? Сущность всякой химической реакции состоит в превращении веществ: разрушаются исходные вещества и образуются продукты реакций, меняется число и состав исходных веществ и продуктов реакции. Характер этих изменений и положен в основу классификации химических реакций. Реакции соединения Рассмотрим уравнения следующих реакций рис. Схемы реакций кальция с кислородом и азота с водородом Правообладатель Народная асвета 86 Химические реакции Чем сходны данные реакции между собой? Тем, что в результате взаимодействия двух веществ получается только одно вещество. Такие реакции получили название реакций соединения. Схема реакции соединения оксида серы У! В них могут образовываться как простые, так и сложные вещества. Для начала реакции разложения обычно необходимо нагреть исходные вещества. Например, негашеную известь CaO в промышлен- Правообладатель Народная асвета Типы химических реакций 87 Рис. Схема реакции разложения метана ности получают нагреванием известняка СаССз, реакция разложения происходит при температуре около 1000 °С. К такому типу реакций относится и реакция разложения метана CH4 рис. Реакции замещения А могут ли взаимодействовать между собой два вещества: одно простое и одно сложное? Проверим это на опыте.