O₂ и O₃
Разное число атомов в молекулах. Получаются разные вещества.
Исследуем вместе
Атомная сеть и отдельные молекулы неметаллов
Выбирай структуру. Модель выделит частицы в узлах и взаимодействия, которые объясняют свойства вещества.
Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.
01
Что делает вещество простым
Простое вещество образовано атомами одного химического элемента. В молекуле H₂ два атома, но вид атомов один, поэтому водород — простое вещество. Железо Fe также простое, хотя отдельные молекулы Fe в металлическом куске не выделяют.
Число атомов и число элементов — разные характеристики. Кислород O₂ и озон O₃ относятся к простым веществам; вода H₂O — к сложным, потому что содержит два элемента. Для классификации сначала определяют, сколько разных символов элементов присутствует в формуле.
- Один химический элемент
- Простое вещество: H₂, O₂, Fe
- Два и более элементов
- Сложное вещество: H₂O, CO₂
- Несколько веществ вместе
- Смесь: воздух, раствор соли
Простое вещество содержит один химический элемент. Количество атомов в молекуле не меняет этого определения.
02
Один элемент — разные простые вещества
Углерод образует алмаз и графит: химический элемент один, а расположение и связи атомов различаются. Поэтому алмаз очень твёрдый, а графит оставляет след на бумаге. Это показывает, почему знания только о составе иногда недостаточно.
Один элемент — два устройства вещества
УГЛЕРОД
Химический элемент одинаков, но организация связей различна. Формула C сама по себе не описывает структуру.
Кислород O₂ и озон O₃ различаются числом атомов в молекуле. Углеродные структуры отличаются способом соединения атомов. В обоих случаях один элемент образует несколько простых веществ, свойства которых нельзя автоматически переносить друг на друга.
Подробности: понятия и примеры
Алмаз и графит
Разное строение протяжённых структур. Меняются твёрдость и проводимость.
Один элемент может образовывать разные простые вещества. Различия строения приводят к различиям свойств.
Алмаз, графит и их структуры
Образцы и схемы строения двух простых веществ углерода: алмаза и графита. Состав одинаков, пространственные связи различны.
Itub; составная иллюстрация из работ, указанных на странице файла · Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Белый, красный и фиолетовый фосфор
Слева направо показаны белый, красный и фиолетовый фосфор. Это формы одного элемента с разным строением; чёрный фосфор на фотографии не показан.
Materialscientist; BXXXD, Tomihahndorf, Peter Krimbacher / Gschnaller Jochen; исходные работы на странице файла · Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
03
Атомная и молекулярная решётки
В атомной решётке атомы связаны ковалентными связями в протяжённую сеть: пример — алмаз. В молекулярной решётке сохраняются отдельные молекулы, а между ними действуют межмолекулярные силы: примеры — лёд и твёрдый CO₂.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| Алмаз | Атомы C и ковалентная сеть | Очень твёрдый |
| Лёд | Молекулы H₂O и водородные связи | Молекулы сохраняются при плавлении |
| Твёрдый CO₂ | Молекулы CO₂ | Легко сублимирует при обычном давлении |
При плавлении молекулярного вещества обычно ослабляется межмолекулярный порядок, а сами молекулы сохраняются. Для разрушения атомной сети нужно нарушить много прочных связей. Это объясняет большие различия температур плавления.
Атомная решётка представляет единую ковалентную сеть. Молекулярная решётка сохраняет отдельные молекулы вещества.
04
Не всякая жидкая смесь — раствор
В смеси компоненты сохраняют химическую индивидуальность, но могут быть распределены по-разному. В суспензии твёрдые частицы находятся в жидкости; в эмульсии капли одной жидкости распределены в другой, с которой они не смешиваются.
| Смесь | Распределённые частицы | Пример |
|---|---|---|
| Суспензия | Твёрдые частицы в жидкости | Мел в воде |
| Эмульсия | Капли жидкости в жидкости | Молоко |
| Раствор | Молекулы или ионы | Соль в воде |
В истинном растворе отдельные молекулы или ионы распределены среди частиц растворителя. Обычный бумажный фильтр их не задерживает. Прозрачность не означает бесцветность: раствор сульфата меди(II) может быть прозрачным и синим. Сравним O₂, O₃, CO₂ и воздух. Первые два — разные простые вещества одного элемента, CO₂ — сложное вещество постоянного молекулярного состава, воздух — смесь. Разделить воздух на компоненты можно физически, а получить углерод и кислород из CO₂ означает провести химическое превращение. У немолекулярного NaCl индексное отношение 1:1 характеризует кристалл, а не отдельную молекулу соли.
Раствор однороден на молекулярном или ионном уровне. Суспензии и эмульсии устроены иначе.
Соберём главное
Шесть выводов
01Простое вещество содержит один химический элемент. Количество атомов в молекуле не меняет этого определения.
02Один элемент может образовывать разные простые вещества. Различия строения приводят к различиям свойств.
03Атомная решётка представляет единую ковалентную сеть. Молекулярная решётка сохраняет отдельные молекулы вещества.
04Раствор однороден на молекулярном или ионном уровне. Суспензии и эмульсии устроены иначе.
05При плавлении молекулярного вещества обычно ослабляется межмолекулярный порядок, а сами молекулы сохраняются. Для разрушения атомной сети нужно нарушить много прочных связей.
06Смесь может иметь переменный состав. Состав молекулы конкретного соединения задаётся определённой формулой.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 11 класс», § 2. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 11 класс. Химия — § 02. Простые и сложные вещества.pdf. Указаны условия реакций, единицы величин и границы применимости моделей. Числовые примеры решены по шагам.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
OpenStax: Chemistry 2e