С какими именно химическими свойствами
Объектом химии считается вещество и влияние на него звуковых и магнитных полей. Само понятие имеет массу и бывает в трёх агрегатных состояниях — твёрдом, газообразном и жидком. Для каждого компонента характерны определённые химические свойства. При их вступлении в реакцию получается новое образование, например, нагретый сахар превращается в уголь и воду.
На уроках химии школьники изучают особенности превращения одних веществ в другие. К задачам предмета относится определение, с какими химическими компонентами при определённых условиях реагирует то либо иное вещество, что при этом образуется. Дополнительно изучаются условия, при которых протекают подобные превращения, и методы получения нужного состояния.
Под химсвойствами подразумевается совокупность информации о том, с какими иными компонентами и при каких условиях вступает во взаимодействие данное вещество. Атомы — частицы, которые участвуют в превращениях. При реакции они перегруппировываются. Старые связи между ними разрушаются, но возникают новые.
Для каждого вида атома характерен конкретный химический элемент (ХМ) — совокупность атомов с близкими либо одинаковыми характеристиками. В природе известно до 90 разных ХМ. Учёные в области физики способны создать новые виды атомов, которые отсутствуют на Земле. Такие компоненты называются искусственными. Их число превышает два десятка. У ХМ имеется латинское название и символ из 1−2 букв. От класса соединения зависит, какие химические свойства (ХС) характерны: кислоты, галогены, спирт.
Под ХС понимается способность взаимодействовать с иными компонентами, а также распадаться и диссоциироваться. Главное свойство — электроотрицательность. Чтобы описать реакционную способность, используются некоторые численные значения. Каждое из них зависит от определённых условий измерения.
ХС зависит от структуры молекул, степени их пространственности. Для веществ с одним составом и структурой характерны одинаковые виды химических свойств, кроме реакций с ХМ иной пространственной конфигурации.
Электролиты и галогены
Кислоты участвуют в реакциях с переходом электрона. Химические характеристики, свойственные для образования, зависят от его названия. Электролиты появляются в результате диссоциации водорода, который легко замещается металлами с последующим формированием соли.
Для кислот характерно сообразование гидратированных ионов, которые придают соответствующий вкус и способность изменять цвет. Другое химическое вещество — галоген. В переводе с греческого означает «рождение, происхождение». Компоненты относятся к основной подгруппе VII группы таблицы Менделеева. Им свойственно реагировать с любым простым элементом, кроме неметаллов.
Галогены считаются энергетическими окислителями, поэтому в природе встречаются в качестве соединений. При увеличении номера уменьшается активность галогенов:
- фтор;
- бром;
- хлор.
Взаимодействуя с металлами, формируется ионная связь, образуется соль. Все представители группы, кроме фтора, взаимодействуя с электроотрицательными компонентами, проявляют восстановительные свойства. Для них характерна высокая окислительная активность. Она уменьшается в процессе перехода от фтора к астату.
Сам фтор (F) считается самым активным галогеном. Он реагирует с любым металлом. Без нагрева он реагирует с неметаллами. Облучение способствует образованию инертного газа. Энергично протекает взаимодействие фтора со сложным веществом. Таким методом окисляется вода, а реакция приобретает взрывной характер.
Аналогичное явление наблюдается при освещении хлора (Cl) с водородом. Первый компонент быстро реагирует со сложными ХМ. При нагреве легко вытесняется йод либо бром из соединения хлора с металлом. При взаимодействии с водой наблюдаются следующие явления:
- растворение хлора;
- частичная реакция;
- образование равновесной смеси веществ.
Cl легко диспропорционируется со щелочами. Бром (Br) способен быстро растворяться в воде, частично реагируя с Н2О, образуя бромную воду.
Йод в воде не растворяется и не окисляется при нагревании. При этом он способен расщепляться в иодидных растворах, образуя комплексные анионы, включая раствор Люголя.
Йод отличается от других ХМ своей активностью. Он не вступает в реакцию со многими неметаллами, а с металлами при нагревании реагирует медленно. Для реакции водорода и йода характерна эндотермичность и сильнообратимость. Учёные доказали, что химическая активность галогенов уменьшается последовательно от F к астату (At). Каждый компонент из ряда вытесняет последующий из его соединений с металлом либо водородом. Любой галоген окисляет галогенид-ион любого из последующих галогенов. В процессе диссоциации формируются протоны, ионы.
Взаимодействие со спиртами
К химическим элементам относятся спирты. Они легко вступают в реакцию с иными компонентами и относятся к гидроксильной группе, для которой характерно наличие углеводородной цепи. Чем она больше, тем сильнее влияет на функциональную группу. При этом снижается полярность связи О-Н.
При разрыве связи реакция протекает медленно. На основе гидроксильной группы наблюдается отрицательный индуктивный эффект. В основе классификации спиртов на группы лежат их химические свойства. Специалисты выделяют воду либо оксид водорода, металлы, простые вещества. Первый компонент представлен в виде прозрачной жидкости без цвета, вкуса и запаха. Его свойства:
- возможность преобразовываться в разные состояния (лёд, пар);
- сильная полярность;
- в природе содержит в себе газы, соли.
Н2О считается самым распространённым растворителем на Земле. Химически вода активна. Её полярные молекулы способствуют образованию гидратов и кристаллогидратов. Н2О при комнатной температуре реагирует со следующими компонентами:
- Активные металлы (натрий, кальций, калий).
- Фтор.
- Соли из слабой кислоты.
- Бор.
При нагревании она вступает в реакцию с магнием и железом, метаном и углём. На основе катализаторов образуется ацетилен, алкен, амидам.
К простым ХМ относятся металлы. Для них характерны следующие свойства: высокие электро- и теплопроводность, пластичность, блеск, положительное сопротивление. Внешний электронный уровень представлен в виде незначительного числа электронов (максимум три). Вступая в реакцию, они выполняют функции восстановителей, отдавая свои электроны.
С кислородом взаимодействуют все элементы группы, кроме платины и золота. Реакция с серебром возможна, если достигнута высокая температура. Из-за термической неустойчивости оксид серебра не образуется. Перечень элементов, которые появляются на выходе (зависит от названия металла, который участвует в реакции):
- пероксиды;
- оксиды;
- надпероксиды.
Для получения пероксида используется металл. С малоактивным и средним компонентом реакции возникает при нагревании. Взаимодействие с азотом осуществляется на основе максимально активных металлов (АМ). При комнатной температуре взаимодействует только литий, который способствует появлению нитридов. При нагревании серы и железа получается сульфид.
С водородом и углеродом взаимодействуют наиболее АМ. С кислотами металл реагирует по-разному. ХМ, которые находятся в таблице до водорода, взаимодействуют с любой кислотой. Неокисляющие вещества с металлами участвуют в реакции замещения, для которой свойственно окисление и восстановление.
Окисляющая кислота, вступая в реакцию с металлом, расположенным после водорода, образует следующие продукты:
- водород;
- магний.
При взаимодействии железа и HNO3 различной концентрации получается Cu, NO. Больше вариантов реакций характерно для взаимодействия с АМ. Современные химики разработали технологию легирования, с помощью которой осуществляется ввод в расплав дополнительных ХМ. Они легко модифицируют физические, механические и химические свойства главного материала.
Загрузка…
Источник
Разнообразие веществ
За последние 200 лет человечество изучило свойства веществ лучше, чем за всю историю развития химии. Естественно, количество веществ так же стремительно растет, это связано, прежде всего, с освоением различных методов получения веществ.
В повседневной жизни мы сталкиваемся с множеством веществ. Среди них – вода, железо, алюминий, пластмасса, сода, соль и множество других. Вещества, существующие в природе, например, кислород и азот, содержащиеся в воздухе, вещества, растворенные в воде, и имеющие природное происхождение, называются природными веществами. Алюминия, цинка, ацетона, извести, мыла, аспирина, полиэтилена и многих других веществ в природе не существует.
Их получают в лаборатории, и производит промышленность. Искусственные вещества не встречаются в природе, их создают из природных веществ. Некоторые вещества, существующие в природе, можно получить и в химической лаборатории.
Так, при нагревании марганцовки выделяется кислород, а при нагревании мела – углекислый газ. Ученые научились превращать графит в алмаз, выращивают кристаллы рубина, сапфира и малахита. Итак, наряду с веществами природного происхождения существует огромное множество и искусственно созданных веществ, не встречающихся в природе.
Вещества, не встречающиеся в природе, производятся на различных предприятиях: фабриках, заводах, комбинатах и т.п.
В условиях исчерпания природных ресурсов нашей планеты, сейчас перед химиками стоит важная задача: разработать и внедрить методы, при помощи которых можно искусственно, в условиях лаборатории, или промышленного производства, получать вещества, являющиеся аналогами природных веществ. Например, запасы топливных ископаемых в природе на исходе.
Может настать тот момент, когда нефть и природный газ закончатся. Уже сейчас ведутся разработки новых видов топлива, которые были бы такими же эффективными, но не загрязняли окружающую среду. На сегодняшний день человечество научилось искусственно получать различные драгоценные камни, например, алмазы, изумруды, бериллы.
Агрегатное состояние вещества
Вещества могут существовать в нескольких агрегатных состояниях, три из которых вам известны: твердое, жидкое, газообразное. Например, вода в природе существует во всех трех агрегатных состояниях: твердом (в виде льда и снега), жидком (жидкая вода) и газообразном (водяной пар). Известны вещества, которые не могут существовать в обычных условиях во всех трех агрегатных состояниях. Например, таким веществом является углекислый газ. При комнатной температуре это газ без запаха и цвета. При температуре –79°С данное вещество «замерзает» и переходит в твердое агрегатное состояние. Бытовое (тривиальное) название такого вещества «сухой лед». Такое название дано этому веществу из-за того, что «сухой лед» превращается в углекислый газ без плавления, то есть, без перехода в жидкое агрегатное состояние, которое присутствует, например, у воды.
Это интересно: Химические свойства кислорода
Таким образом, можно сделать важный вывод. Вещество при переходе из одного агрегатного состояния в другое не превращается в другие вещества. Сам процесс некоего изменения, превращения, называется явлением.
Физические явления. Физические свойства веществ.
Явления, при которых вещества изменяют агрегатное состояние, но при этом не превращаются в другие вещества, называют физическими. Каждое индивидуальное вещество обладает определенными свойствами. Свойства веществ могут быть различными или сходными друг с другом. Каждое вещество описывают при помощи набора физических и химических свойств. Рассмотрим в качестве примера воду. Вода замерзает и превращается в лед при температуре 0°С, а закипает и превращается в пар при температуре +100°С. Данные явления относятся к физическим, так как вода не превратилась в другие вещества, происходит только изменение агрегатного состояния. Данные температуры замерзания и кипения – это физические свойства, характерные именно для воды.
Свойства веществ, которые определяют измерениями или визуально при отсутствии превращения одних веществ в другие, называют физическими
Испарение спирта, как и испарение воды – физические явления, вещества при этом изменяют агрегатное состояние. После проведения опыта можно убедиться, что спирт испаряется быстрее, чем вода – это физические свойства этих веществ.
К основным физическим свойствам веществ можно отнести следующие: агрегатное состояние, цвет, запах, растворимость в воде, плотность, температура кипения, температура плавления, теплопроводность, электропроводность. Такие физические свойства как цвет, запах, вкус, форма кристаллов, можно определить визуально, с помощью органов чувств, а плотность, электропроводность, температуру плавления и кипения определяют измерением. Сведения о физических свойствах многих веществ собраны в специальной литературе, например, в справочниках. Физические свойства вещества зависят от его агрегатного состояния. Например, плотность льда, воды и водяного пара различна.
Газообразный кислород бесцветный, а жидкий – голубой Знание физических свойств помогает «узнавать» немало веществ. Например, медь – единственный металл красного цвета. Соленый вкус имеет только поваренная соль. Иод – почти черное твердое вещество, которое при нагревании превращается в фиолетовый пар. В большинстве случаев для определения вещества нужно рассматривать несколько его свойств. В качестве примера охарактеризуем физические свойства воды:
- цвет – бесцветная (в небольшом объеме)
- запах – без запаха
- агрегатное состояние – при обычных условиях жидкость
- плотность – 1 г/мл,
- температура кипения – +100°С
- температура плавления – 0°С
- теплопроводность – низкая
- электропроводность – чистая вода электричество не проводит
Кристаллические и аморфные вещества
При описании физических свойств твердых веществ принято описывать структуру вещества. Если рассмотреть образец поваренной соли под увеличительным стеклом, можно заметить, что соль состоит из множества мельчайших кристаллов. В соляных месторождениях можно встретить и весьма крупные кристаллы. Кристаллы – твердые тела, имеющие форму правильных многогранников Кристаллы могут иметь различную форму и размер. Кристаллы некоторых веществ, таких как поваренная соль – хрупкие, их легко разрушить. Существуют кристаллы довольно твердые. Например, одним из самых твердых минералов считается алмаз. Если рассматривать кристаллы поваренной соли под микроскопом, можно заметить, что все они имеют похожее строение. Если же рассмотреть, например, частицы стекла, то все они будут иметь различное строение – такие вещества называют аморфными. К аморфным веществам относят стекло, крахмал, янтарь, пчелиный воск. Аморфные вещества – вещества, не имеющие кристаллического строения
Химические явления. Химическая реакция.
Если при физических явлениях вещества, как правило, лишь изменяют агрегатное состояние, то при химических явлениях происходит превращение одних веществ в другие вещества. Приведем несколько простых примеров: горение спички сопровождается обугливанием древесины и выделением газообразных веществ, то есть, происходит необратимое превращение древесины в другие вещества. Другой пример: со временем бронзовые скульптуры покрываются налетом зеленого цвета. Дело в том, что в состав бронзы входит медь. Этот металл медленно взаимодействует с кислородом, углекислым газом и влагой воздуха, в результате на поверхности скульптуры образуются новые вещества зеленого цвета Химические явления – явления превращений одних веществ в другие Процесс взаимодействия веществ с образованием новых веществ называют химической реакцией. Химические реакции происходят повсеместно вокруг нас. Химические реакции происходят и в нас самих. В нашем организме непрерывно происходят превращения множества веществ, вещества реагируют друг с другом, образуя продукты реакции. Таким образом, в химической реакции всегда есть реагирующие вещества, и вещества, образовавшиеся в результате реакции.
- Химическая реакция – процесс взаимодействия веществ, в результате которого образуются новые вещества с новыми свойствами
- Реагенты – вещества, вступающие в химическую реакцию
- Продукты – вещества, образовавшиеся в результате химической реакции
Химическая реакция изображается в общем виде схемой реакции РЕАГЕНТЫ -> ПРОДУКТЫ
- реагенты – исходные вещества, взятые для проведения реакции;
- продукты – новые вещества, образовавшиеся в результате протекания реакции.
Любые химические явления (реакции) сопровождаются определенными признаками, при помощи которых химические явления можно отличить от физических. К таким признакам можно отнести изменение окраски веществ, выделение газа, образование осадка, выделение тепла, излучение света.
Многие химические реакции сопровождаются выделением энергии в виде тепла и света. Как правило, такими явлениями сопровождаются реакции горения. В реакциях горения на воздухе вещества реагируют с кислородом, содержащимся в воздухе. Так, например, металл магний вспыхивает и горит на воздухе ярким слепящим пламенем. Именно поэтому вспышку магния использовали при создании фотографий в первой половине ХХ века. В некоторых случаях возможно выделение энергии в виде света, но без выделения тепла. Один из видов тихоокеанского планктона способен испускать ярко-голубой свет, хорошо заметный в темноте. Выделение энергии в виде света – результат химической реакции, которая протекает в организмах данного вида планктона.
Итог статьи:
- Существуют две большие группы веществ: вещества природного и искусственного происхождения
- В обычных условиях вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях
- Свойства веществ, которые определяют измерениями или визуально при отсутствии превращения одних веществ в другие, называют физическими
- Кристаллы – твердые тела, имеющие форму правильных многогранников
- Аморфные вещества – вещества, не имеющие кристаллического строение
- Химические явления – явления превращений одних веществ в другие
- Реагенты – вещества, вступающие в химическую реакцию
- Продукты – вещества, образующиеся в результате химической реакции
- Химические реакции могут сопровождаться выделением газа, осадка, тепла, света; изменением окраски веществ
- Горение – сложный физико-химический процесс превращения исходных веществ в продукты сгорания в ходе химической реакции, сопровождающийся интенсивным выделением тепла и света (пламени)
Источник
Химия – наука о веществах, их свойствах, превращениях и явлениях, сопровождающих эти превращения.
Вещества – это то, из чего состоят предметы (физические тела) окружающего мира. Вещества, существующие в природе, постоянно претерпевают различные изменения.
Явления – различные изменения, которые происходят с веществами.
Физические явления – явления, не сопровождающиеся превращениями одних веществ, в другие (обычно изменяется агрегатное состояние веществ или их форма).
Химические явления – явления, в результате которых из данных веществ образуются другие.
Иначе химические явления называют химическими реакциями.
Каждое вещество обладает строго определёнными свойствами.
Свойства веществ – признаки, позволяющие отличить одни вещества от других, или установить сходство между ними.
Физические свойства:
m – масса, V – объём, ρ – плотность.
Масса может быть выражена в граммах, объем в миллилитрах (если это жидкость) или литрах (если это газ).
1 мл = 1 см3, 1 л = 1 дм3, 1000 л = 1 м3
Поэтому плотность измеряют в г/мл, г/см3 (если это жидкость), или в г/л, г/дм3 (если это газ).
Если принять V = 1, то плотность – это масса единичного объёма вещества.
Химические свойства – это те химические реакции, в которые вступает данное вещество.
Так же можно сказать, что химические свойства – это те химические реакции, которые характеризуют группу веществ (класс веществ). Например, мы будем в дальнейшем изучать свойства воды, свойства класса оксидов, свойства класса алканов и т.д.
ООсновы атомно – молекулярного учения
Идея о том, что вещества состоят из мельчайших частиц возникла в Древней Греции в философских учениях Левкиппа и его ученика Демокрита. Эти частицы они назвали атомами (неделимые).
Существование атомов было доказано эмпирическим путём в конце 16 – начале 17 века Джоном Дальтоном и М. В. Ломоносовым. Ими же были заложены основы атомно – молекулярного учения.
В настоящее время, в связи с открытием делимости атома и появлением теории химической связи, основные положения атомно – молекулярного учения существенно изменились. Его суть можно свести к ряду важных положений, которые необходимо запомнить.
Все вещества, существующие в природе, представляют собой совокупность очень большого числа частиц (атомов, молекул или ионов). В зависимости от типа частиц все вещества условно подразделяют на две группы: вещества молекулярного строения и вещества немолекулярного строения (атомного или ионного).
Вещества молекулярного строения – вещества, основной структурной единицей которых является молекула.
Вещества немолекулярного строения – вещества, основными структурными единицами которых являются атомы или ионы.
Частицы, из которых состоит данное вещество, взаимодействуют между собой посредством электромагнитных (кулоновских) сил и находятся в постоянном движении. Движение частиц ограничено силами взаимодействия между ними.Каждое вещество, в зависимости от условий (температуры, давления) может находиться в определённом агрегатном состоянии.
В твёрдом агрегатном состоянии вещества, составляющие его частицы находятся относительно упорядоченно (кристаллическое состояние), их кинетическая энергия (энергия движения) существенно меньше чем потенциальная (энергия покоя). В газообразном состоянии, частицы свободно движутся в предоставленном им объёме и их кинетическая энергия существенно выше чем потенциальная.
В жидкости же потенциальная энергия частиц примерно равна их кинетической энергии. Это связано с тем, что часть частиц жидкости находится относительно упорядоченно в составе так называемых кластеров(англ. cluster— скопление). Другие же частицы свободно перемещаются по объёму жидкости. Чем ниже температура жидкости, тем больше в ней кластеров и наоборот.
Рис. Кластеры воды, где число молекул 20-220
Следует отметить, что существуют еще два дополнительные “состояния”. Это жидкокристаллическое состояние и состояние плазмы.
Цитоплазматическая мембрана клетки – типичный пример жидкого кристалла. Молекулы фосфолипидов в биологической мембране относительно упорядоченно распределяются в двух слоях, но при этом могут в пределах слоя свободно перемещаться, а также “перескакивать” из одного слоя в другой.
Жидкие кристаллы имеют широкое применение в технике (напр., ЖК-мониторы компьютеров).
Плазма (от греч. πλάσμα «вылепленное», «оформленное») — ионизованный газ.
Плазма в своём составе содержит свободные электроны, катионы (положительно заряженные ионы) и анионы (отрицательно заряженные ионы).
Так как плазма содержит заряженные частицы, то она проводит электрический ток и на неё можно воздействовать внешним магнитным полем. Различают низкотемпературную и высокотемпературную плазму.
Изучает свойства плазмы наука физика.
Вещество из одного агрегатного состояния может переходить в другие агрегатные состояния при изменении внешних условий – температуры (T) и давления (P). Такие переходы принято называть фазовыми переходами.
Так, при повышении температуры, твердое вещество превращается в жидкость, а жидкость при ещё большей температуре превращается в газ. Дальнейшее повышение температуры переводит газ в плазму. При таких переходах вещество в другие вещества не превращается. Напомним, что такие явления мы называем физическими. Поэтому фазовые переходы – это физические явления.
При понижении температуры происходят обратные фазовые переходы – газ превращается в жидкость, а жидкость переходит в твердое состояние.
Фазовые переходы имеют названия.
Твердое —> Жидкое (плавление, обратный переход – кристаллизация)
Жидкое —> Газообразное (испарение, обратный переход – конденсация)
Газообразное —> Плазма (ионизация, обратный переход – деионизация)
Твердое —> Газообразное (сублимация или возгонка, обратный переход – десублимация)
Вещество – совокупность большого числа частиц, находящаяся в определённом агрегатном состоянии в зависимости от условий (температуры и давления).
Поэтому, например, такая фраза как: “Вода – жидкое вещество”, является некорректной. Если мы говорим об агрегатном состоянии вещества, то следует обязательно уточнить условия в которых находится вещество – температуру и давление. Такая фраза как: “При нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре, вода – жидкое по агрегатному состоянию вещество”, является правильной.
С точки зрения физики, что более точно, вещество – это форма материи, состоящая из частиц, обладающих массой покоя. Существуют частицы, не обладающие массой покоя, например, фотоны. Материя, состоящая из частиц, не обладающих массой покоя называется поле.
Протоны, нейтроны, электроны – это частицы, обладающие массой покоя, следовательно это частицы вещества. Но химия не изучает вещество, состоящее, к примеру, из электронов (электронный газ), или вещество, состоящее из нейтронов (нейтронный газ). Это удел физики.
Химия изучает вещества, состоящие из атомов, молекул или ионов.
Ввиду этого вещество условно можно подразделить на физическое (электронный газ в проводнике, нейтронный газ и т.д.) и химическое (состоящее из атомов, молекул, ионов, свободных радикалов).
Источник