Чем отличаются формулы простых и сложных веществ
Простые и сложные вещества в химии: список, описание свойств, формулы
Содержание:
Наш мир наполнен разнообразными веществами, которые отличаются по составу и свойствам. Вещество – совокупность атомов или молекул. В химии вещества классифицируют на простые и сложные.
Простые вещества
Простыми называют вещества, образованные атомами одного вида. В химических реакциях простые вещества не разлагаются с образованием нескольких веществ. Простые вещества делят на две большие группы – металлы и неметаллы. Например, простыми веществами неметаллами являются кислород О2, водород Н2, а металлами – натрий Na, железо Fe и др.
Для металлов характерна металлическая кристаллическая решетка. В узлах решетки располагаются атомы. Некоторые атомы отдают свои электроны и становятся положительно заряженными ионами. Т. е. в одно и то же время в узлах металлической кристаллической решетки находятся и нейтральные атомы металла, и положительно заряженные катионы металла.
Неметаллы бывают атомного и молекулярного строения. Т. е. для неметаллов характерны атомная и молекулярная кристаллические решетки. В узлах атомной решетки располагаются атомы, а в узлах молекулярной – молекулы.
Сложные вещества
Практически все сложные вещества имеют молекулярную кристаллическую решетку. Но есть исключения, при которых для сложных веществ характерна атомная кристаллическая решетка. Например, соединения, содержащие оксид кремния, имеют атомную кристаллическую решетку.
Иногда встречаются сложные вещества с ионной кристаллической решеткой. В узлах таких решеток одновременно находятся положительно и отрицательно заряженные ионы. Например, у поваренной соли ионная решетка.
Не все сложные вещества в условиях лаборатории могут разлагаться на простые вещества. Например, из атомов железа и серы образован сульфид железа, который не разлагается в лабораторных условиях. То, что сульфид железа – сложное вещество, можно доказать опытным путем.
Чтобы получить сульфид железа, необходимо смешать железные опилки с порошком серы в массовых отношениях 7:4 соответственно. Действуя на полученную смесь магнитом и помещая смесь в сосуд с водой, убеждаются, что железо и сера в смеси сохраняют свои свойства (железо притягивается к магниту, а сера – нет). Сера в воде всплывает, а железо опускается на дно. После этого смесь помещают в пробирку и нагревают до начала химической реакции. Затем нагревание прекращают и дают пробирке остыть. Содержимое пробирки измельчают в ступке, а после приливают воду и проводят над веществом магнитом. Убеждаются, что в полученном веществе железо от серы невозможно отделить ни магнитом, ни с помощью воды. Таким образом, в результате взаимодействия серы и железа образовалось сложное вещество – сульфид железа.
Чем отличаются простые вещества от сложных
Простые и сложные вещества различаются по ряду признаков.
| Характеристика | Простое вещество | Сложное вещество |
| Виды атомов | Один | Два и более |
| Способность к разложению | — | + |
| Примеры | Кальций Ca, бром Br2 | Гидроксид натрия NaOH, оксид магния MgO |
Также химические свойства простых и сложных веществ различны.
Простые и сложные вещества. Аллотропия. Химические соединения и смеси
Все вещества делятся на простые и сложные.
Простые вещества — это вещества, которые состоят из атомов одного элемента.
В некоторых простых веществах атомы одного элемента соединяются друг с другом и образуют молекулы. Такие простые вещества имеют молекулярное строение. К ним относятся: водород H2, кислород O2, азот N2, фтор F2, хлор Cl2, бром Br2, йод I2. Все эти вещества состоят из двухатомных молекул. (Обратите внимание, что названия простых веществ совпадают с названиями элементов!)
Другие простые вещества имеют атомное строение, т. е. состоят из атомов, между которыми существуют определенные связи. Примерами таких простых веществ являются все металлы (железо Fe, медь Сu, натрий Na и т. д.) и некоторые неметаллы (углерод С, кремний Si и др.). Не только названия, но и формулы этих простых веществ совпадают с символами элементов.
Существует также группа простых веществ, которые называются благородными газами. К ним относятся: гелий Не, неон Ne, аргон Аr, криптон Kr, ксенон Хе, радон Rn. Эти простые вещества состоят из не связанных друг с другом атомов.
Каждый элемент образует как минимум одно простое вещество. Некоторые элементы могут образовывать не одно, а два или несколько простых веществ. Это явление называется аллотропией.
Аллотропия — это явление образования нескольких простых веществ одним элементом.
Разные простые вещества, которые образуются одним и тем же химическим элементом, называются аллотропными видоизменениями (модификациями).
Аллотропные модификации могут отличаться друг от друга составом молекул. Например, элемент кислород образует два простых вещества. Одно из них состоит из двухатомных молекул О2 и имеет такое же название, как и элемент— кислород. Другое простое вещество состоит из трехатомных молекул О3 и имеет собственное название — озон.
Кислород О2 и озон О3 имеют различные физические и химические свойства.
Аллотропные модификации могут представлять собой твердые вещества, которые имеют различное строение кристаллов. Примером являются аллотропные модификации углерода С — алмаз и графит.
Число известных простых веществ (примерно 400) значительно больше, чем число химических элементов, так как многие элементы могут образовывать две или несколько аллотропных модификаций.
Сложные вещества — это вещества, которые состоят из атомов разных элементов.
Примеры сложных веществ: НCl, Н2O, NaCl, СО2, H2SO4 и т. д.
Сложные вещества часто называют химическими соединениями. В химических соединениях свойства простых веществ, из которых образуются эти соединения, не сохраняются. Свойства сложного вещества отличаются от свойств простых веществ, из которых оно образуется.
Например, хлорид натрия NaCl может образоваться из простых веществ — металлического натрия Na и газообразного хлора Сl Физические и химические свойства NaCl отличаются от свойств Na и Cl2.
В природе, как правило, встречаются не чистые вещества, а смеси веществ. В практической деятельности мы также обычно используем смеси веществ. Любая смесь состоит из двух или большего числа веществ, которые называются компонентами смеси.
Например, воздух представляет собой смесь нескольких газообразных веществ: кислорода О2 (21 % по объему), азота N2 (78%), углекислого газа СО2 и др. Смесями являются растворы многих веществ, сплавы некоторых металлов и т. д.
Смеси веществ бывают гомогенными (однородными) и гетерогенными (неоднородными).
Гомогенные смеси — это смеси, в которых между компонентами нет поверхности раздела.
Гомогенными являются смеси газов (в частности, воздух), жидкие растворы (например, раствор сахара в воде).
Гетерогенные смеси — это смеси, в которых компоненты разделяются поверхностью раздела.
К гетерогенным относятся смеси твердых веществ (песок + порошок мела), смеси нерастворимых друг в друге жидкостей (вода + масло), смеси жидкостей и нерастворимых в нем твердых веществ (вода + мел).
Важнейшие отличия смесей от химических соединений:
Виды простых и сложных веществ
Простые и сложные вещества в химии
В неорганической химии вещества по составу делятся на простые и сложные.
Сложные вещества — соединения:
Классификация простых веществ
1. Простые вещества условно делят на две группы: металлы и неметаллы.
Неметаллы в Периодической системе — это все элементы VIII А-группы (благородные газы) и VII А-группы (галогены), элементы VI А-группы (кроме полония), элементы V А-группы: азот, фосфор, мышьяк; углерод, кремний (IV А-группа); бор (III А-группа), а также водород. Остальные элементы относят к металлам.
Отличия свойств металлов и неметаллов приведены в таблице 1:
Амфотерные элементы находятся в А-группах Периодической системы: бериллий Be, алюминий Al, галлий Ga, германий Ge, олово Sn, свинец Pb, сурьма Sb, висмут Bi, полоний Po и др., а также большинство элементов Б-групп: хром Cr, марганец Mn, железо Fe, цинк Zn, кадмий Cd, золото Au и др., проявляют и металлические (оснóвные для соединений), и неметаллические (кислотные для соединений) свойства.
Благородные (инертные) газы (VIII А-группа Периодической системы): гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe и радиоактивный радон Rn:
2. Сложные соединения и их отличия от простых веществ.
Сложные вещества бывают органические, в основе которых лежит углерод, и неорганические (безуглеродные и некоторые углеродсодержащие соединения: карбиды, карбонаты, оксиды углерода и другие). Неорганические чаще всего подразделяют на оксиды, основания, кислоты и соли.
Главные отличия сложных неорганических веществ:
Классификация неорганических соединений и их основные свойства приведены в таблице 2.
Классы и номенклатура неорганических веществ
Номенклатура — способ называния веществ.
Химическая формула — представление состава вещества с использованием символов химических элементов, числовых индексов и других знаков. Химическое название определяется составом вещества и изображается с помощью слова или группы слов. Названия строятся по номенклатурным правилам, с использованием русских названий элементов, кроме случаев, когда традиционно употребляются латинские корни (таблица 3):
Li+1 и O-2→ Li2O; Al+3 и O-2→ Al2O3; N+5 и O-2→ N2O5.
Название оксида: слово «оксид» в именительном падеже + название элемента Э в родительном падеже: оксид лития Li2O, оксид алюминия Al2O3.
Если элемент образует несколько оксидов, то в конце добавляют степень окисления римскими цифрами, заключая их в скобки:
Оксиды, которым соответствуют кислоты, также называют ангидридами: серный ангидрид SO3, азотный ангидрид N2O5 и др.
K+1 и OH- → KOH, Mg+2 и OH- → Mg(OH)2.
Название: слово «гидроксид» в именительном падеже + название элемента в родительном падеже: гидроксид калия, гидроксид магния.
Если элемент образует несколько гидроксидов, то в конце добавляют степень окисления римскими цифрами, заключая их в скобки:
Fe(OH)2 — гидроксид железа (II), Cr(OH)3 — гидроксид хрома (III).
Названия бескислородных кислот: корень русского названия элемента, образующего кислоту + суффикс «о» + «-водородная кислота», например: HBr — бромоводородная кислота, HCl — хлороводородная кислота, H2S — сероводородная кислота.
Названия кислородсодержащих кислот: русское название образующего элемента + «кислота», с учетом правил:
Названия наиболее распространенных кислот и их остатков приведены в таблице 4:
| Формула и название кислоты | Название кислотного остатка, образующего соль |
| HAlO2 метаалюминиевая | метаалюминат |
| H3AlO3 ортоалюминиевая | ортоалюминат |
| HAsO3 метамышьяковая | метаарсенат |
| H3AsO4 ортомышьяковая | ортоарсенат |
| H3BO3 ортоборная | ортоборат |
| HBr бромоводородная | бромид |
| HBrO бромноватистая | гипобромит |
| HBrO3 бромноватая | бромат |
| HCN циановодородная | цианид |
| H2CO3 угольная | карбонат |
| HCl хлороводородная | хлорид |
| HClO хлорноватистая | гипохлорит |
| HClO2 хлористая | хлорит |
| HClO3 хлорноватая | хлорат |
| HClO4 хлорная | перхлорат |
| HF фтороводородная | фторид |
| HJ йодоводородная | йодид |
| HMnO4 марганцовая | перманганат |
| HNO2 азотистая | нитрит |
| HNO3 азотная | нитрат |
| HPO3 метафосфорная | метафосфат |
| H3PO4 ортофосфорная | ортофосфат |
| H2S сероводородная | сульфид |
| H2SO3 сернистая | сульфит |
| H2SO4 серная | сульфат |
| H2SiO3 метакремниевая | метасиликат |
| H3SiO4 ортокремниевая | ортосиликат |
Название образуется в зависимости от типа соли.
Бинарные соединения — сложные вещества, состоящие из двух элементов. В таких соединениях встречается два типа химической связи: ковалентная полярная (для неметаллов и некоторых амфотерных элементов) или ионная (для солей бескислородных кислот).
Для некоторых есть тривиальные названия: NH3 — аммиак, SiН4 — силан, PH3 — фосфин и др.
Строение и химические свойства
Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента:
Порядок соединения атомов при образовании из них веществ обусловливает особенности строения веществ. Различают вещества молекулярного и немолекулярного строения. Немолекулярное строение имеют все металлы и большинство их соединений, графит, красный фосфор, алмаз, кремний Si и др. Большинство неметаллов и их соединений состоят из молекул, т. е. имеют молекулярное строение.
Химические свойства металлов и неметаллов
1. Химические свойства металлов определяются способностью отдавать свободные электроны с внешнего уровня. Они являются восстановителями. Взаимодействие идет с:
2. Химические свойства неметаллов обусловлены свободными электронами (от 3 до 7) на внешнем электронном уровне.
Химические свойства благородных газов
Строение и основные химические свойства сложных веществ
Сложные соединения имеют ионную или ковалентную связь между атомами.
ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2О,
ZnO+ 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4].
Все основания реагируют с кислотами (реакция нейтрализации):
1. Щелочи взаимодействуют с:
2. Нерастворимые основания разлагаются при нагревании: Cu(OH)2 → CuO + H2O.
Также о химических свойствах неорганических соединений можно почитать в статье «Классы неорганических соединений».
Простые и сложные вещества
Простые вещества: молекулы состоят из атомов одного вида (атомов одного элемента).
Пример: H2, O2,Cl2, P4, Na, Cu, Au.
Сложные вещества (или химические соединения): молекулы состоят из атомов разного вида (атомов различных химических элементов).
Пример: H2O, NH3, OF2, H2SO4, MgCl2, K2SO4.
Аллотропия — способность одного химического элемента образовывать несколько простых веществ, различающихся по строению и свойствам.
Явление аллотропии вызывается двумя причинами:
Основные классы неорганических веществ
Бинарные соединения
Вещества, состоящие из двух химических элементов называются бинарными (от лат. би – два) или двухэлементными.
Названия бинарных соединений образуют из двух слов – названий входящих в их состав химических элементов.
Первое слово обозначает электроотрицательную часть соединения – неметалл, его латинское название с суффиксом –ид стоит всегда в именительном падеже.
Второе слово обозначает электроположительную часть – металл или менее электроотрицательный элемент, его название стоит в родительном падеже, затем указывается степень окисления (только в том случае, если она переменная):
Запомни!
Оксиды
Общая формула оксидов: ЭхОу
Основные оксиды
Основные оксиды — оксиды, которым соответствуют основания.
Основные оксиды образованы металлом со степенью окисления +1, +2.
Пример
Соответствие основных оксидов и оснований
Амфотерные оксиды
Амфотерные оксиды — оксиды, которые в зависимости от условий проявляют либо основные, либо кислотные свойства.
Амфотерные оксиды образованы металлом со степенью окисления +3, +4, а также некоторыми металлами (Zn, Be) со степенью окисления +2.
Пример
Кислотные оксиды
Кислотные оксиды — оксиды, которым соответствуют кислоты.
Кислотные оксиды образованы неметаллом, а также металлом со степенью окисления +5, +6, +7.
Пример
Соответствие кислотных оксидов и кислот
Гидроксиды
Общая формула гидроксидов: ЭхОуНz
Основания
Основания — сложные вещества, состоящие из ионов металла и одной или нескольких гидроксо-групп (ОН-).
В основаниях металл имеет степень окисления +1, +2 или вместо металла стоит ион аммония NH4+
Пример
Амфотерные гидроксиды
Амфотерные гидроксиды — сложные вещества, которые в зависимости от условий проявляют свойства оснований или кислот.
Амфотерные гидроксиды имеют металл со степенью окисления +3, +4, а также некоторые металлы (Zn, Be) со степенью окисления +2.
Пример
Zn(OH)2, Be(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3
Кислоты
Кислоты — сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотных остатков.
В состав кислот входит неметалл или металл со степенью окисления +5, +6, +7.
Пример
H2SO4, HNO3, H2Cr2O7, HMnO4
Соли- соединения, состоящие из катионов металлов (или NH4+) и кислотных остатков.
Общая формула солей: MexAcy
Пример
KNO3 — нитрат калия
(NH4)2SO4 — сульфат аммония
Mg(NO3)2 — нитрат магния
Названия кислот и кислотных остатков
| Кислота | Кислотный остаток | ||
| Название | Формула | Название | Формула |
| Соляная (хлороводородная) | HCl | Хлорид | Cl(-) |
| Плавиковая (фтороводородная) | HF | Фторид | F(-) |
| Бромоводородная | HBr | Бромид | Br(-) |
| Иодоводородная | HI | Иодид | I(-) |
| Азотистая | HNO2 | Нитрит | NO2(-) |
| Азотная | HNO3 | Нитрат | NO3(-) |
| Сероводородная | H2S | Сульфид Гидросульфид | S(2-) HS(-) |
| Сернистая | H2SO3 | Сульфит Гидросульфит | SO3(2-) HSO3(-) |
| Серная | H2SO4 | Сульфат Гидросульфат | SO4(2-) HSO4(-) |
| Угольная | H2CO3 | Карбонат Гидрокарбонат | СО3(2-) НСО3(-) |
| Кремниевая | H2SiO3 | Силикат | SiO3(2-) |
| Ортофосфорная | H3PO4 | Ортофосфат Гидроортофосфат Дигидроортофосфат | РО4(3-) НРО4(2-) Н2РО4(-) |
| Муравьиная | НСООН | Формиат | НСОО(-) |
| Уксусная | СН3СООН | Ацетат | СН3СОО(-) |
Полезные ссылки
Дополнительные материалы
Станьте первым, кто оставит
комментарий к данному материалу.
Классификация веществ
Простые и сложные вещества
Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента, то есть их образуют два и более одинаковых атома: H2, N2, O2, O3(озон), Mn, Fe.
Сложные вещества состоят из атомов двух и более видов: KMnO4, H2SO4, HCl.
Хочу заметить важную деталь: необходимо четко разделять химические и физические реакции. При химических реакциях происходят изменения в составе молекул: одни атомы сменяются другими, молекулы рвутся на части и собираются снова в обновленном виде.
При физических реакциях молекулы неизменны, связи атомов внутри них не подвергается изменениям.
Аллотропия
Аллотропные модификации серы включают ромбическую, моноклинную, и пластическую серу. Ромбическая (S8) и моноклинная сера (S8) имеют молекулярное строение. Пластическая сера (S∞) представляет собой длинные цепочки атомов, тем не менее также характеризуется молекулярным строением.
Надо заметить, что с течением времени, пластическая и моноклинная модификации серы, неустойчивые, превращаются в ромбическую, наиболее устойчивую.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.