Was bedeutet einfache Materie? Einfache und komplexe Substanzen

Die Umwelt Material. Es gibt zwei Arten von Materie: Substanz und Feld. Gegenstand der Chemie ist ein Stoff (einschließlich des Einflusses verschiedener Felder auf den Stoff – Schall, magnetisch, elektromagnetisch usw.)

Substanz – alles, was eine Ruhemasse hat (d. h. es zeichnet sich durch das Vorhandensein von Masse aus, wenn es sich nicht bewegt). Obwohl also die Ruhemasse eines Elektrons (die Masse eines sich nicht bewegenden Elektrons) sehr klein ist – etwa 10 –27 g, ist selbst ein Elektron eine Substanz.

Materie existiert in drei Aggregatzuständen – gasförmig, flüssig und fest. Es gibt einen anderen Zustand der Materie – Plasma (zum Beispiel gibt es Plasma in Gewittern und Kugelblitzen), aber die Chemie des Plasmas wird im Schulunterricht fast nicht berücksichtigt.

Stoffe können rein, sehr rein (z. B. für die Herstellung von Glasfasern notwendig) sein, merkliche Mengen an Verunreinigungen enthalten oder Gemische sein.

Alle Stoffe bestehen aus winzigen Teilchen, den sogenannten Atomen. Stoffe, die aus gleichartigen Atomen bestehen(aus Atomen eines Elements), einfach genannt(Zum Beispiel, Holzkohle, Sauerstoff, Stickstoff, Silber usw.). Stoffe, die miteinander verbundene Atome verschiedener Elemente enthalten, werden als komplex bezeichnet.

Wenn ein Stoff (z. B. in der Luft) zwei oder mehr einfache Stoffe enthält und deren Atome nicht miteinander verbunden sind, spricht man nicht von einem Komplex, sondern von einer Mischung einfacher Stoffe. Die Zahl der einfachen Stoffe ist relativ gering (etwa fünfhundert), während die Zahl der komplexen Stoffe enorm ist. Bis heute sind Dutzende Millionen verschiedener komplexer Substanzen bekannt.

Chemische Umwandlungen

Stoffe können miteinander interagieren und es entstehen neue Stoffe. Solche Transformationen heißen chemisch. Zum Beispiel interagiert (Chemiker sagen – reagiert) eine einfache Substanz, Kohle, mit einer anderen einfachen Substanz – Sauerstoff, was zur Bildung einer komplexen Substanz führt – Kohlendioxid, in der Kohlenstoff- und Sauerstoffatome gebunden sind. Solche Umwandlungen eines Stoffes in einen anderen nennt man chemisch. Chemische Umwandlungen sind chemische Reaktionen. Wenn also Zucker an der Luft erhitzt wird, verwandelt sich eine komplexe süße Substanz – Saccharose (aus der Zucker besteht) – in eine einfache Substanz – Kohle und eine komplexe Substanz – Wasser.

Chemie ist die Lehre von der Umwandlung eines Stoffes in einen anderen. Die Aufgabe der Chemie besteht darin, herauszufinden, mit welchen Stoffen dieser oder jener Stoff unter bestimmten Bedingungen wechselwirken (reagieren) kann, was dabei entsteht. Darüber hinaus ist es wichtig herauszufinden, unter welchen Bedingungen diese oder jene Umwandlung ablaufen und der gewünschte Stoff gewonnen werden kann.

Physikalische Eigenschaften von Stoffen

Jeder Stoff zeichnet sich durch eine Kombination physikalischer und chemischer Eigenschaften aus. Physikalische Eigenschaften sind Eigenschaften, die mit physikalischen Instrumenten charakterisiert werden können.. Mit einem Thermometer können Sie beispielsweise den Schmelz- und Siedepunkt von Wasser bestimmen. Physikalische Methoden können die Fähigkeit eines Stoffes charakterisieren, elektrischen Strom zu leiten, die Dichte eines Stoffes, seine Härte usw. bestimmen. Bei physikalischen Prozessen bleiben Stoffe in ihrer Zusammensetzung unverändert.

Die physikalischen Eigenschaften von Stoffen werden in zählbare (solche, die mit bestimmten physikalischen Geräten durch eine Zahl charakterisiert werden können, die beispielsweise Dichte, Schmelz- und Siedepunkte, Löslichkeit in Wasser usw. angibt) und unzählbare (solche, die nicht charakterisiert werden können) unterteilt eine Zahl oder sehr schwierig wie Farbe, Geruch, Geschmack usw.).

Chemische Eigenschaften von Stoffen

Die chemischen Eigenschaften eines Stoffes sind eine Reihe von Informationen darüber, welche anderen Stoffe und unter welchen Bedingungen ein bestimmter Stoff chemische Wechselwirkungen eingeht.. Die wichtigste Aufgabe der Chemie besteht darin, die chemischen Eigenschaften von Stoffen zu ermitteln.

An chemischen Umwandlungen sind die kleinsten Stoffteilchen – Atome – beteiligt. Bei chemischen Umwandlungen entstehen aus einigen Stoffen andere Stoffe, die ursprünglichen Stoffe verschwinden und an ihrer Stelle entstehen neue Stoffe (Reaktionsprodukte). A Atome bei alle chemische Umwandlungen bleiben erhalten. Ihre Umlagerung erfolgt, bei chemischen Umwandlungen werden alte Bindungen zwischen Atomen zerstört und neue Bindungen entstehen.

Chemisches Element

Die Anzahl der verschiedenen Stoffe ist riesig (und jeder von ihnen hat seine eigenen physikalischen und chemischen Eigenschaften). Atome, die sich in den wichtigsten Eigenschaften voneinander unterscheiden, in der uns umgebenden Umgebung materielle Welt relativ klein - etwa hundert. Jede Atomart hat ihr eigenes chemisches Element. Ein chemisches Element ist eine Ansammlung von Atomen mit gleichen oder ähnlichen Eigenschaften.. In der Natur kommen etwa 90 verschiedene chemische Elemente vor. Bisher haben Physiker gelernt, wie man neue Arten von Atomen erzeugt, die es auf der Erde nicht gibt. Solche Atome (und dementsprechend solche chemischen Elemente) werden als künstlich (auf Englisch - vom Menschen geschaffene Elemente) bezeichnet. Bisher wurden mehr als zwei Dutzend künstlich gewonnene Elemente synthetisiert.

Jedes Element hat einen lateinischen Namen und ein aus einem oder zwei Buchstaben bestehendes Symbol. In der russischsprachigen chemischen Literatur gibt es keine klaren Regeln für die Aussprache der Symbole chemischer Elemente. Einige sprechen es so aus: Sie nennen das Element auf Russisch (Symbole für Natrium, Magnesium usw.), andere – in lateinischen Buchstaben (Symbole für Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel), andere – wie der Name des Elements auf Lateinisch klingt ( Eisen, Silber, Gold, Quecksilber). Es ist üblich, das Symbol des Wasserstoffelements H auf die gleiche Weise auszusprechen, wie dieser Buchstabe im Französischen ausgesprochen wird.

Vergleich die wichtigsten Eigenschaften chemische Elemente und einfache Stoffe sind in der folgenden Tabelle aufgeführt. Mehrere einfache Substanzen können einem Element (das Phänomen der Allotropie: Kohlenstoff, Sauerstoff usw.) oder möglicherweise einem (Argon und andere Inertgase) entsprechen.

Alles, was uns umgibt, hat seine eigene physikalische und chemische Natur. Wie nennt man einen Stoff und welche Arten davon gibt es? Es handelt sich um eine physikalische Substanz mit einer bestimmten chemischen Zusammensetzung. Im Lateinischen wird das Wort „Substanz“ mit dem Begriff Substantia bezeichnet, der auch häufig von Wissenschaftlern verwendet wird. Was stellt es dar?

Bis heute sind mehr als 20 Millionen verschiedene Substanzen bekannt. In der Luft, im Meer, in Meeren und Flüssen gibt es alle Arten von Gasen – Wasser mit Mineralien und Salzen. Die feste Oberflächenschicht unseres Planeten besteht aus zahlreichen Gesteinen. In jedem lebenden Organismus gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Substanzen.

Allgemeine Konzepte

In der modernen Chemie ein Stoff, unter dessen Definition eine Ruhemasse verstanden wird. Es besteht aus Elementarteilchen oder Quasiteilchen. Ein wesentliches Merkmal jeder Substanz ist ihre Masse. Bei relativ geringen Dichten und Temperaturen kommen in seiner Zusammensetzung in der Regel am häufigsten Elementarteilchen wie Elektronen, Neutronen und Protonen vor. Die beiden letztgenannten bilden Atomkerne. Alle diese Elementarteilchen bilden Substanzen wie Moleküle und Kristalle. Ihre atomare Substanz (Atome) besteht im Wesentlichen aus Elektronen, Protonen und Neutronen.

Aus biologischer Sicht ist „Substanz“ der Begriff der Materie, die das Gewebe aller Organismen bildet. Es ist Teil der Organellen, die in Zellen vorkommen. Im Allgemeinen ist „Substanz“ eine Form der Materie, aus der alle physischen Körper gebildet werden.

Materieeigenschaften

Die Eigenschaften eines Stoffes werden als eine Reihe objektiver Merkmale bezeichnet, die die Individualität bestimmen. Sie ermöglichen es Ihnen, eine Substanz von einer anderen zu unterscheiden. Das charakteristischste körperliche Chemische Eigenschaften Substanzen:

Dichte;

Siede- und Schmelzpunkte;

Thermodynamische Eigenschaften;

Chemische Eigenschaften;

Kristallstrukturwerte.

Alle aufgeführten Parameter sind unveränderliche Konstanten. Da sich alle Stoffe voneinander unterscheiden, weisen sie bestimmte Eigenschaften auf. Was ist mit diesem Begriff gemeint? Die Eigenschaften eines Stoffes sind seine Merkmale, die durch Messung oder Beobachtung bestimmt werden, ohne ihn in einen anderen Stoff umzuwandeln. Die wichtigsten davon sind:

Aggregatzustand;

Farbe und Glanz;

Das Vorhandensein eines Geruchs;

Unlöslichkeit oder Löslichkeit in Wasser;

Schmelz- und Siedepunkt;

Dichte;

elektrische Leitfähigkeit;

Wärmeleitfähigkeit;

Härte;

Zerbrechlichkeit;

Plastik.

Es zeichnet sich auch durch eine physikalische Eigenschaft wie die Form aus. Farbe, Geschmack, Geruch werden visuell und mit Hilfe der Sinne bestimmt. Anhand verschiedener Messungen werden physikalische Parameter wie Dichte, Schmelz- und Siedepunkte, elektrische Leitfähigkeit berechnet. Informationen zu den physikalischen Eigenschaften der meisten Stoffe werden in speziellen Nachschlagewerken präsentiert. Sie hängen vom Aggregatzustand des Stoffes ab. Die Dichte von Wasser, Eis und Dampf ist also völlig unterschiedlich. Sauerstoff ist im gasförmigen Zustand farblos, im flüssigen Zustand jedoch blau. Aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften lassen sich viele Stoffe unterscheiden. Kupfer ist also das einzige Metall, das einen rötlichen Farbton aufweist. Es schmeckt einfach salzig. In den meisten Fällen ist es zur Definition eines Stoffes erforderlich, mehrere seiner bekannten Eigenschaften zu berücksichtigen.

Beziehung von Konzepten

Viele Menschen verwechseln die Begriffe „chemisches Element“, „Atom“ und „einfache Substanz“. Tatsächlich unterscheiden sie sich voneinander. Ein Atom ist also ein konkretes Konzept, da es wirklich existiert. Chemisches Element - abstrakte (kollektive) Definition. In der Natur kommt es nur in Form gebundener oder freier Atome vor. Mit anderen Worten, es handelt sich um eine einfache oder komplexe Substanz. Jedes chemische Element hat sein eigenes Symbol – ein Zeichen (Symbol). In manchen Fällen drückt es auch die Zusammensetzung eines einfachen Stoffes (B, C, Zn) aus. Aber oft bezeichnet dieses Symbol nur ein chemisches Element. Dies wird durch die Sauerstoffformel deutlich. O ist also nur ein chemisches Element und die einfache Substanz Sauerstoff wird durch die Formel O 2 bezeichnet.

Es gibt weitere Unterschiede zwischen diesen Konzepten. Es ist notwendig, zwischen den Merkmalen (Eigenschaften) einfacher Substanzen, bei denen es sich um eine Ansammlung von Partikeln handelt, und einem chemischen Element, bei dem es sich um ein Atom einer bestimmten Art handelt, zu unterscheiden. Auch bei den Namen gibt es einige Unterschiede. Am häufigsten ist die Bezeichnung eines chemischen Elements und einer einfachen Substanz gleich. Es gibt jedoch Ausnahmen von dieser Regel.

Stoffklassifizierung

Was nennt man aus wissenschaftlicher Sicht einen Stoff? Die Zahl der unterschiedlichen Stoffe ist sehr groß. Ein natürlicher Stoff, dessen Definition sich auf seinen natürlichen Ursprung bezieht, kann organisch oder anorganisch sein. Der Mensch hat gelernt, viele Verbindungen künstlich zu synthetisieren. Die Definition von „Stoff“ impliziert die Unterteilung in einfache (Einzel-)Stoffe und Gemische. Die Einstellung zur Klassifizierung hängt davon ab, wie viele davon darin enthalten sind.

Unter der Definition einer einfachen Substanz versteht man ein abstraktes Konzept, das eine Ansammlung von Atomen bedeutet, die nach bestimmten physikalischen und chemischen Gesetzen miteinander verbunden sind. Trotzdem ist die Grenze zwischen ihm und dem Gemisch sehr vage, da einige Stoffe eine variable Zusammensetzung haben. Für sie wird noch nicht einmal die genaue Formel angeboten. Aufgrund der Tatsache, dass für einen einfachen Stoff nur seine endgültige Reinheit erreichbar ist, bleibt dieser Begriff eine Abstraktion. Mit anderen Worten, in jedem von ihnen gibt es eine Mischung chemischer Elemente, in denen eines vorherrscht. Oftmals wirkt sich die Reinheit eines Stoffes direkt auf seine Eigenschaften aus. Im Allgemeinen besteht eine einfache Substanz aus den Atomen eines chemischen Elements. Beispielsweise enthält ein Sauerstoffgasmolekül zwei identische Atome (O 2).

Was ist ein zusammengesetzter Stoff? Eine solche chemische Verbindung umfasst verschiedene Atome, aus denen das Molekül besteht. Es wird manchmal als gemischte chemische Substanz bezeichnet. Komplexe Stoffe sind Gemische, deren Moleküle aus Atomen zweier oder mehrerer Elemente bestehen. So gibt es beispielsweise in einem Wassermolekül ein Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatome (H 2 O). Der Begriff einer komplexen Substanz entspricht einem Molekül, das verschiedene chemische Elemente enthält. Es gibt viel mehr solcher Substanzen als einfache. Sie können natürlich und künstlich sein.

Einfache und teilweise bedingte Konzepte unterscheiden sich in ihren Eigenschaften. So wird beispielsweise Titan erst dann fest, wenn es zu weniger als einem Hundertstel Prozent von Sauerstoffatomen befreit ist. Eine komplexe und einfache Substanz, deren chemische Definition etwas schwer zu verstehen ist, kann aus zwei Arten bestehen: anorganisch und organisch.

anorganische Stoffe

Alle sind anorganisch Chemische Komponenten enthält keinen Kohlenstoff. Zu dieser Gruppe gehören auch einige Stoffe, die dieses Element enthalten (Cyanide, Carbonate, Karbide, Kohlenoxide und mehrere andere Stoffe). Sie haben kein für organische Substanzen charakteristisches Skelett. Dank des Periodensystems von Mendelejew und des Schulchemiekurses kann jeder einen Stoff nach der Formel benennen. Alle sind markiert mit lateinischen Buchstaben. Wie heißt der Stoff in diesem Fall? Alle anorganischen Stoffe werden in folgende Gruppen eingeteilt:

Einfache Stoffe: Metalle (Mg, Na, Ca); Nichtmetalle (P, S); Edelgase (He, Ar, Xe); amphotere Substanzen (Al, Zn, Fe);

Komplex: Salze, Oxide, Säuren, Hydroxide.

organische Substanz

Die Definition organischer Materie ist recht einfach. Zu diesen Stoffen zählen chemische Verbindungen, die Kohlenstoff enthalten. Diese Stoffklasse ist die umfangreichste. Es stimmt, es gibt Ausnahmen von dieser Regel. Zu den organischen Stoffen gehören also nicht: Kohlenoxide, Karbide, Karbonate, Kohlensäure, Cyanide und Thiocyanate.

Die Antwort auf die Frage „Name umfasst ganze Zeile komplexe Zusammenhänge. Dazu gehören: Amine, Amide, Ketone, Anhydride, Aldehyde, Nitrile, Carbonsäuren, Organoschwefelverbindungen, Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ether und Ester, Aminosäuren.

Zu den Hauptklassen biologisch-organischer Substanzen gehören Lipide, Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate. Sie bestehen neben Kohlenstoff aus Wasserstoff, Sauerstoff, Phosphor, Schwefel und Stickstoff. Welche Charaktereigenschaften in organischer Substanz? Ihre Vielfalt und Strukturvielfalt erklärt sich aus den Besonderheiten der Kohlenstoffatome, die in Ketten verbunden starke Bindungen eingehen können. Dadurch entstehen sehr stabile Moleküle. Die Kohlenstoffatome bilden eine Zickzackkette charakteristisches Merkmal organische Substanzen. In diesem Fall beeinflusst die Struktur der Moleküle direkt die chemischen Eigenschaften. Kohlenstoff in organischen Substanzen kann zu offenen und zyklischen (geschlossenen) Ketten verbunden sein.

Aggregatzustände

Die Definition von „Stoff“ in der Chemie gibt keinen detaillierten Überblick über seinen Aggregatzustand. Sie unterscheiden sich in der Rolle, die die Wechselwirkung von Molekülen in ihrer Existenz spielt. Es gibt 3 Materiezustände:

Ein Feststoff, in dem die Moleküle fest miteinander verbunden sind. Es besteht eine starke Anziehung zwischen ihnen. Im festen Zustand können sich die Moleküle eines Stoffes nicht frei bewegen. Sie können nur oszillierende Bewegungen ausführen. Dadurch behalten Feststoffe perfekt ihre Form und ihr Volumen.

Flüssigkeit, in der die Moleküle freier sind und sich von einem Ort zum anderen bewegen können. Dank dieser Eigenschaften kann jede Flüssigkeit die Form eines Gefäßes annehmen und fließen.

Gasförmig, in dem sich die Elementarteilchen der Materie frei und zufällig bewegen. Molekülbindungen sind in diesem Zustand so schwach, dass sie weit voneinander entfernt sein können. Im gasförmigen Zustand ist der Stoff in der Lage, große Volumina zu füllen.

Am Beispiel von Wasser ist der Unterschied zwischen Eis, Flüssigkeit und Dampf sehr einfach zu verstehen. Alle diese Aggregatzustände gehören nicht zu den individuellen Eigenschaften einer chemischen Substanz. Sie entsprechen nur den Existenzzuständen einer Substanz, die von äußeren physikalischen Bedingungen abhängen. Deshalb ist es unmöglich, Wasser eindeutig die Eigenschaft Flüssigkeit zuzuordnen. Da sich die äußeren Bedingungen ändern, ändern sich viele Chemikalien von einem Aggregatzustand in einen anderen übergehen. Während dieses Prozesses werden Zwischentypen (Grenztypen) entdeckt. Der bekannteste davon ist der amorphe Zustand, der als glasig bezeichnet wird. Eine solche Definition von „Substanz“ in der Chemie hängt mit seiner Struktur zusammen (übersetzt aus dem Griechischen amorphos – formlos).

In der Physik wird ein weiterer Aggregatzustand betrachtet, der Plasma genannt wird. Es ist vollständig oder teilweise ionisiert und zeichnet sich durch die gleiche Dichte an negativen und negativen Substanzen aus positive Ladungen. Mit anderen Worten: Plasma ist elektrisch neutral. Dieser Aggregatzustand tritt nur bei extrem hohen Temperaturen auf. Manchmal erreichen sie Tausende von Kelvin. Plasma ist in einigen Eigenschaften das Gegenteil von Gas. Letzteres weist eine geringe elektrische Leitfähigkeit auf. Ein Gas besteht aus einander ähnlichen Teilchen. Sie treffen sich jedoch selten. Plasma hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Es besteht aus Elementarteilchen, die sich in ihrer elektrischen Ladung unterscheiden. Sie interagieren ständig miteinander.

Es gibt auch solche Zwischenzustände der Materie wie ein Polymer (hochelastisch). Im Zusammenhang mit dem Vorhandensein dieser Übergangsformen verwenden Fachleute den Begriff „Phase“ häufig weiter gefasst. Unter bestimmten, ganz anderen als den üblichen Bedingungen gehen manche Stoffe in besondere Zustände über, beispielsweise supraleitend und supraflüssig.

Kristalle

Kristalle sind Feststoffe, die haben natürliche Form regelmäßige Polyeder. Es basiert auf ihrer inneren Struktur und hängt von der Anordnung ihrer Atome, Moleküle und Ionen ab. In der Chemie spricht man von einem Kristallgitter. Eine solche Struktur ist für jeden Stoff individuell und daher einer der wichtigsten physikalisch-chemischen Parameter.

Die Abstände zwischen den Teilchen, aus denen die Kristalle bestehen, werden Gitterparameter genannt. Sie werden mit physikalischen Methoden der Strukturanalyse ermittelt. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Feststoffe mehr als eine Form haben Kristallgitter. Solche Strukturen werden polymorphe Modifikationen genannt. Unter den einfachen Substanzen sind rhombische und monokline Formen üblich. Zu diesen Substanzen gehören Graphit, Diamant und Schwefel, bei denen es sich um hexagonale und kubische Modifikationen von Kohlenstoff handelt. Diese Form findet sich auch in komplexen Stoffen wie Quarz, Cristobalit, Tridymit, bei denen es sich um Modifikationen von Siliziumdioxid handelt.

Substanz als Form der Materie

Obwohl die Begriffe „Substanz“ und „Materie“ in ihrer Bedeutung sehr ähnlich sind, sind sie nicht völlig gleichwertig. Dies wird von vielen Wissenschaftlern behauptet. Wenn also der Begriff „Materie“ erwähnt wird, meint er meistens eine raue, träge und tote Realität, die der Herrschaft mechanischer Gesetze unterliegt. Die Definition von „Substanz“ wird eher als Material verstanden, das aufgrund seiner Form die Vorstellung von Lebenstauglichkeit und Form hervorruft.

Heutzutage betrachten Wissenschaftler Materie als eine objektive Realität, die im Raum existiert und sich in der Zeit verändert. Es kann in zwei Formen dargestellt werden:

Der erste hat einen Wellencharakter. Es beinhaltet Schwerelosigkeit, Durchlässigkeit, Kontinuität. Es kann sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen.

Die zweite ist korpuskulär und hat eine Ruhemasse. Es besteht aus Elementarteilchen, die sich in ihrer Lokalisierung unterscheiden. Es ist kaum durchlässig oder undurchdringlich und kann sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

Die erste Form der Existenz von Materie wird Feld genannt, die zweite Substanz. Sie haben viele Gemeinsamkeiten, denn auch Elektronen haben die Eigenschaften eines Teilchens und einer Welle. Sie erscheinen auf der Ebene des Mikrokosmos. Deshalb ist die Einteilung in Feld und Substanz sehr praktisch.

Einheit von Materie und Feld

Wissenschaftler haben seit langem festgestellt, dass seine Individualität und Abgrenzung umso schärfer zum Ausdruck kommt, je massiver und größer das Elementarteilchen der Materie ist. Gleichzeitig wird der von Kontinuität geprägte Kontrast zwischen Materie und Feld deutlicher sichtbar. Je kleiner die Elementarteilchen eines Stoffes sind, desto kleiner ist seine Masse. In diesem Fall wird es schwieriger, es mit dem Feld zu vergleichen. In verschiedenen Mikrowellen verliert es im Allgemeinen seine Bedeutung, da verschiedene Elementarteilchen Quanten sind, die durch die Zustände verschiedener Felder (elektromagnetisch – Photonen, nuklear – Mesonen) angeregt werden.

Die Einheit von Materie und Feld und das Fehlen einer klaren Grenze zwischen ihnen drückt sich darin aus, dass unter bestimmten Bedingungen Teilchen aufgrund des Feldes entstehen und in anderen Fällen umgekehrt. gutes Beispiel Hierzu kann ein Phänomen wie die Vernichtung (das Phänomen der Umwandlung von Elementarteilchen) beitragen. Jeder materielle Körper ist ein stabiles Ganzes, das durch die Verbindung seiner Elemente durch Felder möglich ist.

Basierend auf den grundlegenden Bestimmungen der Atom- und Molekültheorie ist es möglich, Definitionen zu geben einfache und komplexe Angelegenheit.

einfache Substanzen Als Stoffe werden Stoffe bezeichnet, die aus Atomen eines chemischen Elements aufgebaut sind.

Zum Beispiel:

O 2 , N 2 , S 8 .

komplexe Substanzensogenannte Stoffe, die aus Atomen verschiedener chemischer Elemente bestehen.

Zum Beispiel:

H 2 O, H 2 SO 4, CuCl 2.

Es ist zu beachten, dass ein so komplexer Stoff wie beispielsweise Wasser H 2 O nicht aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht (dies sind die Namen einfacher Stoffe – Wasserstoff – H 2 und Sauerstoff – O 2), sondern aus Atome des Elements Wasserstoff - H und Atome des Elements Sauerstoff - O.

Einige chemische Elemente sind in der Lage, mehrere einfache Stoffe zu bilden, die sich in Struktur und Eigenschaften voneinander unterscheiden. Derzeit sind mehr als 400 einfache Substanzen bekannt. Das Element Kohlenstoff bildet also einfache Stoffe: Graphit, Diamant, Carbin und Fulleren. Bei der Verbrennung jedes dieser Stoffe entsteht lediglich Kohlenmonoxid (IV) CO 2. Dies bestätigt, dass diese einfachen Substanzen aus Atomen desselben Elements bestehen. MIT Kohlenstoff.

Das Phänomen, bei dem dasselbe Element mehrere einfache Stoffe bilden kann, nennt man Allotropie, und die daraus resultierenden einfachen Substanzen - allotrope Modifikationen.

Ein Beispiel für allotrope Modifikationen können einfache Substanzen sein – Sauerstoff UM 2 und Ozon UM 3 , gebildet aus Atomen desselben Elements - Sauerstoff.

Das Phänomen der Allotropie wird aus zwei Gründen verursacht:

 eine unterschiedliche Anzahl von Atomen in einem Molekül, zum Beispiel Sauerstoff O 2 und Ozon O 3,

 unterschiedliche Struktur des Kristallgitters und Bildung verschiedener Kristallformen, beispielsweise Diamant, Graphit, Karabiner und Fulleren.

Charakterisiert die Fähigkeit eines Stoffes, an bestimmten chemischen Reaktionen teilzunehmen Chemische Eigenschaften Substanzen.

Chemische Phänomene (Prozesse) – Dabei handelt es sich um Prozesse, durch die aus einem Stoff andere Stoffe entstehen.

Wenn sich durch den Prozess die chemische Natur des Stoffes nicht ändert, kommen solche Prozesse in Betracht körperlich.

Veränderungen im Aggregatzustand eines Stoffes gelten traditionell als Beispiele für physikalische Prozesse: Schmelzen ionischer Kristalle einiger Salze, Schmelzen von Metallen, Verdampfen von Wasser und anderen Flüssigkeiten usw.

Es ist zu beachten, dass ein solcher Prozess als Auflösung betrachtet wird physikalisch und chemisch, und in dieser Fall Die Grenzen zwischen chemischen und physikalischen Phänomenen sind eher willkürlich.

Es ist üblich zu unterscheiden sauber ( chemisch reine) Stoffe und Mischungen Substanzen.

Reine oder einzelne Substanzen sogenannte Stoffe, die aus Partikeln derselben Art bestehen (die dieselben Struktureinheiten enthalten).

Beispiele sind Silber (enthält nur Silberatome), Schwefelsäure und Kohlenmonoxid (IV) (enthalten nur Moleküle der entsprechenden Stoffe).

Reine Stoffe zeichnen sich durch die Konstanz physikalischer Eigenschaften aus, beispielsweise des Schmelzpunktes ( T pl) und Siedepunkt ( T pennen).

Ein Stoff ist nicht rein, wenn er irgendeine Menge eines oder mehrerer anderer Stoffe enthält – Verunreinigungen.

Entsteht durch die Mischung mehrerer reiner Stoffe ein System, dessen Eigenschaften sich nicht verändert haben und es mit physikalischen Methoden in die ursprünglichen Stoffe zerlegt werden kann, so spricht man von einem solchen System Mischung. Die Erde, Meerwasser, Luft sind Beispiele für unterschiedliche Gemische. Stoffe in einem Gemisch werden genannt Komponenten. Der Gehalt der Komponenten in der Mischung kann in weiten Grenzen schwanken.

Viele Gemische können aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften in Bestandteile – Komponenten – zerlegt werden. Zu den zahlreichen Methoden zur Trennung und Reinigung von Stoffen gehören:

 Filterung,

 Absetzen und anschließendes Dekantieren,

 Trennung mittels Scheidetrichter,

 Zentrifugation,

 Verdunstung

 Kristallisation,

Destillation (einschließlich fraktionierter Destillation),

 Chromatographie,

 Sublimation und andere.

Dabei ist zu beachten, dass es sich in der Praxis nur bedingt um Stoffe handelt, die als „rein“ bezeichnet werden. Die Reinigung von Stoffen ist eine schwierige Aufgabe und es ist praktisch unmöglich, absolut reine Stoffe zu erhalten, die nur Struktureinheiten einer Art enthalten.

Stoffe können aus Atomen gleicher oder verschiedener chemischer Elemente bestehen. Auf dieser Grundlage werden alle Stoffe in einfache und komplexe unterteilt.

Stoffe, die aus Atomen eines chemischen Elements bestehen, werden als einfach bezeichnet. Einfache Stoffe werden entsprechend ihrer Struktur in Metalle (gebildet durch Metallatome: Na, K, Ca, Mg) und Nichtmetalle (gebildet durch Nichtmetallatome H2, N2, O2, Cl2, F2, S, P, Si) unterteilt physikalische und chemische Eigenschaften.

Stoffe, die aus Atomen verschiedener chemischer Elemente bestehen, werden als komplexe Stoffe bezeichnet. Zu den Hauptklassen komplexer anorganischer Stoffe gehören Oxide, Basen, Säuren und Salze.

Oxide sind binäre Verbindungen (Verbindungen aus zwei chemischen Elementen), zu denen das Element Sauerstoff in der Oxidationsstufe -2 gehört.
Oxide werden in basische, amphotere, saure und nicht salzbildende Oxide unterteilt:
1. Basische Oxide werden durch typische Metallatome und Sauerstoffatome gebildet. Zum Beispiel Na2O, CaO, LiO. Sie entsprechen Hydroxiden – Basen.
2. Amphotere Oxide werden durch Übergangsmetallatome und Sauerstoffatome gebildet. Zum Beispiel BeO, ZnO, Al2O3. Sie entsprechen amphoteren Hydroxiden.
3. Säureoxide werden aus Nichtmetallatomen und Sauerstoffatomen gebildet. Zum Beispiel CO2, SiO2, N2O3, NO2, N2O5, P2O3, P2O5, SO2, SO3, Cl2O7 usw. Sie entsprechen Hydroxiden – Säuren.
4. Nicht salzbildende Oxide werden aus Nichtmetallatomen und Sauerstoff gebildet. Zu den nicht salzbildenden Oxiden zählen 4 Oxide: CO, SiO, N2O, NO.

Basen sind Verbindungen, die ein Metall- (oder Ammonium-)Kation und eine oder mehrere Hydroxylgruppen enthalten. Zum Beispiel NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH.
Besonders hervorzuheben sind lösliche Basen, die als Alkalien bezeichnet werden. Dazu gehören Hydroxide von Alkali- und Erdalkalimetallen.
Je nach Anzahl der Hydroxylgruppen werden Basen in ein-, zwei- und dreisaure Basen eingeteilt.

Amphotere Hydroxide werden durch Beryllium-, Zink- oder Aluminiumkationen und Hydroxidanionen gebildet: Be(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3.

Säuren sind Verbindungen, die Wasserstoffkationen und Anionen eines sauren Rests enthalten. Entsprechend der Anzahl der Wasserstoffkationen werden Säuren in ein-, zwei- und dreibasische Säuren unterteilt. Entsprechend der Anwesenheit von Sauerstoff im Säurerückstand werden Säuren in anoxische und sauerstoffhaltige Säuren unterteilt.
HF – Flusssäure (oder Flusssäure).
HCl – Salzsäure (oder Salzsäure).
HBr – Bromwasserstoffsäure
HI – Jodwasserstoffsäure
H2S – Schwefelsäure
HNO3 – Salpetersäure (entspricht dem Säureoxid N2O5)
HNO2 – salpetrige Säure (entspricht dem Säureoxid N2O3)
H2SO4 – Schwefelsäure (entspricht Säureoxid SO3)
H2SO3 – schweflige Säure (entspricht Säureoxid SO2)
H2CO3 – Kohlensäure (entspricht dem sauren Oxid CO2)
H2SiO3 – Kieselsäure (entspricht dem Säureoxid SiO2)
H3PO4 – Phosphorsäure (entspricht dem Säureoxid P2O5).

Salze sind Verbindungen, die ein Metall- (oder Ammonium-)Kation und ein Anion eines Säurerests enthalten.
Je nach Zusammensetzung werden die Säuren unterteilt in:
1. Medium – besteht aus einem Metallkation und einem Säurerest – dies ist das Produkt des vollständigen Ersatzes saurer Wasserstoffatome durch Metall- (oder Ammonium-)Kationen. Zum Beispiel Na2SO4, K3PO4.
Salze der Flusssäure - Fluoride,
Salze der Salzsäure - Chloride,
Salze der Bromwasserstoffsäure - Bromide,
Salze der Jodwasserstoffsäure - Jodide,
Salze der Schwefelsäure - Sulfide,
Salze der Salpetersäure - Nitrate,
Salze der salpetrigen Säure - Nitrite,
Salze der Schwefelsäure - Sulfate,
Salze der schwefligen Säure - Sulfite,
Salze der Kohlensäure - Carbonate,
Kieselsäuresalze - Silikate,
Salze der Phosphorsäure - Phosphate.
2. Saure Salze – bestehen aus einem Metall- (oder Ammonium-)Kation, einem oder mehreren Wasserstoffkationen und einem Anion eines Säurerests – dies ist das Produkt eines unvollständigen Ersatzes saurer Wasserstoffatome durch Metallkationen. Saure Salze können nur zwei- und dreibasige Säuren bilden. Dem Namen des Salzes wird das Präfix hydro- (oder digdro) hinzugefügt. Zum Beispiel NaHSO4 (Natriumhydrogensulfat), KH2PO4 (Kaliumdihydrogenphosphat).
3. Basische Salze – bestehen aus einem Metall- (oder Ammonium-)Kation, einem Hydroxydanion und einem Anion eines Säurerests – dies ist das Produkt eines unvollständigen Ersatzes der Hydroxylgruppen der Base durch Säurereste. Basische Salze können nur Basen mit zwei und drei Säuren bilden. Dem Namen des Salzes wird das Präfix hydroxo- hinzugefügt. Beispielsweise ist (CuOH)2CO3 Kupfer(II)hydroxocarbonat.

Beim Studium des Materials der vorherigen Absätze haben Sie bereits einige Stoffe kennengelernt. So besteht beispielsweise ein Wasserstoffgasmolekül aus zwei Atomen des chemischen Elements Wasserstoff – H + H = H2.

Einfache Stoffe sind Stoffe, die gleichartige Atome enthalten.

Zu den einfachen Stoffen, die Sie kennen, gehören: Sauerstoff, Graphit, Schwefel, Stickstoff, alle Metalle: Eisen, Kupfer, Aluminium, Gold usw. Schwefel besteht ausschließlich aus Atomen des chemischen Elements Schwefel, während Graphit aus Atomen des chemischen Elements Kohlenstoff besteht.

Es ist notwendig, die Konzepte klar zu unterscheiden "Chemisches Element" Und „einfache Substanz“. Diamant und Kohlenstoff sind beispielsweise nicht dasselbe. Kohlenstoff ist ein chemisches Element und Diamant ist eine einfache Substanz, die aus dem chemischen Element Kohlenstoff besteht. In diesem Fall werden ein chemisches Element (Kohlenstoff) und ein einfacher Stoff (Diamant) unterschiedlich bezeichnet. Oft werden ein chemisches Element und eine ihm entsprechende einfache Substanz gleich bezeichnet. Beispielsweise entspricht das Element Sauerstoff einem einfachen Stoff – Sauerstoff.

Unterscheiden Sie, wo fraglichÜber das Element und wo über die Substanz müssen Sie lernen! Wenn man beispielsweise sagt, dass Sauerstoff ein Bestandteil von Wasser ist, sprechen wir vom Element Sauerstoff. Wenn man sagt, dass Sauerstoff ein zum Atmen notwendiges Gas ist, sprechen wir von einer einfachen Substanz, nämlich Sauerstoff.

Einfache Stoffe chemischer Elemente werden in zwei Gruppen eingeteilt - Metalle und Nichtmetalle.

Metalle und Nichtmetalle radikal anders in ihrem physikalische Eigenschaften. Alle Metalle sind unter normalen Bedingungen Feststoffe, mit Ausnahme von Quecksilber – das einzige flüssige Metall. Metalle sind undurchsichtig und haben einen charakteristischen metallischen Glanz. Metalle sind duktil und leiten Wärme und Strom gut.

Nichtmetalle sind einander in ihren physikalischen Eigenschaften nicht ähnlich. Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff sind also Gase, Silizium, Schwefel und Phosphor sind Feststoffe. Das einzige flüssige Nichtmetall, Brom, ist eine braunrote Flüssigkeit.

Wenn wir eine bedingte Linie vom chemischen Element Bor zum chemischen Element Astat ziehen, dann befinden sich in der langen Version des Periodensystems nichtmetallische Elemente über der Linie und darunter - Metall. In der Kurzversion des Periodensystems befinden sich die nichtmetallischen Elemente unterhalb dieser Linie und sowohl die metallischen als auch die nichtmetallischen Elemente darüber. Dies bedeutet, dass es einfacher ist, mithilfe der langen Version des Periodensystems zu bestimmen, ob ein Element metallisch oder nichtmetallisch ist. Diese Aufteilung ist bedingt, da alle Elemente auf die eine oder andere Weise sowohl metallische als auch nichtmetallische Eigenschaften aufweisen, aber in den meisten Fällen trifft eine solche Verteilung zu.

Zusammengesetzte Stoffe und ihre Klassifizierung

Wenn die Zusammensetzung einfacher Substanzen Atome nur einer Art umfasst, ist es leicht zu erraten, dass die Zusammensetzung komplexer Substanzen mehrere Arten verschiedener Atome umfassen wird, mindestens zwei. Ein Beispiel für eine komplexe Substanz ist Wasser, Sie kennen seine chemische Formel - H2O. Wassermoleküle bestehen aus zwei Arten von Atomen: Wasserstoff und Sauerstoff.

Komplexe Substanzen Stoffe, die aus verschiedenen Atomarten bestehen

Machen wir das folgende Experiment. Mischen Sie Schwefel- und Zinkpulver. Wir legen die Mischung auf ein Blech und zünden sie mit einer Holzfackel an. Die Mischung entzündet sich und verbrennt schnell mit heller Flamme. Nach dem Beenden chemische Reaktion Es entstand eine neue Substanz, die Schwefel- und Zinkatome umfasst. Die Eigenschaften dieses Stoffes unterscheiden sich völlig von den Eigenschaften der Originalstoffe Schwefel und Zink.

Komplexe Stoffe werden üblicherweise in zwei Gruppen eingeteilt: Nicht organische Substanz und ihre Derivate sowie organische Substanzen und ihre Derivate. Beispielsweise ist Steinsalz eine anorganische Substanz, während die in Kartoffeln enthaltene Stärke eine organische Substanz ist.

Strukturtypen von Stoffen

Je nach Art der Partikel, aus denen Stoffe bestehen, werden Stoffe in Stoffe eingeteilt molekulare und nichtmolekulare Struktur.

Die Zusammensetzung eines Stoffes kann verschiedene Strukturpartikel umfassen, wie Atome, Moleküle, Ionen. Daher gibt es drei Arten von Stoffen: Stoffe mit atomarer, ionischer und molekularer Struktur. Stoffe unterschiedlicher Struktur haben unterschiedliche Eigenschaften.

Stoffe mit atomarer Struktur

Ein Beispiel für Substanzen atomare Struktur können Stoffe sein, die vom Element Kohlenstoff gebildet werden: Graphit und Diamant. Die Zusammensetzung dieser Stoffe umfasst nur Kohlenstoffatome, die Eigenschaften dieser Stoffe sind jedoch sehr unterschiedlich. Graphit- zerbrechliche, leicht abblätternde Substanz von grauschwarzer Farbe. Diamant- transparent, eines der härtesten Mineralien auf dem Planeten. Warum haben Stoffe, die aus gleichartigen Atomen bestehen, unterschiedliche Eigenschaften? Es kommt auf die Struktur dieser Stoffe an. Kohlenstoffatome in Graphit- und Diamantbindung auf andere Weise. Stoffe mit atomarer Struktur haben hohe Siede- und Schmelzpunkte, sie sind in der Regel wasserunlöslich und nichtflüchtig.

Kristallgitter – ein geometrisches Hilfsbild, das zur Analyse der Struktur eines Kristalls eingeführt wird

Stoffe mit molekularer Struktur

Stoffe mit molekularer Struktur- Dabei handelt es sich fast ausschließlich um Flüssigkeiten und die meisten gasförmigen Stoffe. Es gibt auch kristalline Stoffe, deren Kristallgitter aus Molekülen besteht. Wasser ist eine Substanz mit molekularer Struktur. Auch Eis hat eine molekulare Struktur, verfügt aber im Gegensatz zu flüssigem Wasser über ein Kristallgitter, in dem alle Moleküle streng geordnet sind. Stoffe mit molekularer Struktur haben niedrige Siede- und Schmelzpunkte, sind meist spröde und leiten keinen elektrischen Strom.

Stoffe mit ionischer Struktur

Stoffe mit ionischer Struktur sind feste kristalline Stoffe. Ein Beispiel für eine ionisch zusammengesetzte Substanz ist Speisesalz. Seine chemische Formel ist NaCl. Wie Sie sehen, besteht NaCl aus Ionen Na+ und Cl⎺, wechseln sich an bestimmten Stellen (Knoten) des Kristallgitters ab. Stoffe mit ionischer Struktur haben hohe Schmelz- und Siedepunkte, sind in der Regel spröde, gut wasserlöslich und leiten keinen elektrischen Strom.

Die Begriffe „Atom“, „chemisches Element“ und „einfache Substanz“ sollten nicht verwechselt werden.

• "Atom"- ein konkretes Konzept, da Atome tatsächlich existieren.
• "Chemisches Element" ist ein kollektives, abstraktes Konzept; In der Natur liegt ein chemisches Element in Form freier oder chemisch gebundener Atome vor, also einfacher und komplexer Stoffe.

Die Namen chemischer Elemente und der entsprechenden einfachen Stoffe stimmen in den meisten Fällen überein.

Wenn wir über einen Stoff oder einen Bestandteil einer Mischung sprechen – zum Beispiel einen mit gasförmigem Chlor gefüllten Kolben, eine wässrige Lösung von Brom, nehmen wir ein Stück Phosphor – dann sprechen wir über einen einfachen Stoff. Wenn wir sagen, dass ein Chloratom 17 Elektronen enthält, ein Stoff Phosphor enthält, ein Molekül aus zwei Bromatomen besteht, dann meinen wir ein chemisches Element.

Es ist notwendig, zwischen den Eigenschaften (Merkmale) einer einfachen Substanz (Partikelmengen) und den Eigenschaften (Merkmale) eines chemischen Elements (einem isolierten Atom eines bestimmten Typs) zu unterscheiden, siehe folgende Tabelle:

Verbindungen müssen unterschieden werden von Mischungen, die ebenfalls aus verschiedenen Elementen bestehen.

Das Mengenverhältnis der Bestandteile der Mischung kann variabel sein und die chemischen Verbindungen haben eine konstante Zusammensetzung.

Beispielsweise können Sie einem Glas Tee einen oder mehrere Löffel Zucker und Saccharosemoleküle hinzufügen С12Н22О11 enthält genau 12 Kohlenstoffatome, 22 Wasserstoffatome und 11 Sauerstoffatome.

Somit kann die Zusammensetzung von Verbindungen durch eine beschrieben werden chemische Formel, und die Zusammensetzung Mischung ist nicht.

Die Bestandteile der Mischung behalten ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften. Mischt man beispielsweise Eisenpulver mit Schwefel, so entsteht ein Gemisch aus zwei Stoffen. Sowohl Schwefel als auch Eisen in dieser Mischung behalten ihre Eigenschaften: Eisen wird von einem Magneten angezogen und Schwefel wird nicht von Wasser benetzt und schwimmt auf seiner Oberfläche.

Reagieren Schwefel und Eisen miteinander, entsteht eine neue Verbindung mit der Formel FeS, das weder die Eigenschaften von Eisen noch von Schwefel hat, aber eine Reihe eigener Eigenschaften aufweist. In Verbindung FeS Eisen und Schwefel sind aneinander gebunden und können nicht durch gemischtrennende Methoden getrennt werden.

Somit können Stoffe nach mehreren Parametern klassifiziert werden:

Schlussfolgerungen aus dem Artikel zum Thema Einfache und komplexe Substanzen

• Einfache Substanzen- Stoffe, die Atome der gleichen Art enthalten
• Elemente werden in Metalle und Nichtmetalle unterteilt
• Komplexe Substanzen Stoffe, die aus verschiedenen Atomarten bestehen
• Verbindungen werden unterteilt in organisch und anorganisch
• Es gibt Stoffe atomarer, molekularer und ionischer Struktur, ihre Eigenschaften sind unterschiedlich
• Kristallzelle ist ein geometrisches Hilfsbild, das zur Analyse der Kristallstruktur eingeführt wird