Развитие в науке представлений о простом и сложном веществе. Химические элементы. Символы химических элементов.

1. Результаты опытов по разложению вещества

Вам уже зна­ко­мо имя ан­глий­ско­го ис­сле­до­ва­те­ля Р. Бойля. Имен­но он пред­ло­жил опыты по опре­де­ле­нию со­ста­ва ве­ществ. Рас­смот­рим суть таких опы­тов.

Чтобы уста­но­вить со­став ве­ще­ства (про­ана­ли­зи­ро­вать ве­ще­ство) часто ис­поль­зу­ют ре­ак­цию раз­ло­же­ния, в ре­зуль­та­те ко­то­рой из од­но­го ис­ход­но­го ве­ще­ства по­лу­ча­ет­ся несколь­ко про­дук­тов ре­ак­ции.

ОПЫТ 1. Раз­ло­же­ние са­ха­ра при на­гре­ва­нии.

По­ме­стим в про­бир­ку несколь­ко кру­пи­нок са­ха­ра и на­гре­ем ее в пла­ме­ни спир­тов­ки. В ре­зуль­та­те про­ка­ли­ва­ния на стен­ках про­бир­ки по­яв­ля­ют­ся ка­пель­ки про­зрач­ной жид­ко­сти, а на месте кру­пи­нок са­ха­ра об­ра­зу­ет­ся ве­ще­ство чер­но­го цвета (Рис. 1). Если про­дол­жать на­гре­ва­ние и даль­ше, то с чер­ным ве­ще­ством ни­че­го не про­ис­хо­дит. Это ве­ще­ство – сажа (уголь). Его нель­зя раз­ло­жить ни при каких усло­ви­ях.

Про­зрач­ная жид­кость на стен­ках про­бир­ки - это вода. Воду можно раз­ло­жить на два ве­ще­ства с по­мо­щью элек­три­че­ско­го тока.

Раз­ло­же­ние са­ха­ра при на­гре­ва­нии

Рис. 1. Раз­ло­же­ние са­ха­ра при на­гре­ва­нии

 

2. Простые и сложные вещества

ОПЫТ 2. Раз­ло­же­ние воды.

За­пол­ним водой элек­тро­ли­зер. На элек­тро­ды на­де­ва­ем про­бир­ки, за­пол­нен­ные водой. При про­пус­ка­нии элек­три­че­ско­го тока через воду на элек­тро­дах нач­нут вы­де­лять­ся газы, ко­то­рые вы­тес­нят воду из про­би­рок. Газы по­лу­чат­ся чи­сты­ми, по­то­му что воз­ду­ха в про­бир­ках, за­пол­нен­ных водой, нет.

Раз­ло­же­ние воды под дей­стви­ем элек­три­че­ско­го тока

Рис. 2. Раз­ло­же­ние воды под дей­стви­ем элек­три­че­ско­го тока

Итак, при раз­ло­же­нии са­ха­ра об­ра­зу­ет­ся два ве­ще­ства – вода и сажа (или уголь). Сажа не под­вер­га­ет­ся даль­ней­ше­му раз­ло­же­нию. Вода же раз­ла­га­ет­ся на во­до­род и кис­ло­род. Во­до­род и кис­ло­род даль­ше не раз­ла­га­ют­ся.

Ре­зуль­та­ты опы­тов по раз­ло­же­нию са­ха­ра и воды

Рис. 3. Ре­зуль­та­ты опы­тов по раз­ло­же­нию са­ха­ра и воды

За мно­гие годы ис­сле­до­ва­ний уче­ные об­на­ру­жи­ли нема­ло ве­ществ, ко­то­рые не под­вер­га­ют­ся раз­ло­же­нию ни при каких усло­ви­ях. Это сажа, же­ле­зо, сера, медь, кис­ло­род, во­до­род и дру­гие. Ве­ще­ства, ко­то­рые не уда­ва­лось раз­ло­жить, стали на­зы­вать про­сты­ми ве­ще­ства­ми. Если ве­ще­ство уда­ва­лось раз­ло­жить, его счи­та­ли слож­ным ве­ще­ством.

Дол­гое время к про­стым ве­ще­ствам от­но­си­ли и воду, по­то­му что не могли по­до­брать усло­вия ее раз­ло­же­ния. Оши­боч­но также про­сты­ми счи­та­ли кварц и ко­рунд. В со­став ми­не­ра­ла квар­ца вхо­дят атомы крем­ния и кис­ло­ро­да. А ко­рунд, от­ли­ча­ю­щий­ся боль­шой твер­до­стью, со­дер­жит атомы алю­ми­ния и кис­ло­ро­да.

По мне­нию Р. Бойля, про­стое ве­ще­ство от­то­го нель­зя раз­ло­жить, что оно со­сто­ит из от­лич­но­го от дру­гих эле­мен­та. Что же такое хи­ми­че­ский эле­мент?

3. Химический элемент

Хи­ми­че­ский эле­мент – это раз­но­вид­ность ато­мов.

Тогда сфор­му­ли­ру­ем опре­де­ле­ния про­сто­го и слож­но­го ве­ществ.

Про­стое ве­ще­ство со­сто­ит из од­но­го хи­ми­че­ско­го эле­мен­та (из ато­мов од­но­го вида).

Слож­ное ве­ще­ство со­сто­ит из раз­лич­ных хи­ми­че­ских эле­мен­тов (из ато­мов раз­ных видов).

Важно от­ме­тить, что из од­но­го про­сто­го ве­ще­ства нель­зя в ходе хи­ми­че­ской ре­ак­ции по­лу­чить  ве­ще­ство, об­ра­зо­ван­ное дру­гим хи­ми­че­ским эле­мен­том, т.к. в ходе хи­ми­че­ских ре­ак­ций атомы не из­ме­ня­ют­ся.

Про­ил­лю­стри­ру­ем дан­ные опре­де­ле­ния. Мо­ле­ку­ла во­до­ро­да со­сто­ит из двух ато­мов од­но­го хи­ми­че­ско­го эле­мен­та, тоже на­зы­ва­е­мо­го во­до­ро­дом. Мо­ле­ку­ла кис­ло­ро­да тоже со­сто­ит из двух ато­мов од­но­го хи­ми­че­ско­го эле­мен­та, на­зы­ва­е­мо­го кис­ло­ро­дом. Сажа со­сто­ит толь­ко из ато­мов уг­ле­ро­да. Мо­ле­ку­ла воды со­сто­ит из двух ато­мов во­до­ро­да и од­но­го атома кис­ло­ро­да, т.е. вклю­ча­ет в себя два раз­лич­ных хи­ми­че­ских эле­мен­та.

Мо­де­ли стро­е­ния неко­то­рых ве­ществ

Рис. 4. Мо­де­ли стро­е­ния неко­то­рых ве­ществ

На­зва­ния мно­гих хи­ми­че­ских эле­мен­тов не от­ли­ча­ют­ся от на­зва­ний про­стых ве­ществ, об­ра­зо­ван­ных этими эле­мен­та­ми. На­при­мер, про­стое ве­ще­ство во­до­род со­сто­ит из хи­ми­че­ско­го эле­мен­та во­до­ро­да. Про­стое ве­ще­ство кис­ло­род  со­сто­ит из хи­ми­че­ско­го эле­мен­та кис­ло­ро­да. Про­стое ве­ще­ство же­ле­зо со­сто­ит из ато­мов же­ле­за. По­это­му очень важно на­учить­ся раз­ли­чать по­ня­тия «про­стое ве­ще­ство» и «хи­ми­че­ский эле­мент».

При­ве­дем при­ме­ры двух вы­ска­зы­ва­ний о кис­ло­ро­де, в одном из ко­то­рых речь идет о хи­ми­че­ском эле­мен­те, а в дру­гом – о про­стом ве­ще­стве.

Пер­вое: «Рыбы дышат кис­ло­ро­дом, рас­тво­рен­ным в воде.» Вто­рое: «В со­став мо­ле­ку­лы воды вхо­дит кис­ло­род.» Го­во­ря о кис­ло­ро­де, ко­то­рый рас­тво­рен в воде, мы имеем в виду ве­ще­ство, для ко­то­ро­го ха­рак­тер­ны опре­де­лен­ные свой­ства – на­при­мер, рас­тво­ри­мость в воде.Кис­ло­род, вхо­дя­щий в со­став мо­ле­ку­лы воды, - это хи­ми­че­ский эле­мент. Т.е мы можем ска­зать, что атом кис­ло­ро­да вхо­дит в со­став мо­ле­ку­лы воды.

Есть хи­ми­че­ские эле­мен­ты, ко­то­рые об­ра­зу­ют несколь­ко раз­лич­ных про­стых ве­ществ. На­при­мер, хи­ми­че­ский эле­мент уг­ле­род об­ра­зу­ет гра­фит (тоже, что и сажа, уголь) и алмаз. Гра­фит – нетвер­дое ве­ще­ство се­ро­го цвета с ме­тал­ли­че­ским блес­ком. Из него де­ла­ют стерж­ни про­стых ка­ран­да­шей.

Алмаз - ми­не­рал, име­ю­щий самую боль­шую твер­дость.  Огра­нен­ный алмаз на­зы­ва­ют брил­ли­ан­том. Несмот­ря на то, что эти про­стые ве­ще­ства со­сто­ят толь­ко из ато­мов уг­ле­ро­да, они очень раз­ли­ча­ют­ся по свой­ствам.

4. Аллотропия

Свой­ство хи­ми­че­ско­го эле­мен­та, об­ра­зо­вы­вать несколь­ко про­стых ве­ществ, на­зы­ва­ют ал­ло­тро­пи­ей. А про­стые ве­ще­ства, об­ра­зо­ван­ные одним хи­ми­че­ским эле­мен­том, на­зы­ва­ют ал­ло­тро­пи­че­ски­ми мо­ди­фи­ка­ци­я­ми. 

Последнее изменение: Суббота, 14 Октябрь 2017, 02:19