§6 Сложные вещества. Химические формулы веществ
Сложные вещества
Вам известно, что такие вещества как водород H2, кислород O2, хлор Cl2 относят к простым веществам. |
А вот такие вещества как вода H2O, поваренная соль NaCl относят к сложным веществам. |
Рассмотрим, что такое сложное вещество.
Вещества, состоящие из атомов разных химических элементов, называются сложными или химическими соединениями.
Простое вещество(состоят только из одного вида химических элементов) |
Сложное вещество(состоят из нескольких видов химических элементов) |
\(\mathrm{N_{2}}\) (только азот) | \(\mathrm{N_{2}O_{5}}\) (азот и кислород) |
\(\mathrm{Ca}\) (только кальций) | \(\mathrm{CaSO_{4}}\) (кальций, сера и кислород) |
\(\mathrm{O_{2}}\) (только кислород) | \(\mathrm{K_{2}O}\) (калий и кислород) |
\(\mathrm{Al}\) (только алюминий) | \(\mathrm{LiOH}\) (литий, кислород и водород) |
Сложные вещества делят на две группы:
- органические вещества;
- неорганические вещества.
Основные признаки органических веществ
Главным признаком органических веществ является обязательное наличие атома углерода – С. Часто содержатся атомы водорода – Н, кислорода – O, а также азота – N, фосфора – P, серы – S.
Органические вещества – соединения, содержащие атом (атомы) углерода – С.
Например:
- \(\mathrm{CH_{4}}\) – метан (природный газ),
- \(\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}}\) – сахароза,
- \(\mathrm{C_{6}H_{12}O_{6}}\) – глюкоза,
- \(\mathrm{(NH_{2})_{2}CO}\) – мочевина,
- \(\mathrm{CH_{3}COOH}\) – уксусная кислота, а так же белки, жиры, крахмал и др.
Некоторые факты об органических веществах
- Общее число всех органических веществ превышает 128 млн;
- Почти все органические вещества горючи и легко разлагаются при нагревании;
- Практически все органические вещества имеют молекулярное строение;
- Многие из них содержатся в животных и растительных организмах, откуда и произошло их название;
- Органические вещества входят в состав пищевых продуктов, топлива, лекарств, красителей, самых разнообразных материалов.
Основные признаки неорганических веществ
Неорганические вещества — соединения всех остальных элементов, кроме углерода – С.
Но, есть неорганические вещества, которые содержат углерод. Например:
- \(\mathrm{CO_{2}}\) – углекислый газ,
- \(\mathrm{CO}\) – угарный газ,
- \(\mathrm{H_{2}CO_{3}}\) – угольная кислота,
- \(\mathrm{MeCO_{3}}\) – соли угольной кислоты(см. на наличие СО3):
- \(\mathrm{CaCO_{3}}\) – мел, мрамор, известняк,
- \(\mathrm{NaHCO_{3}}\) – пищевая сода,
- \(\mathrm{Na_{2}CO_{3}}\) – кальцинированная сода и некоторые другие…
модель молекулы углекислого газа (диоксид углерода) CO2 |
Некоторые факты о неорганических веществах
- Известно около 800 тыс. неорганических веществ.
- Большинство их — твердые вещества немолекулярного строения.
- Молекулярного строения: CO2 – углекислый газ, Н2О – вода и др.
- Неорганические вещества входят в состав минералов, почв, горных пород.
Качественный и количественный составы вещества
Каждое вещество характеризуется определенным качественным и количественным составом.
Качественный состав вещества показывает, из атомов каких элементов оно состоит.
Например, вода (H2O) состоит из атомов водорода и кислорода, а метан (CH4) — из атомов углерода и водорода.
Число атомов каждого элемента в составе мельчайшей частицы вещества характеризует его количественный состав.
Например, молекула воды (H2O) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, а молекула метана (CH4) — из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Кроме этого, вещества могут иметь молекулярное и немолекулярное строение:
К сложным молекулярным веществам относятся:
- соединения неметаллов друг с другом (бинарные и многоэлементные): NH3, CO2, H2SO4.
К сложным немолекулярным веществам относятся:
- сплавы и соединения металлов с неметаллами: NaH, Na2SO4, CuCl2, Fe2O3;
- некоторые бинарные соединения неметаллов: SiC, SiO2.
Это интересно
Отклонения от закона постоянства состава для веществ немолекулярного строения были обнаружены академиком Н.С. Курнаковым. По его предложению вещества молекулярного строения, которые подчиняются закону постоянства состава, названы дальтонидами (в память английского ученого Дж. Дальтона), а вещества немолекулярного строения – бертоллидами (в память французского химика К. Бертолле, который предвидел существование таких соединений).
Из сложных веществ различными химическими методами можно получить простые вещества. Например, Сахар при нагревании можно разложить на воду и уголь (углерод). Воду в процессе электролиза можно разложить на водород и кислород. Свойства простых веществ кислорода, водорода и углерода отличаются от свойств сложных веществ сахара и воды.
Свойства сложного вещества не является суммой свойств простых веществ, которые образуются при разложении.
Состав любого вещества в химии выражают в виде химической формулы.
Химическая формула — это условная запись состава вещества с помощью химических символов и индексов.
Качественный состав показывается с помощью символов химических элементов, а количественный — с помощью индексов, которые записываются справа и чуть ниже знака химического элемента.
Индекс — число атомов данного химического элемента в формуле вещества.
Например, химическая формула простого вещества водорода записывается так: Н2 и читается «аш-два».
Химические формулы веществ молекулярного строения
Формулы простых веществ:
- кислорода — \(\mathrm{O_{2}}\) («о-два»),
- озона — \(\mathrm{O_{3}}\) («о-три»),
- серы — \(\mathrm{S_{8}}\) («эс-восемь»).
Формулы молекул сложных веществ также составляются на основе знания их качественного и количественного состава. Например:
- вода — \(\mathrm{H_{2}O}\) («аш-два-о»),
- аммиак — \(\mathrm{NH_{3}}\) («эн-аш-три»),
- серная кислота — \(\mathrm{H_{2}SO_{4}}\) («аш-два-эс-о-четыре»),
- глюкоза — \(\mathrm{C_{6}H_{12}O_{6}}\) («цэ-шесть-аш-двенадцать-о-шесть»).
Химические формулы веществ молекулярного строения (их часто называют молекулярными формулами) показывают состав элементарных частей, т.е. условных «кирпичиков», из которых состоят эти вещества.
Такими элементарными составными частями (элементарными структурными единицами, или просто — структурными единицами) в данном случае являются молекулы.
Химические формулы веществ немолекулярного строения
Химические формулы простых веществ такого типа (например, металлов) записывают просто знаками соответствующих элементов без индексов (или, вернее, с индексом, равным единице, которая не записывается). Так, формула простых веществ:
- железа — \(\mathrm{Fe}\),
- меди — \(\mathrm{Cu}\),
- алюминия — \(\mathrm{Al}\).
Состав сложного вещества немолекулярного строения можно выразить с помощью формулы, которая показывает простейшее соотношение чисел атомов разных химических элементов, образующих это вещество. Например, кварц — Si02 означает, что в кристаллах кварца на один атом кремния приходится два атома кислорода, оксид алюминия — Al203 показывает, что соотношение между числом атомов алюминия и кислорода — 2:3.
- \(\mathrm{Al_{2}(SO_{4})_{3}}\) — («алюминий-два-эс-о-четыре-трижды»),
- \(\mathrm{Mg(NO_{3})_{2}}\) — («магний-эн-о-три-дважды»).
Формулы, которые показывают простейший состав вещества немолекулярного строения, называются формульными единицами (ФЕ).
Формульная единица — группа атомов, которая составляет простейшую химическую формулу вещества немолекулярного строения.
Таким образом, молекула является структурной единицей вещества с молекулярным строением. У веществ немолекулярного строения подобную роль выполняет формульная единица.
В таблице показаны способы записи состава веществ различного типа.
СПОСОБЫ ЗАПИСИ СОСТАВА ВЕЩЕСТВ |
|
ФОРМУЛЬНАЯ ЗАПИСЬ |
СОДЕРЖАНИЕ ЗАПИСИ |
\(\mathrm{H}\) | Один атом водорода |
\(\mathrm{3H}\) | Три атома водорода |
\(\mathrm{H_{2}}\) | Одна молекула водорода |
\(\mathrm{2H_{2}}\) | Две молекулы водорода |
\(\mathrm{H_{2}O}\) | Одна молекула воды (состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода) |
\(\mathrm{Na_{2}SO_{4}}\) | Одна формульная единица вещества немолекулярного типа (простейшее соотношение атомов Na:S:O=2:1:4) |
Сыграй в игру и проверь себя
Подведём итоги
- Вещества, состоящие из атомов разных химических элементов, называются сложными или химическими соединениями.
- Органические вещества – соединения, содержащие атом (атомы) углерода – С. Неорганические вещества — соединения всех остальных элементов, кроме углерода – С.
- Качественный состав показывается с помощью символов химических элементов, а количественный — с помощью индексов, которые записываются справа и чуть ниже знака химического элемента.
- Химическая формула — это условная запись состава вещества с помощью химических символов и индексов.
- Формулы, которые показывают простейший состав вещества немолекулярного строения, называются формульными единицами (ФЕ).