§9. Многообразие веществ. Простые вещества. Металлы и неметаллы

Все богатство окружающего мира вызвано тем, что отдельные атомы способны связываться друг с другом и образовывать простые вещества и входить в состав сложных веществ. Как из небольшого количества букв образуется множество слов, так из небольшого количества атомов образуются миллионы различных веществ. Атомы в обычных условиях не могут долго существовать в одиночку (за исключением элементов инертных газов). Они сочетаются с такими же или иными атомами и образуют множество разнообразных веществ. Все разнообразие веществ определяется тем, в каком соотношении и каким образом атомы соединяются друг с другом.

Химические соединения представляют собой комбинацию из двух и более химических элементов.

Рис. 42. Простые вещества, созданные атомами Карбона: алмаз и графит.

Рис. 43. Простые вещества, созданные атомами елемента Аурум: золотая подвеска, цепочка, монета, колечко.

В зависимости от того, какие элементы входят в состав веществ, вещества делят на простые и сложные.

Схема 1. Классификация веществ

Простые вещества

Молекула кислорода, необходимого для дыхания, состоит из двух атомов кислорода. Формула кислорода – О₂. Газ водород, формула которого Н₂, состоит из двух атомов гидрогена. Золото представляет собой набор атомов того же вида – атомов Аурума. Золото – простое вещество. Графитовые стержни карандашей, уголь, алмаз (формула которых С) – образованы атомами Карбона.

Простые вещества делят на металлы и неметаллы.

К металлам относятся железо, цинк, алюминий, золото, медь, ртуть, серебро, свинец, олово, вольфрам и т.д.

Рис. 44. Образцы металлов.

Металлы как простые вещества, состоят из атомов и обладают рядом общих свойств. Их атомы крепко соединены между собой, поэтому почти все они в обычных условиях находятся в твердом состоянии. Металлы непрозрачны, имеют характерный «металлический» блеск, хорошо производят электрический ток и теплоту, пластичные, ковкие.

Возьмем для примера железо. Это серебристо-белый металл, жесткий, ковкий, упругий, проводит электрический ток, имеет металлический блеск, намагничивается. Многие металлы по физическим свойствам и цвету подобны железу. Однако некоторые металлы могут иметь другой цвет. К примеру, медь красного цвета, золото – желтого. Металл ртуть – жидкий (при обычных условиях), стибий – хрупкий.

К неметаллам относятся фосфор, сера, графит, бром, йод, кислород, водород, кремний и т.д. Неметаллов значительно меньше, чем металлов.

Рис. 45. Образцы неметаллов: красный фосфор, сера, уголь.

Подумай! Почему разделение на металлы и неметаллы условно.

Из двух атомов состоят молекулы простых веществ: Н₂, О₂, N₂, Cl₂, Br₂, J₂, F₂.

Подумай! Можно ли сказать, что элемент Купрум имеет металлический блеск?

Часть неметаллов состоит из атомов, например, алмаз, графит, красный фосфор, инертные газы. Большинство неметаллов состоят из молекул. Они не имеют такого яркого внешнего сходства, как металлы. Неметаллы не имеют «металлического» блеска, плохо проводят электрический ток и теплоту, хрупкие, мягкие, имеют разный цвет, разное агрегатное состояние при нормальных условиях, например, водород – бесцветный газ, бром – бурая жидкость, графит – твердое черное вещество.

Возьмем для примера серу. Это твердое желтое вещество, не имеющее металлического блеска, хрупкое, не проводящее электрического тока, плохо проводящее тепло. Другие неметаллы подобны физическим свойствам серы. Однако среди неметаллов есть и имеющие металлический блеск – кремний, йод. Графит производит электрический ток. Кремний – полупроводник, плавится как и большинство металлов при достаточно высокой температуре (+1420ºС). Среди неметаллов есть жидкости, газы и твердые вещества.

Таким образом, невозможно провести четкие границы между металлами и неметаллами. Несмотря на условность разделения простых веществ на металлы и неметаллы, его считают достаточно удобным.

Химические элементы, от которых происходят металлы, называют металлическими, а образующие неметаллы неметаллическими. Металлических элементов больше, чем неметаллических.

Таблица 4. Названия наиболее распространенных простых веществ и соответствующих химических элементов, их образующих

Названия простых веществ часто совпадают с названиями элементов, которыми они образованы. Следует помнить, что название элемента пишется с заглавной буквы, а название простого вещества – со строчной. Простое вещество цинк (цинковая пластина, кусочек цинка) состоит из атомов элемента Цинка; простое газовое вещество хлор – из атомов элемента Хлора. Иногда название простого вещества и название элементов, образовавших это вещество – разные. Простое вещество медь (медная пластинка и др.) состоит из атомов элемента Купрума; кислород – из атомов элемента Оксигена; водород – из атомов элемента Гидрогена, железо – из атомов элемента Ферума.

Поскольку названия химических элементов часто совпадают с названиями простых веществ, следует различать понятия «химический элемент» и «простое вещество». Нельзя приписывать химическому элементу свойств, характерных для простого вещества.

Таблица 5. Сравнение химического элемента и простого вещества

Итог

• Причиной многообразия веществ является способность атомов соединяться между собой с образованием простых и сложных веществ.
• Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента.
• Характерные свойства простых веществ:

?

1. Почему существует так много веществ?
2. Какие вещества называются простыми?
3. Назовите две группы известных вам обычных веществ.
4. По каким признакам и свойствам можно отличить металл от неметалла, есть ли четкое различие между ними?
5. Чего в природе больше: химических элементов либо простых веществ; простых или сложных веществ? Почему?
6. Сколько видов атомов может входить в состав обычного вещества?
7. Чем, по вашему мнению, металлы отличаются от неметаллов?
8. Почему вещества делят на простые и сложные?

Любознательным

• Уже в VIII веке до нашей эры люди умели выплавлять и обрабатывать металлы. Расплавленному металлу можно придать любую форму. Большинство твёрдых металлов отличается прочностью и именно поэтому из них изготавливают строительную арматуру, детали двигателей, где им приходится выдерживать высокие нагрузки.

Издения из металов.

• Металлы, даже самые крепкие, иногда ломаются. Разрушение металлических деталей происходит из-за постоянной нагрузки. Это явление называют «утомлением металлов». Вот почему автомобили, станки, самолеты регулярно проходят техосмотр, позволяющий выявить признаки усталости металла и предотвратить возможные поломки.

• Самым эластичным металлом является золото. Из 1 г золота можно вытащить проволоку длиной до трех километров, она в 10 раз тоньше волоса. Золото прокатывают в листы толщиной 8·10^–5 мм.

Пов'язані публікації:

§10. Сложные вещества §1. Общая характеристика неметаллических элементов §7. Химические элементы §5. Чистые вещества и смеси §4. Вещества, материалы §6. Атомы, молекулы, ионы