1.2. Химические элементы и химические соединения
Химический элемент21 – вид (совокупность22) атомов с одинако-вым зарядом ядер (элемент как абстрактное понятие).
Понятие "химический элемент" нельзя отождествлять с понятием "простое вещество".
Простое вещество характеризуется определённой плотностью, растворимостью, температурами плавления и кипения. Эти свойства относятся к совокупности атомов, и для разных простых веществ они различны (например, кислород О2 и озон О3).
Свойства элемента относятся к его отдельным атомам, которые характеризуются определённым положительным зарядом ядра (порядковым номером в периодической системе Д.И. Менделеева), степенью окисления, изотопным составом и др.
Названия химических элементов совпадают с названиями соответствующих им простых веществ, за исключением углерода (графит, алмаз).
Символ химического элемента – химический знак для обозначения химического элемента; применяется как на микро-, так и на макроуровне организации вещества.
Символ химического элемента означает: |
Fe |
– химический элемент – атом химического элемента – простое вещество |
Химический элемент железо Один атом железа Вещество железо |
Написание символа химического элемента |
Атом хлора |
Хлорид-ион |
Без указания валентных электронов атома или иона |
Cl |
Сl– |
С указанием спаренных и неспаренных валентных электронов атома или иона |
|
|
С указанием неспаренных электронов валентными штрихами (для атомов) |
Cl– |
– |
Порядковый номер химического элемента Z – число, обозначающее номер элемента в периодической системе Д.И. Менделеева.
Для электрически нейтрального атома:
Порядковый номер элемента |
= |
Заряд атомного ядра |
= |
Число протонов |
= |
Число электронов |
Молекула23 – это способная к самостоятельному существованию, нейтральная по заряду наименьшая совокупность атомов, связанных вследствие химического взаимодействия в определённом порядке (то есть обладающая определённой структурой), не имеющая, как правило, неспаренных электронов.
Классическая теория химического строения рассматривает молекулу как стабильную наименьшую частицу вещества, определяющую его основные свойства (по массе и размерам) и образованную из химически связанных друг с другом атомов одного или разных элементов.
В формулировке понятия молекулы не указан такой признак, как свойства, поскольку они зависят от внешних условий, растворителя, агрегатного состояния, хотя совокупность свойств позволяет отличить одну молекулу от других, в том числе от молекул того же состава.
Число атомов в молекуле составляет от двух (Н2, Cl2, HCl) до сотен и тысяч (некоторые витамины, гормоны, белки).
Атомы благородных газов часто называют одноатомными молекулами, хотя строго говоря, они ими не являются.
Если молекула состоит из тысяч и более повторяющихся единиц (одинаковых или близких по строению групп атомов), то её называют макромолекулой.
Ионы24 – положительно или отрицательно заряженные частицы, свободно передвигающиеся в растворе или в расплаве.
Ионы возникают из атомов, молекул и радикалов в результате присоединения или отдачи валентных электронов. Существуют в кристаллических решётках и расплавах ионных веществ. По составу разделяются на простые и сложные ионы.
Анион25 – отрицательный ион.
Cl– хлорид-ион |
СН3СОО– ацетат-ион |
SО42– сульфат-ион |
ОН– гидроксид-ион |
Простой анион – отрицательно заряженный атом |
Сложные анионы (молекулярные) |
||
Катион – положительный ион.
Nа+ катион натрия |
Сu2+ катион меди(II) |
NН4+ катион аммония |
Простые катионы – положительно заряженные атомы |
Сложный катион (молекулярный) |
|
Радикал26 – атом, молекула или ион, имеющий неспаренный электрон.
Например: атомные радикалы Н· и Сl· ; молекулярные радикалы ·NО2, О2 (·О–О· – бирадикал); атомные ион-радикалы Сu2+ (3d9), V2+ (3d3).
Тело – ограниченная макроскопическая область пространства, заполненная частицами; предмет изучения в физике. Тела состоят из веществ и имеют массу и объём.
Твёрдые тела: кубики из латуни, кристаллы сахара или соли.
Жидкие тела (жидкости): вода в стакане, нефть в цистерне.
Газообразные тела (газы): воздух в воздушном шаре, углекислый газ в баллоне.
Вещество – множество частиц, таких как атомы, катионы и анионы, молекулы, их различные комбинации, которые находятся друг с другом во взаимодействии.
Любое вещество характеризуется определённым составом (природой и числом атомов в его молекуле), строением (пространственным расположением атомов в молекуле) и определёнными физическими и химическими свойствами.
Агрегатные состояния вещества: твёрдое, жидкое, газообразное, а также плазменное.
Любое вещество обладает макроскопическими свойствами, которые отличают его от микроскопических структурных единиц, создающих это вещество (агрегатное состояние, плотность, твёрдость, температура плавления, температура кипения), и которые не аддитивны, то есть не являются суммой свойств составляющих их частиц.