Глава I. Первоначальные химические понятия. § 5. Атомно-молекулярное учение. Химические элементы — с. 34
§ 5. Проверьте свои знания.
1. Дайте определение понятия «химический элемент». Сколько химических элементов и сколько атомов содержится в молекулах кислорода, озона, воды?
Химический элемент — определённый вид атомов.
Молекула кислорода O₂: один химический элемент (кислород), два атома.
Молекула озона O₃: один химический элемент (кислород), три атома.
Молекула воды H₂O: два химических элемента (водород и кислород), три атома (два атома водорода и один атом кислорода).
Молекула кислорода O₂: один химический элемент (кислород), два атома.
Молекула озона O₃: один химический элемент (кислород), три атома.
Молекула воды H₂O: два химических элемента (водород и кислород), три атома (два атома водорода и один атом кислорода).
§ 5. Проверьте свои знания.
2. На какие типы делят вещества по элементному составу?
Приведите по 3—4 примера каждого типа.
По элементному составу вещества делят на простые и сложные.
Простые вещества образованы атомами одного химического элемента: кислород O₂, озон O₃, водород H₂, железо Fe, сера S, азот N₂, алмаз C.
Сложные вещества образованы атомами разных химических элементов: вода H₂O, углекислый газ CO₂, серная кислота H₂SO₄, поваренная соль NaCl.
Простые вещества образованы атомами одного химического элемента: кислород O₂, озон O₃, водород H₂, железо Fe, сера S, азот N₂, алмаз C.
Сложные вещества образованы атомами разных химических элементов: вода H₂O, углекислый газ CO₂, серная кислота H₂SO₄, поваренная соль NaCl.
§ 5. Проверьте свои знания.
3. Дайте определение понятия «аллотропия». Как это явление объясняет многообразие простых веществ?
Аллотропия — способность одного химического элемента образовывать несколько простых веществ (аллотропных видоизменений, или модификаций). Простых веществ (более 400) гораздо больше, чем элементов (около 90), потому что атомы одного элемента соединяются по-разному. Кислород образует O₂ и озон O₃; углерод — алмаз, графит и фуллерен C₆₀; сера — ромбическую и пластическую. Модификации различаются строением и свойствами (кислород — газ без цвета и запаха, озон — голубоватый газ с запахом свежести).
§ 5. Проверьте свои знания.
4. Что такое ион?
Сформулируйте первое положение атомно-молекулярного учения с учётом этого понятия.
Ионы — это положительно или отрицательно заряженные частицы, которые образуются из атомов или групп атомов (например, Na⁺, Cl⁻, SO₄²⁻).
Первое положение атомно-молекулярного учения с учётом ионов: вещества состоят из частиц — молекул, атомов или ионов, которые находятся в непрерывном движении. Вещества молекулярного строения состоят из молекул (вода, углекислый газ); молекулы — мельчайшие частицы вещества, определяющие его химические свойства. Вещества немолекулярного строения состоят из атомов (алмаз, графит) или из ионов (поваренная соль, сода, перманганат калия).
Первое положение атомно-молекулярного учения с учётом ионов: вещества состоят из частиц — молекул, атомов или ионов, которые находятся в непрерывном движении. Вещества молекулярного строения состоят из молекул (вода, углекислый газ); молекулы — мельчайшие частицы вещества, определяющие его химические свойства. Вещества немолекулярного строения состоят из атомов (алмаз, графит) или из ионов (поваренная соль, сода, перманганат калия).
§ 5. Проверьте свои знания.
5. Как можно объяснить тот факт, что известно 118 химических элементов, а природные вещества образованы только 90 элементами?
Из 118 известных элементов в природе встречается только около 90. Остальные элементы получены учёными искусственно с помощью ядерных реакций. Их атомы неустойчивы, быстро распадаются и в природе практически не сохранились. Поэтому природные вещества образованы только примерно 90 элементами.
§ 5. Примените свои знания.
6. Вспомните из курса физики, что такое броуновское движение и диффузия. Объясните, как эти явления доказывают реальность существования молекул и иллюстрируют положения атомно-молекулярного учения.
Броуновское движение — беспорядочное движение мельчайших твёрдых частиц (например, крупинок цветочной пыльцы или частиц туши), взвешенных в жидкости или газе. Диффузия — самопроизвольное перемешивание веществ при соприкосновении, например распространение запаха духов, окрашивание воды каплей чернил или растворение сахара в чае.
Объяснение: молекулы жидкости или газа непрерывно хаотично движутся и со всех сторон ударяют по частице. Удары неодинаковы по силе, поэтому частица дрожит и перемещается — мы видим движение, вызванное невидимыми молекулами. При диффузии молекулы одного вещества проникают между молекулами другого, т. е. вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки. Эти явления подтверждают первое положение атомно-молекулярного учения: вещества состоят из молекул, которые находятся в непрерывном движении.
Объяснение: молекулы жидкости или газа непрерывно хаотично движутся и со всех сторон ударяют по частице. Удары неодинаковы по силе, поэтому частица дрожит и перемещается — мы видим движение, вызванное невидимыми молекулами. При диффузии молекулы одного вещества проникают между молекулами другого, т. е. вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки. Эти явления подтверждают первое положение атомно-молекулярного учения: вещества состоят из молекул, которые находятся в непрерывном движении.
§ 5. Примените свои знания.
7. Объясните многообразие простых и сложных веществ.
Многообразие простых веществ (более 400 при 90 природных элементах) объясняется аллотропией: атомы одного элемента могут образовывать разные молекулы или кристаллы (O₂ и O₃; алмаз, графит, фуллерен; ромбическая и пластическая сера). Многообразие сложных веществ (более 100 миллионов) объясняется тем, что атомы разных элементов соединяются в разных сочетаниях и числах: так из водорода и кислорода получаются H₂O и H₂O₂, из углерода и кислорода — CO и CO₂. Как из 33 букв алфавита составляют десятки тысяч слов, так из атомов 90 элементов образуются миллионы веществ.
§ 5. Используйте дополнительную информацию.
8. Подготовьте сообщение о вкладе М. В. Ломоносова и Дж. Дальтона в становление атомно-молекулярного учения.
Идея атомов возникла у древнегреческих философов Левкиппа и Демокрита (за 400 лет до н. э.), которые назвали мельчайшие неделимые частицы «атомами». В XVII в. Пьер Гассенди ввёл понятие «молекула». В 1741 г. Михаил Васильевич Ломоносов сформулировал основы атомно-молекулярного учения: он считал, что вещества состоят из «корпускул» (молекул), а те — из «элементов» (атомов), частицы находятся в движении, а свойства вещества зависят от их состава и строения. Ломоносов опытным путём показал, что масса веществ при реакциях в закрытом сосуде не изменяется (1756 г.), и обосновал учение о превращениях веществ. Английский учёный Джон Дальтон (1766—1844) развил учение об атомах: ввёл понятие атомной массы, составил первую таблицу относительных атомных масс, предложил знаки для элементов и доказал, что атомы разных элементов различаются массой, а соединения образуются из определённого числа атомов. Труды обоих учёных стали основой современной химии.
Оговорка: даты и подробности приведены в общепринятой форме, при подготовке сообщения их стоит сверить с учебником.
Оговорка: даты и подробности приведены в общепринятой форме, при подготовке сообщения их стоит сверить с учебником.
§ 5. Используйте дополнительную информацию.
9. Подготовьте сообщение о биологической роли озона в сохранении жизни на Земле.
Озон O₃ — аллотропная модификация кислорода: голубоватый газ с запахом свежести. В стратосфере на высоте 20—30 км находится озоновый слой. Он поглощает опасную для живых организмов жёсткую часть ультрафиолетового излучения Солнца. Без озонового слоя это излучение вызывало бы ожоги, рак кожи, болезни глаз, подавляло бы рост растений и фитопланктона и разрушало бы клетки живых организмов. Поэтому озоновый слой называют защитным экраном планеты, и именно он сделал возможным выход жизни из океана на сушу. Озон разрушают некоторые вещества, например фреоны, выбрасываемые из аэрозольных баллонов и холодильников, что привело к образованию «озоновых дыр». В 1987 г. был принят Монреальский протокол, ограничивающий производство веществ, разрушающих озон. Озон ядовит, поэтому у поверхности Земли в большой концентрации он вреден, но его применяют для обеззараживания воды и воздуха.