У загальнення знань з хімії
Вивчаючи хімію, ви переконалися, що ми живемо у світі речовин, кількість яких визначити неможливо.
Матеріал цього розділу допоможе вам систематизувати отримані знання щодо класифікації та будови речовин, їх перетворень. Ви зможете краще зрозуміти роль хімії та суміжних наук у пізнанні та збереженні навколишнього середовища.
Матеріал параграфа допоможе вам:
систематизувати свої знання з класифікації речовин;
закріпити уявлення про будову простих і складних речовин;
узагальнити матеріал про типи хімічних реакцій.
Класифікація речовин. Ви знаєте, що речовини поділяють на прості та складні. Кожна проста речовина утворена одним хімічним елементом, а складна речовина (або хімічна сполука) — щонайменше двома елементами.
За низкою характерних властивостей серед простих речовин розрізняють метали і неметали. Існують також прості речовини, які за одними властивостями нагадують метали, а за іншими — неметали.
Які властивості, що притаманні металам, виявляє неметал графіт?
Деякі елементи утворюють по кілька простих речовин, зокрема Оксиген — кисень О2 і озон О3, Карбон — графіт, алмаз (обидві речовини позначають символом С), Фосфор — білий фосфор, червоний фосфор (хімічні формули — Р4 і Р відповідно).
Складні речовини поділяють на неорганічні та органічні (сполуки Карбону).
Вам відомі найважливіші класи неорганічних сполук — оксиди, основи, кислоти, амфотерні гідроксиди, солі. На класи поділяють також органічні речовини. Багато сполук належить до класу вуглеводнів; серед них — метан і його гомологи, етилен, ацетилен. Етанол і гліцерин — представники класу спиртів, оцтова кислота — сполука класу карбонових кислот, глюкоза і сахароза — вуглеводи.
Важливими класами органічних сполук є жири, білки. У старшій школі ви дізнаєтесь про органічні речовини інших класів.
Зважаючи на якісний склад органічних сполук, розрізняють оксигеновмісні, нітроге-новмісні, галогеновмісні та інші сполуки. До оксигеновмісних органічних сполук належать, наприклад, спирти, карбонові кислоти, а до нітрогеновмісних — амінокислоти, білки (схема 4).
Назвіть класи речовин, які об’єднують лише сполуки, утворені двома елементами.
Будова речовин. Вам відомо, що прості речовини складаються з атомів або молекул.
Схема 4
Класифікація речовин
Атомну будову мають графіт, алмаз, силіцій, інертні гази, метали, а молекулярну — водень, кисень, озон, білий фосфор, сірка тощо.
Будова складних речовин різноманітніша. Основні та амфотерні оксиди, основи та солі є йонними речовинами, кислотні оксиди і кислоти складаються з молекул, а сполуки металічних елементів з Карбоном, Нітрогеном, Фосфором — з атомів або йонів.
Більшість органічних речовин має молекулярну будову, а солі карбонових кислот, деякі нітрогеновмісні сполуки містять йони.
Якими частинками утворені азот, аргон, гліцерин, калій бромід, карбон(ГУ) оксид, силіцій(ГУ) оксид?
Існують речовини (серед них — червоний фосфор, поліетилен, целюлоза, білки), молекули яких побудовані з багатьох тисяч однакових атомів або груп різних атомів, сполучених між собою ковалентним зв’язком. Це — високомолекулярні речовини. Якщо групи атомів у таких молекулах мають однакову будову (як, наприклад, у поліетилені), то сполуку називають полімером.
Хімічний зв’язок у речовинах. Будову речовини визначає тип хімічного зв’язку, який реалізується в ній (схема 5).
Схема 5
Хімічний зв’язок у речовинах
Йонний зв’язок утворюється між протилежно зарядженими йонами внаслідок їхньої електростатичної взаємодії (взаємного притягання). Він існує в основних і амфотерних оксидах, основах, солях.
Ковалентний зв’язок виникає між атомами під час утворення спільних електронних пар. Зв’язок цього типу наявний у будь-якій молекулі, а також у складних йонах (OH-, CO|-, PO4-, СН3СОО- тощо).
Ковалентний зв’язок буває полярним і неполярним. Полярний зв’язок реалізується між атомами елементів із різною електронега-тивністю, а неполярний — між однаковими атомами або атомами елементів з однаковою електронегативністю.
В основах, а також солях, утворених як мінімум трьома елементами, найменші частинки речовин з’єднані хімічними зв’язками двох типів. Натрій гідроксид, кальцій сульфат містять йонні зв’язки (між йонами Na+ і OH-, Ca2+ і SO4) і ковалентні зв’язки (між атомами Оксигену та Гідрогену в гідроксид-іоні, між атомом Сульфуру й атомами Оксигену в суль-фат-іоні).
Необхідною умовою для утворення водневих зв’язків є наявність у молекулах речовини атомів Гідрогену, сполучених з атомами Флуору, Оксигену, Нітрогену — елементів із високою електронегативністю. Цим типом зв’язку сполучаються як однакові молекули, так і різні (наприклад, молекули води і спирту, води й оцтової кислоти). Отже, водневі зв’язки існують не лише в речовинах, а й у водних розчинах. У старших класах ви дізнаєтеся, що такі зв’язки виникають у молекулі білка; внаслідок цього вона набуває певної форми.
Укажіть типи хімічного зв’язку в речовинах із такими назвами: вода, літій оксид, етан, кисень.
У металах реалізується металічний зв’язок. Він зумовлений наявністю в них електронів, здатних вільно рухатися в усьому об’ємі речовини.
Класифікація хімічних реакцій. Майже всі речовини можуть зазнавати хімічних перетворень, які залежать від природи речовин, зовнішніх умов, інших чинників.
Вам відомо, що хімічні реакції розрізняють:
• за кількістю та складом реагентів і продуктів (реакції сполучення, заміщення, розкладу, обміну);
• за тепловим ефектом (екзотермічні та ендотермічні реакції);
• за напрямом перебігу (оборотні й необоротні реакції).
Крім того, виокремлюють окисно-відновні реакції (в таких перетвореннях елементи, наявні в реагентах, змінюють ступені окис-нення), каталітичні реакції (у них використовують каталізатори), реакції полімеризації тощо.
Реакції сполучення відбуваються між простими речовинами, оксидами різних типів, при утворенні кристалогідратів.
Хімічні перетворення за участю металів і хлоридної, розбавленої сульфатної, оцтової та деяких інших кислот, а також розчинів солей належать до реакцій заміщення. Водночас ці реакції є окисно-відновними, оскільки під час їх перебігу змінюються ступені окиснення елементів.
Реакції розкладу характерні як для неорганічних сполук (гідроксидів, оксигеновмісних кислот, деяких їхніх солей), так і для органічних; ці хімічні перетворення здійснюють при нагріванні.
Напишіть рівняння реакції розкладу, в якій елементи змінюють ступені окиснення.
Реакції обміну відбуваються в розчинах між солями і лугами, кислотами або іншими солями. Деякі з них отримали спеціальні назви. Реакція нейтралізації — це реакція між основою і кислотою. За допомогою так званих якісних реакцій виявляють певні йони в розчині.
Хімічні перетворення речовин супроводжуються тепловими ефектами. Ендотермічні реакції відбуваються з поглинанням теплоти (серед них — багато реакцій розкладу), а під час екзотермічних реакцій теплота виділяється (це реакції горіння простих і складних речовин, реакції між лугами і кислотами та ін.).
Хімічні реакції відрізняються одна від одної за швидкістю перебігу. Якщо реакції обміну між електролітами в розчині відбуваються миттєво, реакції горіння різних речовин — протягом певного часу, то багато хімічних перетворень у природі — надзвичайно повільно.
ВИСНОВКИ
Існують різні класифікації речовин. Усі речовини поділяють на прості й складні (хімічні сполуки), а також на неорганічні та органічні.
Серед неорганічних сполук виділяють такі найважливіші класи: оксиди, основи, амфотерні гідроксиди, кислоти, солі, а серед органічних сполук — вуглеводні, спирти, карбонові кислоти, вуглеводи, жири, білки.
У неорганічних та органічних речовинах реалізується йонний, ковалентний, водневий зв’язок, а в металах — металічний зв’язок.
Класифікацію хімічних реакцій здійснюють, зважаючи на кількість реагентів і продуктів, їх склад, напрямок перебігу, тепловий ефект, інші особливості.
248. Які сполуки Карбону не зараховують до органічних сполук?
249. Знайдіть відповідність:
Назва сполуки
1) літій гідроксид;
2) хром(ІІІ) гідроксид;
3) етан;
4) етанол;
5) глюкоза;
Клас сполук
а) основи;
б) вуглеводні;
в) спирти;
г) амфотерні гідроксиди;
ґ) вуглеводи.
250. Неорганічні сполуки якого класу:
а) подібні за складом, але різняться за хімічними властивостями;
б) подібні за хімічними властивостями, але різняться за складом?
251. Назвіть класи неорганічних сполук, кожний з яких об'єднує лише сполуки, утворені трьома елементами.
252. Напишіть формули кількох сполук, кожна з яких утворена чотирма хімічними елементами.
253. Яких сполук, на вашу думку, існує більше — оксидів чи солей? Відповідь аргументуйте.
254. Знайдіть відповідність:
Назва речовини
1) сірка;
2) неон;
3) пентан;
4) барій бромід;
5) сахароза;
6) кальцій гідроксид;
Будова
а) йонна;
б) молекулярна;
в) атомна.
255. Зіставте будову і хімічний зв'язок у таких парах сполук:
а) гідроген сульфід, натрій сульфід;
б) калій гідроксид, калій йодид;
в) оцтова кислота, кальцій ацетат;
г) етен, етин.
256. Які типи хімічного зв'язку реалізуються в таких речовинах:
а) ферум(ІІІ) ортофосфат; в) магній гідроксид;
б) карбон(^) сульфід; г) етиловий спирт?
257. Укажіть типи та особливості перебігу таких реакцій:
а) взаємодія кальцій карбонату з нітратною кислотою;
б) взаємодія свинцю з розчином калій гідроксиду;
в) перетворення етилену на поліетилен;
г) перетворення целюлози на вуглець і водяну пару.
Складіть відповідні хімічні рівняння.
258. Перетворіть схеми окисно-відновних реакцій на хімічні рівняння за допомогою методу електронного балансу:
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Попель, Крикля