Обобщение знаний по химии
Изучая химию, вы убедились, что мир веществ чрезвычайно разнообразен. Вещества различаются по составу, строению, физическим и химическим свойствам. Часть веществ распространена в природе, а другие получены в лабораториях в результате химических реакций.
Материал этого раздела поможет вам оптимизировать полученные знания по классификации и строению веществ, их превращениям. Вы также сможете лучше понять роль химии и смежных наук в познании и охране окружающей среды.
Материал параграфа поможет вам:
систематизировать свои знания по классификации веществ;
закрепить представления о строении простых и сложных веществ;
обобщить материал о типах химических реакций.
Классификация веществ. Вы знаете, что вещества делят на простые и сложные. Каж
дое простое вещество образовано одним химическим элементом, а сложное вещество (или химическое соединение) — как минимум двумя элементами.
По совокупности характерных свойств среди простых веществ различают металлы и неметаллы. Существуют также простые вещества, по одним свойствам напоминающие металлы, а по другим свойствам — неметаллы.
Какие свойства, присущие металлам, проявляет неметалл графит?
Некоторые элементы образуют по несколько простых веществ, в частности Оксиген — кислород 02 и озон 03, Карбон — графит, алмаз (оба вещества обозначают символом С), Фосфор — белый фосфор, красный фосфор (химические формулы — Р4 и Р соответственно).
Среди сложных веществ различают неорганические и органические (соединения Карбона).
Вам известны важнейшие классы неорганических соединений — оксиды, основания, кислоты, амфотерные гидроксиды, соли. На классы делят и органические вещества. Многие соединения принадлежат к классу углеводородов; среди них — метан и его гомологи, этилен, ацетилен. Этанол и глицерин — представители класса спиртов, уксусная кислота — соединение класса карбоновых кислот, глюкоза и сахароза — углеводы.
Важными классами органических соединений являются жиры, белки. В старшей школе вы узнаете об органических веществах других классов.
Учитывая качественный состав органических соединений, различают оксиген-, нитро-ген-, галогенсодержащие и другие соединения. К оксигенсодержащим органическим соединениям относятся, например, спирты,
карбоновые кислоты, а к нитрогенсодержащим — аминокислоты, белки (схема 4).
Схема 4
Классификация веществ
Назовите классы веществ, которые объединяют лишь соединения, образованные двумя элементами.
Строение веществ. Вам известно, что простые вещества состоят из атомов или молекул. Атомное строение имеют графит, алмаз, силиций, инертные газы, металлы, а молекулярное — водород, кислород, озон, белый фосфор, сера и др.
Строение сложных веществ более разнообразно. Осно́вные и амфотерные оксиды, основания и соли являются ионными веществами, кислотные оксиды и кислоты состоят из молекул, соединения металлических элементов с Карбоном, Нитрогеном, Фосфором — из атомов, иногда — из ионов.
Подавляющее большинство органических веществ имеет молекулярное строение, а соли карбоновых кислот, некоторые нитрогенсодержащие соединения содержат ионы.
Какими частицами образованы азот, аргон, глицерин, калий бромид, карбон(1У) оксид, силиций(1У) оксид?
Существуют вещества (среди них — красный фосфор, полиэтилен, целлюлоза, белки), молекулы которых состоят из многих тысяч одинаковых атомов или групп разных атомов, соединенных между собой ковалентной связью. Это — высокомолекулярные вещества. Если группы атомов в таких молекулах имеют одинаковое строение (как, например, в полиэтилене), то соединение называют полимером.
Химическая связь в веществах. Строение вещества определяется типом химической связи, которая в нем реализуется (схема 5).
Схема 5
Химическая связь в веществах
Ионная связь образуется между противоположно заряженными ионами вследствие их электростатического взаимодействия (взаимного притяжения). Этот тип химической связи существует в осно́вных и амфотерных оксидах, основаниях,солях.
Ковалентная связь возникает между атомами в результате образования общих электронных пар. Связь этого типа имеется в любой молекуле, а также в сложных ионах (ОН", СО|“, РО|“, СНзСОСГ и др.).
Ковалентная связь бывает полярной и неполярной. Полярная связь реализуется между атомами элементов с разной электроотрицательностью, а неполярная — между одинаковыми атомами или атомами элементов с одинаковой электроотрицательностью.
В основаниях, а также солях, образованных как минимум тремя элементами, наименьшие частицы веществ соединены химическими связями двух типов. Натрий гидроксид, кальций сульфат содержат ионные связи (между ионами Na+ и ОН-, Са2+ и SO|-) и ковалентные связи (между атомами Оксигена и Гидрогена в гидроксид-ионе, между атомом Сульфура и атомами Оксигена в сульфат-ионе).
Необходимым условием для образования водородных связей является наличие в молекулах вещества атомов Гидрогена, соединенных с атомами Флуора, Оксигена, Нитрогена — элементов, имеющих высокую электроотрицательность. Этим типом связи соединяются как одинаковые молекулы, так и разные (например, молекулы воды и спирта, воды и уксусной кислоты). Таким образом, водородные связи существуют не только в веществах, но и в водных растворах. Кроме того, они возникают в молекуле белка между ее фрагментами; благодаря этому молекула приобретает компактную форму.
Укажите типы химической связи в воде, литий оксиде, этане, кислороде.
В металлах реализуется металлическая связь. Она обусловлена наличием в них электронов, которые свободно перемещаются во всем объеме вещества.
Классификация химических реакций. Почти все вещества в зависимости от их природы, внешних условий, других факторов могут вступать в химические реакции.
Вам известно, что химические реакции различают
• по количеству и составу реагентов и продуктов (реакции соединения, замещения, разложения, обмена);
• по тепловому эффекту (экзотермические и эндотермические реакции);
• по направлению протекания (обратимые и необратимые реакции).
Кроме того, выделяют окислительно-восстановительные реакции (в таких превращениях элементы, имеющиеся в реагентах, изменяют степени окисления), каталитические реакции (в них используют катализаторы), реакции полимеризации и др.
Реакции соединения происходят между простыми веществами, оксидами разных типов, при образовании кристаллогидратов.
Химические превращения с участием металлов и хлоридной, разбавленной сульфатной, уксусной и некоторых других кислот, а также растворов солей относятся к реакциям замещения. В то же время эти реакции являются окислительно-восстановительными, так как протекают с изменением степеней окисления элементов.
Реакции разложения характерны как для неорганических соединений (гидроксидов, оксигенсодержащих кислот, некоторых их солей), так и органических; эти химические превращения осуществляют при нагревании.
Напишите уравнение реакции разложения, в которой элементы изменяют степени окисления.
Реакции обмена происходят в растворах между солями и щелочами, кислотами или
другими солями. Некоторые из них получили специальные названия. В частности, реакция нейтрализации — это реакция между основанием и кислотой. С помощью так называемых качественных реакций обнаруживают определенные ионы в растворе.
Химические превращения веществ сопровождаются тепловыми эффектами. При эндотермических реакциях теплота поглощается (среди них — много реакций разложения), а при экзотермических реакциях теплота выделяется (это реакции горения простых и сложных веществ, реакции между щелочами и кислотами и др.).
Химические реакции отличаются друг от друга и по скорости протекания. Если реакции обмена между электролитами в водных растворах происходят мгновенно, реакции горения различных веществ — в течение определенного времени, то многие химические превращения в природе протекают чрезвычайно медленно.
ВЫВОДЫ
Существуют разные классификации веществ. Все вещества делят на простые и сложные (химические соединения), а также на неорганические и органические.
Среди неорганических соединений выделяют такие важнейшие классы: оксиды, основания, амфотерные гидроксиды, кислоты, соли, а среди органических соединений — углеводороды, спирты, карбоновые кислоты, углеводы, жиры, белки.
В неорганических и органических веществах реализуется ионная, ковалентная, водородная связь, а в металлах — металлическая связь.
Классификацию химических реакций осуществляют, учитывая количество реагентов
и продуктов, их состав, направление протекания реакций, тепловой эффект, другие особенности.
248. Какие соединения Карбона не относят к органическим соединениям?
249. Найдите соответствие:
Название соединения Класс соединений
1) литий гидроксид; а)основания;
2) хром(Ш) гидроксид; б) углеводороды;
3) этан; в) спирты;
4) этанол; г) амфотерные
5) глюкоза; гидроксиды;
д) углеводы.
250. Неорганические соединения какого класса:
а) имеют аналогичный состав, но различаются по химическим свойствам;
б) имеют аналогичные химические свойства, но различаются по составу?
251. Назовите классы неорганических соединений, каждый из которых объединяет только соединения, образованные тремя элементами.
252. Напишите формулы нескольких соединений, каждое из которых образовано четырьмя химическими элементами.
253. Каких соединений, по вашему мнению, существует больше — оксидов или солей? Ответ аргументируйте.
254. Найдите соответствие:
Название вещества Строение
1) сера; а) ионное;
2) неон; б) молекулярное;
3) пентан; в) атомное.
4) сахароза;
5) барий бромид;
255. Сопоставьте строение и химическую связь в таких па́рах соединений:
а) гидроген сульфид, натрий сульфид;
б) калий гидроксид, калий иод ид;
в) уксусная кислота, кальций ацетат;
г) этен, этин.
256. Какие типы химической связи реализуются в таких веществах:
а) феррум(Ш) ортофосфат;
б) карбон(1\/) сульфид;
в) магний гидроксид;
г) этиловый спирт?
257. Укажите типы и особенности протекания таких реакций:
а) взаимодействие кальций карбоната с нитратной кислотой;
б) взаимодействие свинца с раствором калий гидроксида;
в) превращение этилена в полиэтилен;
г) превращение целлюлозы в углерод и водяной пар.
Составьте соответствующие химические уравнения.
258. Преобразуйте схемы окислительно-восстановительных реакций в химические уравнения с помощью метода электронного баланса:
Это материал учебника Химия 9 класс Попель, Крикля