Тема 1. Урок 2. Всё про вещество
Маша:
Давай поиграем в игру?
Саша:
Я что, сюда развлекаться пришёл?))))))))
Маша:
Знаешь правила Аллиас?
Саша:
Ага, игра, в которой нужно объяснять друг другу слова
Маша:
Отлично! Принцип будет такой же: слово мне называть нельзя, поэтому я буду тебе стараться описать его как можно подробнее, не называя его. Готов?
Саша:
Погнали!
Она не имеет цвета и запаха, в природе встречается в жидком, твердом и даже газообразном виде. О, она замерзает при 0 градусов по Цельсию, а кипит при 100! А ещё она самое распространённое соединение на Земле и жизненно важна для всех живых организмов!
Является твердым при комнатной температуре, похоже на кристаллики белого цвета. На вкус солёное! Используем её активно дома, когда готовим. А ещё хорошо растворяется в воде!
Верно! На самом деле только что с тобой мы ещё и умудрились разобраться с тем, что такое химическое вещество!
А давай посмотрим на правила игры немного с другого угла: тебе озвучивались физические (и иногда химические) свойства вещества. Поскольку они постоянны для конкретного вещества, тебе не составляло труда догадаться, о чем идет речь.
В этом уроке ты:
- узнаешь, что такое химическое вещество и причём тут пазы
- ?
Так и что такое химическое вещество?
Получается, что химическое вещество - устойчивая совокупность частиц, обладающая определенным набором узнаваемых физических и химических свойств. Например, вода, поваренная соль, глюкоза, уксусная кислота - всем нам знакомые химические вещества, которые мы в большей части случаев без проблем отгадаем по тем самым узнаваемым свойствам.
Вещество действительно состоит из частиц, причем это могут быть:
- атомы
- молекулы
- ионы.
Да, наверняка, читая определение вещества, у тебя возник вопрос: какая такая устойчивая совокупность частиц? Каких частиц? Не переживай, сейчас разберемся!
Но все не так страшно! Мы еще не раз поговорим с тобой детально про структуру вещества, но все по порядку. Если сделать несколько шагов назад, можно принять, что все состоит из атомов (потому что именно они потом превращаются в молекулы и ионы, как - узнаем чуточку позже). Атом - электронейтральная (то есть не имеющая заряда) частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. Атом можно рассмотреть в качестве “пазлика”, из которого мы потом собираем целостную, понятную нам картинку-мозаику:
При этом сам атом еще никаких физических и химических свойств за собой не несет. Разобраться с этим нам тоже поможет мозаика. Представь, купил ты мозаику на 1024 пазла, высыпал все на стол, набравшись сил и терпения превратить это в шедевр, а итоговый результат - картинку того, что должно получиться - забыли напечатать на коробке. И только собрав все по инструкции в единую систему, можно понять, что же такое у нас получилось. Готовая, собранная мозаика - наше вещество, смотрим, и говорим: пейзаж, преобладают холодные тона, изображены горы в швеции. Описываем ее узнаваемый набор свойств, получается.
Щмаголовок еще один
Но на самом деле свойства появляются немного раньше. Допустим, собрали мы только часть: зато видим - вот облака, пушистые, светлые:
Так вот те самые облака, есть наименьшая порция вещества, состоящая из химически связанных атомов, способная существовать самостоятельно и сохранять химические свойства всего вещества - это молекула.
Но есть одно но! Не все вещества такую порцию имеют, потому что не все состоят из молекул. Настало время рассказать тебе о том, как вещества можно классифицировать. Различают вещества молекулярного и немолекулярного строения: вещества молекулярного строения состоят из молекул, немолекулярного — из ионов или атомов.
И если с молекулами все понятно, то вещества немолекулярного строения состоят из химически связанных атомов либо заряженных ионов. Ионы - это атомы (или группы атомов), которые имеют заряд. Простыми словами - рядом с их записью ты точно увидишь плюс или минус и соответствующую заряду цифру:
Но есть одно но! Не все вещества такую порцию имеют, потому что не все состоят из молекул. Настало время рассказать тебе о том, как вещества можно классифицировать. Различают вещества молекулярного и немолекулярного строения: вещества молекулярного строения состоят из молекул, немолекулярного — из ионов или атомов.
И если с молекулами все понятно, то вещества немолекулярного строения состоят из химически связанных атомов либо заряженных ионов. Ионы - это атомы (или группы атомов), которые имеют заряд. Простыми словами - рядом с их записью ты точно увидишь плюс или минус и соответствующую заряду цифру:
При этом сам атом еще никаких физических и химических свойств за собой не несет. Разобраться с этим нам тоже поможет мозаика. Представь, купил ты мозаику на 1024 пазла, высыпал все на стол, набравшись сил и терпения превратить это в шедевр, а итоговый результат - картинку того, что должно получиться - забыли напечатать на коробке. И только собрав все по инструкции в единую систему, можно понять, что же такое у нас получилось. Готовая, собранная мозаика - наше вещество, смотрим, и говорим: пейзаж, преобладают холодные тона, изображены горы в швеции. Описываем ее узнаваемый набор свойств, получается.
О том, как атом превращается в заряженную частицу мы обязательно поговорим, только чуточку позже, зато теперь мы можем душнить по полной и исправлять всех, кто называет все-все молекулами.
Потому что “молекула воды” - H2O - действительно верное утверждение, вода имеет молекулярное строение. А вот сказать “молекула поваренной соли” - нельзя, потому что поваренная соль - NaCl - имеет немолекулярное строение, и порция таких веществ называется формульной единицей. Теперь тебя точно не проведешь!
Получается, “эволюцию атома” можно отразить вот так:
Потому что “молекула воды” - H2O - действительно верное утверждение, вода имеет молекулярное строение. А вот сказать “молекула поваренной соли” - нельзя, потому что поваренная соль - NaCl - имеет немолекулярное строение, и порция таких веществ называется формульной единицей. Теперь тебя точно не проведешь!
Получается, “эволюцию атома” можно отразить вот так:
Ты уже наверняка заметил, что рядом с названиями веществ в тексте стали появляться их формулы.
А что, без формул плохо жилось?
Да, GPT сейчас, конечно, позволит в синхронном режиме даже на китайском пообщаться с другим человеком, не зная языка, но все-таки представь, как неудобно:
Да, на японском чет вообще жесть какая-то..
Зато как просто, если вода во всем мире - H2O. Общайся - не хочу, всегда тебя поймут!
Так людишки химические формулы изобрели- условные записи состава вещества с помощью символов химических элементов и индексов.
Зато как просто, если вода во всем мире - H2O. Общайся - не хочу, всегда тебя поймут!
Так людишки химические формулы изобрели- условные записи состава вещества с помощью символов химических элементов и индексов.
В ней отражают химические элементы и их количество, используя индексы. Да, снова новые словечки, прости. Здесь снова все не страшно: химический элемент - это просто совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Если атом - это то, что действительно существует в природе, то химический элемент - это “условная коробочка” для всех одинаковых атомов. Зачем? Ну, химики такие товарищи, любят жизнь упрощать! И не зря: например, в солнечной системе атомов водорода аж 2,66·10^10. Вот ученые взяли, подсчитали их всех, и сложили в одну коробочку - химический элемент водород, номер 1, первая ячейка таблицы Менделеева.
Ладно, кроме универсального языка для всех химиков мира, химические формулы принесли еще ряд плюсов: они показывает качественный и количественный состав вещества.
Качество отвечает на вопрос “какой?” - и в нашем случае помогает разобраться, какие элементы входят в состав вещества. Например, молекула серной кислоты H2SO4 - содержит в себе элементы водород, серу и кислород. Количество отвечает на вопрос “сколько?” - то есть показывает соотношение этих элементов по числу атомов в веществе. В нашем случае у нас есть 2 атома водорода, один атом серы и четыре атома кислорода.
Но на самом деле и формулы можно писать по-разному! Та еще наука:
Качество отвечает на вопрос “какой?” - и в нашем случае помогает разобраться, какие элементы входят в состав вещества. Например, молекула серной кислоты H2SO4 - содержит в себе элементы водород, серу и кислород. Количество отвечает на вопрос “сколько?” - то есть показывает соотношение этих элементов по числу атомов в веществе. В нашем случае у нас есть 2 атома водорода, один атом серы и четыре атома кислорода.
Но на самом деле и формулы можно писать по-разному! Та еще наука:
Все дело вот в чем: просто наличие нужных ингредиентов, скажем, для банановой шарлотки, еще не гарантирует тебе то, что заветный пирог получится испечь. Потому что не хватает инструкции о том, как эти ингредиенты “соединить” между собой. А поскольку выше мы уже разобрались, что вещество обладает определенным набором свойств и составом, нам крайне важно видеть, что мы “соединили” все верно. Для этого химики иногда используют структурные формулы вещества, особенно часто ты можешь встретить их в органической химии, потому что там многообразие веществ одного и того же качественного и количественного состава велико, и чтобы разобраться, где какое вещество, необходимо изображать их структурные формулы.
Бывают простые, бывают сложные формулы вещества
Теперь, когда глубины мироздания вещества тебе понятны, а общение на универсальном “формульном” языке не представляет сложностей, можно и поболтать о том, какими эти вещества бывают.
Выделяют простые вещества и сложные:
Выделяют простые вещества и сложные:
То есть, чтобы правильно определить, каким является вещество, мы делаем вот что:
- Смотрим на формулу вещества
- Берем любимую нами табличку Менделеева (кстати, это главное оружие химика и халявные баллы на любом экзамене, если знать, как ей правильно пользоваться)
- Проверяем, в разных ли клеточках таблицы находятся химические символы, которые мы видим в составе вещества
- И вуаля, готово!
Есть одна маленькая 🤏🏻 проблемка
В начале мы тут писали “атом кислорода”, а потом его же простым веществом назвали. Так, но не так. O - действительно атом кислорода, а вот O2 - простое вещество кислород. И как тут теперь не запутаться?
Давай разберёмся, как отличать атомы от вещества, если ты сорвал джек-пот и они имеют одинаковое название. Вернемся к примеру с кислородом:
Давай разберёмся, как отличать атомы от вещества, если ты сорвал джек-пот и они имеют одинаковое название. Вернемся к примеру с кислородом:
- Атом кислорода (O): тот самый “пазлик” любого вещества, для построения которого он потом может понадобиться. Никаких свойств химических и физических за ним еще не стоит, он лишь может выступать будущим строительным материалом. Его совокупность собрана в таблице Менделеева в клеточке под номером 8. Спойлер: любые утверждения, которые ведут тебя в таблицу Менделеева, как раз и подсказывают, что речь идет об атоме.
- Молекула кислорода (O₂): Это соединение двух атомов кислорода. Это привычный нам газ, без запах, без вкуса, тот самый, который необходим нам для осуществления дыхания. Вот у него уже есть и физические свойства, и химические, по которым, к слову, мы его и можем узнать, ведь он и есть то самое химическое вещество. Поэтому спойлер номер два: если утверждение содержит в себе те самые физические или химические характеристики, нам точно говорят о веществе.
Закрепим все на примере хлора:
P.S. А ещё совет на века от бывалых - в химии очень полезно включать воображение! Вот дали тебе утверждение “кислород входит в состав воды”. Это про атомы кислорода? Или про вещество кислород?
Представь, как открываешь в летний жаркий день бутылочку воды. Что струёй на тебя вылетает? Кислород или вода? Конечно, кислород, потому что в состав воды H2O входят “кирпичики” кислорода, то есть наши атомы.
Представь, как открываешь в летний жаркий день бутылочку воды. Что струёй на тебя вылетает? Кислород или вода? Конечно, кислород, потому что в состав воды H2O входят “кирпичики” кислорода, то есть наши атомы.
Атомы кислорода
Подведём итог. На этом уроке ты:
- узнал, что у каждого вещества уникальный набор физических и химических свойств, по которым его можно узнать
- разобрался, как отличать простые вещества от сложных
- узнал, что вещества бывают молекулярного и немолекулярного строения
- узнал, что атомы — строительные блоки, из которых формируются молекулы и ионы, и даже целые вещества
- научился по химическим формулам определять качественный и количественный состав вещества
На следующем уроке мы углубимся в тему и узнаем <…>. Не забывай использовать эти знания на практике и стараться замечать химические вещества вокруг тебя. Ведь мир химии — это не только лаборатории и формулы, но и все, что нас окружает.
Оцени, насколько полезным для тебя был этот урок:
