Конспект урока: Вещества

Введение

Химия — это наука, изучающая вещества и их соединения. Она рассматривает их строение и свойства, исследует изменения, происходящие в ходе химических реакций, а также устанавливает закономерности, которым подчиняются эти превращения.

Атомно-молекулярное учение о строении вещества

1. Все вещества состоят из молекул, атомов или ионов. Молекула — это наименьшая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства.
2. Молекулы непрерывно движутся, и при увеличении температуры их скорость движения возрастает.
3. Молекулы в разных веществах различаются по массе, размеру, составу, строению и химическим свойствам.
4. Молекулы могут содержать атомы одного элемента (простые вещества) или атомы нескольких элементов (сложные вещества). При этом важную роль играет число атомов и их взаимное расположение в молекуле.

Строение вещества

Как нам уже известно, все вещества состоят из структурных частиц — атомов, молекул или ионов. В зависимости от их строения различают вещества молекулярного строения и немолекулярного строения.

Рис. 1. Строение вещества

В зависимости от расположения частиц и характера их взаимодействия вещества могут существовать в трёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком и газообразном, переходя из одного состояния в другое. При описании свойств веществ учитывают условия: н. у. — нормальные условия (101, 325 кПа, 0°С), ст. у. — стандартные условия (101, 325 кПа, +20°С).

К веществам молекулярного строения, как правило, относится большинство жидкостей и газов при стандартных условиях, а к веществам немолекулярного строения — большинство твёрдых веществ при тех же условиях.

Рассмотрим твёрдые вещества при ст. у. Они могут быть в аморфном или кристаллическом состоянии.

Рис. 2. Аморфные и кристаллические вещества

Примерами кристаллических тел могут быть сахароза, сухой лёд, алмаз, металлы, соли, щёлочи — то есть вещества молекулярного, атомного и ионного строения. Они имеют определённые температуры плавления и строго заданную форму кристаллов.

Представителями аморфных веществ являются смолы, пластмассы, стекло, различные полимеры, пластическая сера. Они характеризуются отсутствием чёткой температуры плавления, отсутствием правильной геометрической формы кристаллов, способностью со временем медленно течь (обладают текучестью).

Большинство веществ в природе имеют кристаллическое строение, а значит образуют кристаллические решётки.

В зависимости от типа частиц, образующих кристаллическую решётку, различают атомную, молекулярную, ионную и металлическую кристаллические структуры. От типа кристаллической решётки зависят физические свойства и особенности вещества.

Рис. 3. Типы кристаллических решёток слева направо соответственно: 1) молекулярная, 2) атомная, 3) ионная, 4) металлическая

Таблица 1. Характеристики и отличительные свойства веществ с разной кристаллической решёткой (КР)

Решение

К веществам молекулярного строения относятся соединения с молекулярной кристаллической решёткой. К ним относятся газы и жидкости (кристаллическая решётка образуется при их переходе в твёрдое состояние), большинство неметаллов, за исключением $C$ (алмаза, графита), $Si$, $P_{красн}$ и др., а также органические вещества (кроме органических солей).

Из предложенного перечня к таковым относятся $SO_2$, $I_2$, $HNO_3$.

Соль $Na_2SO_4$ и щёлочь $Ca(OH)_2$ имеют ионную кристаллическую решётку, $SiC$ — атомную, $Al$ — металлическую, а значит относятся к веществам немолекулярного строения.

Ответ: 1, 2, 6.

Неорганические и органические соединения

Вещества по своей сущности можно поделить на две большие группы — неорганические и органические.

К неорганическим веществам относятся: простые вещества (металлы и неметаллы), а также сложные вещества (оксиды и другие бинарные соединения, кислоты, гидроксиды и соли). Неорганические вещества могут иметь как молекулярное, так и немолекулярное строение. Они широко распространены в неживой природе, образуют минералы, руды и горные породы. Примерами неорганических веществ являются вода, поваренная соль, известняк, углекислый газ, железо. Неорганические вещества широко применяются в строительстве, металлургии, сельском хозяйстве и медицине.

Органические вещества — это соединения углерода, за исключением его оксидов, карбидов, угольной кислоты и её солей. Органические соединения изучаются в отдельном курсе, поскольку им присущи исключительное разнообразие, обусловленное способностью атомов углерода образовывать цепи и циклические структуры, а также своеобразие строения, свойств и закономерностей, которым они подчиняются. К органическим веществам относятся метан, этанол, уксусная кислота, белки, жиры, углеводы и др. Многие органические вещества горючи, имеют сравнительно невысокие температуры плавления и кипения, имеют молекулярное строение. Часть из них составляют основу живых организмов и играют важную роль в их жизнедеятельности. Органические вещества широко используются как топливо, применяются в пищевой промышленности, медицине, а также при производстве пластмасс, синтетических волокон и других материалов.

Таким образом, органические и неорганические вещества различаются по составу, строению и свойствам, однако вместе они образуют всё многообразие веществ, существующих в природе и используемых человеком.

Токсичность веществ

Вещества, с которыми человек сталкивается в быту и промышленности, могут оказывать различное воздействие на организм. Одной из важных характеристик является токсичность.

Некоторые вещества обладают высокой токсичностью и могут вызывать серьёзные отравления даже в небольших количествах. К таким веществам относятся, например, угарный газ и хлор. Есть вещества менее опасные, однако при превышении допустимых концентраций даже они могут нанести вред организму. Таким образом, практически любое вещество при определённых условиях может быть опасным.

Для предупреждения об опасности используются специальные знаки и маркировка. Они помогают быстро определить, как следует обращаться с веществом и какие меры предосторожности необходимо соблюдать.

Рис. 4. Маркировка веществ, предупреждающая об опасности

Токсичные или ядовитые вещества обозначаются специальным знаком — изображением черепа с перекрещёнными костями. Этот знак указывает на высокую опасность вещества и необходимость строгого соблюдения правил безопасности при работе с ним.

Кроме этого, применяются и другие знаки опасности. Например, знак с изображением восклицательного знака предупреждает о вредном или раздражающем действии вещества, а знак с изображением огненного шара — это вещества-окислители, способные поддерживать и усиливать процессы горения. Сами они могут не гореть, однако при взаимодействии с горючими веществами значительно повышают интенсивность их горения и в некоторых случаях способны вызвать воспламенение.

Маркировка веществ используется на упаковках химических реактивов, бытовой химии, лекарственных средств и промышленных материалов. Она позволяет предотвратить неправильное использование веществ и снизить риск для здоровья человека.

Таким образом, знание токсичности веществ и умение понимать предупредительные знаки являются важной частью химической грамотности и необходимы для безопасной работы с веществами в повседневной жизни и на производстве.