Какво е вещество? Структура и свойства на веществата

13.03.2019

От физичния курс е известно, че атомите на химичните елементи имат формата на свободни частици. Те могат да се комбинират помежду си чрез различни видове химически връзки. В резултат се образуват молекули на вещества, както прости, така и сложни. По този начин се формира една от формите на съществуване на материята, която е най-често срещаната на Земята. В нашата статия ще разгледаме структурата и свойствата на веществата и ще дадем примери за техните различни състояния: твърдо, течно и газообразно.

какво е същност

Общи характеристики на съединенията

Кислород, който диша живи същества, диамантени рогозки, въглищни находища - това са примери на прости вещества, чиито свойства зависят от структурата на техните молекули. Те съдържат атоми само от един химичен елемент - въглерод, кислород, азот. Някои от елементите могат да образуват не едно, а няколко прости вещества. Те се различават един от друг не само на външен вид, но и във вътрешната си структура, а следователно и в свойствата. Говорим за алотропни модификации, върху които живеем. Срещу тях са частици от сложно съединение, което е друго име за вещество, те се състоят от атоми на различни елементи. Вода, сол, етилов алкохол, нишесте - списъкът на комплексните съединения, които съставляват обектите на материалния свят, може да продължи безкрайно.

Алотропия

Колко поразително е графитното ядро ​​на молив, диамант в рафинирана рамка и бял кристален прах от карбиан, извлечен от кратера на Аризона ... Но и трите тези прости съединения се състоят само от въглеродни атоми. Защо са толкова различни един от друг? Какво е вещество, наречено в химията алотропна модификация? Отговорът ще бъде намерен във вътрешната структура на съединението, т.е. в характеристиките на формата на кристалната му решетка. В природата алотропията се среща рядко. Кислород и озон са друг пример за такива вещества. Те се различават по броя на кислородните атоми в състава на молекулите: два са в кислорода и три в озона.

наименование на веществото

Диамант и графит

Гигантската молекула, в която всеки въглероден атом е свързан с четири други на същото разстояние, е диамант. Ковалентни връзки между частиците е изключително издръжлив, кристалът перфектно пречупва светлинните лъчи, затова се счита за най-скъпото бижу. Той не извършва електрически ток и е свръхтвърд естествен материал, използван за пробиване на кладенци и рязане на стъкло. Какво е вещество - графит? Неговите тъмносиви кристали са дебели на допир, меки и лесно оставят следа върху хартията. Атомите в молекулата са подредени на слоеве. Отнася се за проводниците на тока и се използва в електротехниката.

Какво е карбин?

Карбинът е третата въглеродна модификация. През 60-те години на 20-ти век той е получен в лабораторията на руския учен В.В.Коршак, а след това се намира в природата като част от метеоритното вещество. Структурата на неговите въглеродни вериги е линейна, съединението има външен вид на фибри, прах или бели филми. Карбин притежава свойствата на полупроводник, в идеалния случай оцелява в човешкото тяло. Затова се използва за производството на изкуствени протези на ставите, кръвоносните съдове, елементите в офталмологията, урологията и зъбното протезиране.

свойства на веществата

Състояние на въпроса

Ако съединението има атомна структура и принадлежи към неметали, тогава неговите частици са свързани помежду си чрез единична ковалентна връзка. Поради тази причина такива молекули са двуатомни. Какви са следните формули: Cl 2 , N 2, O 2 ? Това са молекули хлор, азот, кислород. В горния пример веществата са в газообразно състояние и техните частици се движат в различни посоки и силите за взаимодействие между тях са много слаби. Наблюдава се различна картина, когато агрегатната форма на съединението е плътно кондензирана. Течностите и твърдите вещества, за разлика от газовете, заемат определен обем при постоянна температура. Техните частици се привличат достатъчно силно, естеството на тези връзки е електрическо. Интересна е структурата на металните съединения с редица специфични свойства: топлопроводимост, ковкост, пластичност и електрическа проводимост. Какво е вещество-метал от гледна точка на неговата структура? кристална решетка? Тя може да бъде сравнена с гигантски комплекс от атоми, съдържащи общи електрони. Те се движат вътре в кристала и образуват така наречения електронен газ, който е причината за всички изброени по-горе характеристики на металите. Така че, ние открихме, че химичните съединения имат три състояния на агрегация: твърди, течни и газообразни.

молекули на веществото

Как вътрешната структура на веществото определя нейните свойства?

Твърдата кристална форма е най-разпространена в природата. Структурата на веществото се определя от конфигурацията на нейната кристална решетка, която от своя страна влияе върху физичните и химичните свойства. Например, най-високата твърдост на един диамант се дължи на факта, че в нейните решетъчни места има атоми, силите за взаимодействие между които са доста големи. Ковалентните връзки, които са възникнали по този начин, твърдо държат частиците една до друга, осигурявайки стабилността на структурата. За разлика от това, йодните кристали могат бързо да се влошат при нагряване. Дори без да навлиза в течната фаза, йодът се сублимира преди образуването на парата, т.е. сублимира се. Това явление се обяснява с особеностите на вътрешната структура на кристалния йод. В възлите на решетката на големи разстояния един от друг са молекули. Под въздействието на висока температура те лесно се отделят един от друг, образувайки газова фаза. Йонни съединения тип кристална решетка са отлични проводници на ток. Те са огнеупорни и трайни, имат заредени частици в решетъчните места - йони. Между катионите и анионите възникват електростатични сили на привличане, поради което кристалите на солта са достатъчно твърди и издръжливи.

състояние на материята

Номенклатура на връзката

Наред с добре познатите, тривиални, т.е. имена, които отдавна са установени във всекидневния живот, например: сода за хляб или готварска сол, съществува доста разнообразна научна класификация на химичните съединения. Така в рационалната номенклатура те се разделят на прости и сложни, метали и неметали. В класификатора на IUPAC се обръща голямо внимание на различни групи органични съединения. Името на веществото в него зависи от присъствието в молекулата на единични, двойни, тройни връзки или цикли. Например, съединения, съдържащи сигма връзка, се наричат ​​алкани, а молекулите на ненаситения характер се наричат ​​алкени или алкини. Поради факта, че арсенал от нови, синтетични органични съединения те се класифицират съгласно международната номенклатура на IUPAC. Това гарантира принципа на системност и помага на химиците от цял ​​свят да провеждат съвместни изследвания.

структура на материята

В нашата статия ние отговорихме на въпросите: какво е вещество и как физическите и химичните му свойства зависят от неговата вътрешна структура.