Деяка речовина за звичайних умов є газом. Тест з хімії на тему "Газоподібний, рідкий, твердий стан речовини" (11 клас)

Головна складова атмосфери Землі. Слово "Азот", запропоноване французьким хіміком А.Лавуазьє наприкінці 18 століття, грецького походження. «Азот» означає «Безжиттєвий». Саме так вважав Лавуазьє та його сучасники. Елемент азот утворює просту речовину, яка при звичайних умовахє газом, без кольору, запаху та смаку. Цей газ був виділений з повітря в 1772 Резерфордом і Шееле. Цей газ не підтримував дихання та горіння, тож і був так названий. Однак дихати чистим киснем постійно людина не може. Навіть хворим дають чистий кисень лише нетривалий час. Називати його неживим не зовсім правильно. Всі рослини підгодовують азотом, калієм, фосфором, вносячи мінеральні добрива. Азот входить до складу найважливіших органічних сполук, У тому числі таких важливих, як білки та амінокислоти. Для людини надзвичайно корисна відносна інертність цього газу. Якби він більш схильний до хімічних реакцій, атмосфера Землі було б існувати у вигляді, як вона існує. Сильний окислювач кисень вступив із азотом в реакцію, і утворилися б отруйні оксиди азоту. Але якби азот не можна було зв'язати за жодних умов, не було б і життя на Землі. Перед азоту припадає близько 3% від маси людського організму. Чи не пов'язаний азот застосовується широко. Це найдешевший із газів, хімічно інертних у звичайних умовах, тому в тих процесах металургії та великої хімії, де треба захищати активну сполуку або розплавлений метал від взаємодії з киснем повітря, створюють суто азотні захисні атмосфери. Під захистом азоту зберігають у лабораторіях речовини, що легко окислюються. У металургії азотом насичують поверхні деяких металів і сплавів, щоб надати їм більшої твердості та зносостійкості. Широко відомо, наприклад, азотування сталі та титанових сплавів.

Рідкий азот (температури плавлення та кипіння азоту: -210*С та -196*С) використовують у холодильних установках.

Мала хімічна активність азоту пояснюється, передусім, будовою його молекули. У молекулі між атомами азоту потрійний зв'язок. Щоб зруйнувати молекулу азоту, необхідно витратити дуже велику енергію – 954,6 кДжмоль. Без руйнування молекули азот у хімічний зв'язок не вступить. За звичайних умов із нею здатний розпочати реакцію лише літій, утворюючи нітрид.

Атомарний азот набагато активніший, але навіть при 3000 С не спостерігається помітного розкладання молекул азоту на атоми.

З'єднання азоту мають величезне значеннядля науки та для багатьох галузей промисловості. Заради отримання зв'язаного азоту людство йде на величезні енергетичні витрати. Основним способом зв'язування азоту в промислових умовзалишається синтез аміаку. Сам аміак використовується обмежено та зазвичай у вигляді водних розчинів. Але аміак, на відміну атмосферного азоту, досить легко входить у реакції приєднання і заміщення . І окислюється він легше, ніж азот. Тому аміак і став вихідним продуктом для отримання більшості азотовмісних речовин. Відомі п'ять оксидів азоту. У промисловості широко застосовується азотна кислота. Її солі – нітрати, що використовуються як добрива.

Азот утворює ще одну кислоту – азотисту. Деякі мікроорганізми можуть пов'язувати азот повітря. Це ґрунтові азотфіксуючі бактерії.

Латинська назва азоту «нітрогеніум» введена в 1790 Ж.Шапталем, означає

"народжує селітру".

В О Д О Р О Д № 1 Н 1

У 1766 році англійський хімік Г.Кавендіш зібрав витісняний металами з кислот «горюче повітря», досліджував його властивості. Але лише 1787 р. А.Лавуазьє довів, що це «повітря» входить до складу води, і дав йому назву «гідрогеніум», тобто водень, що народжує воду.

Перед водню Землі, включаючи воду і повітря, припадає близько 1% по масі. Це поширений та життєво важливий елемент. Він входить до складу всіх рослин та тварин, а також до складу найпоширенішої на Землі речовини – води.

Водень – найпоширеніший елемент Всесвіту. Він стоїть на початку довгого та складного процесу синтезу елементів у зірках.

Сонячна енергія – основне джерело життя Землі. А першооснова цієї енергії – термоядерна реакція, що відбувається на Сонці кілька стадій. У цьому виділяється дуже багато енергії. Людині вдалося відтворити Землі не дуже точну подобу головної сонячної реакції. У земних умовах ми можемо змусити вступити у таку реакцію лише важкі ізотопи водню – дейтерій та тритій. Звичайний водень - протий - з масою 1 тут нам не підвладний.

У періодичній системі елементів водень посідає особливе місце. Це елемент, з якого починається періодична система. Він зазвичай стоїть у 1 групі над літієм. Тому що атом водню має один валентний електрон. Але в сучасних виданнях таблиці водень поміщають у 7 групі над фтором, тому що у водню знаходять спільне з галогенами. До того ж водень здатний давати з'єднання з металами – гідрид металу. Практично їх найважливіше з'єднання літію з важким воднем дейтерієм. В ізотопів водню фізичні та хімічні властивості сильно різняться, тому їх досить легко розділити. Елемент водень утворює просту речовину, яка називається водень. Це газ, безбарвний, без смаку та запаху. Він найлегший із газів, у 14,4 рази легший за повітря. Водень стає рідким при -252,6*С та твердим при -259,1*С. У звичайних умовах хімічна активність водню невелика, він реагує із фтором та хлором. Але при підвищеній температурі водень взаємодіє з бромом, йодом, сіркою, селеном, телуром, а при каталізаторах – з азотом, утворюючи аміак. Суміш 2 об'ємів водню та 1 об'єму кисню називають гримучим газом. Вона при підпалюванні сильно вибухає. При горінні водень утворює воду. За високої температури водень здатний «вилучити» кисень із багатьох молекул, зокрема з більшості оксидів металів. Водень – це чудовий відновник. Але оскільки цей відновник дорогий і працювати з ним не просто, для відновлення металів його застосовують обмежено. Водень широко використовують у процесі гідрогенізації – перетворення рідких жирів на тверді. Найбільшими споживачами водню залишаються виробництва аміаку та метилового спирту. Все більший інтерес у наші дні виявляють до водню як джерела теплової енергії. Це пов'язано з тим, що при згорянні чистого водню виділяється більше тепла, ніж при спалюванні такої ж кількості будь-якого пального. До того ж, при спалюванні водню не виділяється шкідливих домішок, що забруднюють атмосферу.

Б Е Р І Л Л І Й №4 Be 2 2

Берилій був виявлений в 1798 знаменитим французьким хіміком Л.Воклен в напівдорогоцінному камені бериллі. Звідси й назва елемента. Втім, Воклен виділив лише нову «землю» – оксид невідомого металу. Відносно чистий берилій був отриманий у вигляді порошку лише через 30 років незалежно Ф.Велером у Німеччині та Е. Бюссі у Франції.

Довгий часбагато хіміків вважали, що берилій – тривалентний метал з атомною масою 13,8. Для такого металу не знаходилося місця в періодичній системі, і тоді, незважаючи на очевидну подібність берилію з алюмінієм, Д.І. виявили, що атомна маса берилію 9,1, що відповідало припущенням Д.І.Менделєєва.

Берилій – рідкісний елемент. Зі сполук берилію найчастіше зустрічається берил

Be3Al2(SiO3)6. Берилій входить до складу та інших природних сполук. Серед них - дорогоцінне каміння: смарагд, аквамарин, геліодор, які використовували для прикрас ще в давнину.

Чистий берилій – світло-сірий, легкий та тендітний метал. Берилій хімічно активний. Атом його легко віддає свої 2 електрони із зовнішньої оболонки (ступінь окислення +2). На повітрі берилій покривається оксидною плівкою, ВеО, що оберігає його від корозії та дуже тугоплавкою, а у воді – плівкою Ве(ОН)2, яка також захищає метал. Берилій реагує із сірчаною, соляною та іншими кислотами. З азотною реагує лише при нагріванні. Легко поєднується з галогенами, сіркою, вуглецем.

У другій половині 20 століття берилій став необхідним у багатьох галузях техніки. Цей метал та його сплави відрізняються унікальним поєднанням різних властивостей. Конструкційні матеріалина основі берилію мають одночасно і легкість і міцність. А також вони стійкі до високих температур. Будучи в 1,5 рази легше алюмінію, ці сплави в той же час міцніші за багато спеціальних сталей. Ці якості і сам берилій та багато його сплавів не втрачають при температурі 700 – 800 *С, тому вони використовуються в космічній та авіаційній техніці.

Берилій необхідний і в атомній техніці: він стійкий до радіації та виконує роль відбивача нейтронів.

Недоліками берилію слід вважати його крихкість та токсичність. Всі сполуки берилію отруйні. Відомо специфічне захворювання - бериліоз, при якому уражаються багато систем живого організму і навіть скелет.
Л І Т І Й №3 Li 2 1

Відкритий літій 1817 року шведським хіміком А.Арфведсоном під час аналізу мінералу

петаліту LiAl(Si4O10). Цей мінерал виглядає як звичайнісінький камінь, і тому метал назвали літієм, від грецького «літос» - камінь. У земної корилітію міститься три тисячні відсотки від загальної маси. Відомо близько 30 мінералів літію, 5 їх мають промислове значення.

Літій – найлегший із металів, майже вдвічі легший за воду. Він сріблясто-білий, з яскравим металевим блиском. Литій м'який, легко ріжеться ножем. На повітрі він швидко тьмяніє, з'єднуючись із киснем повітря. Літій значно слабший, ніж калій чи натрій. Реагуючи з водою, утворює луг LiOH. При цьому він не займається, як це відбувається в реакції калію з водою. Натомість із азотом, вуглецем, воднем літій реагує легше інших лужних металів. Це один із небагатьох елементів, які безпосередньо з'єднуються з азотом.

Деякі солі літію (карбонат, фторид), на відміну аналогічних солей його сусідів по групі, погано розчиняються у питній воді. Довгий час і літій, і його сполуки майже не знаходили практичного застосування. Лише в 20 столітті їх почали використовувати у виробництві акумуляторів, хімічної промисловостіяк каталізатори, у металургії. Сплави літію легкі, міцні, пластичні. Але головна сфера застосування літію сьогодні – атомна техніка.

Один із двох природних ізотопів літію з масою 6 виявився найдоступнішим джерелом промислового отриманняважкого ізотопу водню – тритію, що бере участь у термоядерній реакції. Інший ізотоп літію з масою 7 використовують як теплоносій для ядерних реакторів. Дефіцит літію в організмі людини призводить до психічних розладів. Надлишок металу в організмі викликає загальну загальмованість, порушення дихання та серцевого ритму, слабкість, сонливість, втрату апетиту, спрагу, розлад зору, а також дерматит обличчя та рук.

Б О Р №5 В 2 3

Назва "бор" походить від арабського "бурак" - "бура". Цей елемент вперше виділили з борної кислотив 1808 відомі французькі хіміки Ж.Гей-Люссак і Л.Тенар. Щоправда, в отриманій ними речовині бору було не більше 70%. Бор 99%-ної чистоти вперше був отриманий американським хіміком Е. Вейнтрауб лише через 101 рік.

У природі бор зустрічається переважно у вигляді бури NaB4O7 на 10Н2О,

Керніта Na2B4O7 на 4Н2О та сасоліна (природної борної кислоти) Н3ВО3.

Дуже чистий бір безбарвний, проте безбарвний бор бачили мало хто. Через домішки дрібнокристалічний бір зазвичай буває темно-сірого, чорного або бурого кольору.

При звичайній температурі бор взаємодіє лише з фтором, при нагріванні – з іншими галогенами, киснем, сіркою, вуглецем, азотом, фосфором, з металами, та якщо з кислот – з азотної і сірчаної. У сполуках він виявляє ступінь окиснення +3.

Найвідоміша сполука бору – борна кислота – досить широко використовується в медицині як дезінфікуючий засіб. Буру – сіль борної кислоти – здавна застосовують у виробництві спеціальних сортів скла. Але не через це бор у наші дні став дуже важливим елементом для промисловості.

Природний бір складається з двох ізотопів з масами 10 і 11. хімічним властивостямвони, як і будь-які ізотопи одного елемента, практично невиразні, але для ядерної фізики ці ізотопи – антиподи. Фізиків, перш за все, цікавить така характеристика легких ізотопів, як здатність їх ядер захоплювати (або, навпаки, не захоплювати) нейтрони, що утворюються в ході ланцюгової ядерної реакції та необхідні для її підтримки. Виявилося, що легкий ізотоп бору з масою 10 належить до найагресивніших «загарбників» теплових нейтронів, а важкий ізотоп бору з масою 11 індиферентний до них. Кожен із цих ізотопів може бути корисним при спорудженні атомних реакторів більшою мірою, ніж природна суміш ізотопів цього елемента.

Ізотопи бору навчилися розділяти у складних фізико-хімічних процесах та отримувати моноізотопні сполуки та сплави. Ізотоп бору з масою 11 використовують як легуючу добавку в матеріалах активної зони реакторів, а з ізотопів бору з масою 10 роблять стрижні, що управляють, за допомогою яких уловлюють надлишок нейтронів і таким чином регулюють хід ядерної ланцюгової реакції.

Дуже широке застосування натрію та його сполук у промисловості. Рідкий натрій служить теплоносієм в атомних реакторах деяких конструкцій. Металічним натрієм відновлюють із сполук такі цінні метали, як цирконій, тантал, титан. Перший у світі промисловий спосіб одержання каучуку, розроблений Лебедєвим С.В., передбачав використання натрієвого каталізатора. Бере участь натрій та у процесах органічного синтезу.

Багато сполук натрію є важливими продуктами хімічної промисловості. Це їдкий натр, або каустична сода, або каустик NaOH. Кальцинована содаабо карбонат натрію. Карбонат натрію утворює десятиводний кристалогідрат, відомий під назвою кристалічної соди. Широко використовується карбонат калію, відомий під назвою поташ. Елемент названий натрієм від арабського «натрун» – сода.

Неметаламиназивають хімічні елементи, які утворюють у вільному виглядіпрості речовини, вони не мають фізичних властивостей металів. З 109 хімічних елементів 87 можна віднести до металів, 22 є неметалами.

За звичайних умов неметали можуть бути в газоподібному, рідкому, а також твердому стані.

Газамиє гелій He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn. Це все інертні гази. Кожна молекула інертного газу складається із одного атома. На зовнішньому електронному рівні в атомів інертних газів (крім гелію) розташовано вісім електронів. У гелію лише два. Через свою хімічну стійкість інертні гази можна порівнювати з благородними дорогоцінними металами – золотом та платиною, у них також є й інша назва – благородні гази. Подібна назва краще підходить до інертних газів, оскільки вони можуть вступати в хімічні реакціїта утворювати хімічні сполуки. У 1962 році стало відомо, що ксенон та фтор можуть утворювати сполуки. З того часу відомо більше 150 хімічних сполук ксенону, криптону, радону з фтором, киснем, хлором та азотом.

Уявлення про хімічну винятковість благородних чи інертних газів виявилося не зовсім вірним, тому замість очікуваної нульової групи інертні гази були віднесені до восьмої групи Періодичної системи.

Такі гази як водень, кисень, азот, хлор і фтор утворюють двоатомні молекули, вже знайомі нам H 2 , O 2 , N 2 , CL 2 , F 2 .

Виразити склад речовини можна з допомогою хімічних і математичних знаків – хімічної формулою. Як ми знаємо, за хімічною формулою можна обчислити відносну молекулярну масу речовини (Mr). Відносна молекулярна маса простої речовини дорівнює добутку відносного атомної масина число атомів у молекулі, наприклад, кисню: O 2

Mr(O 2 ) = Ar(O) · 2 = 16 · 2 = 32

Тим не менш, кисень може утворювати ще одну газоподібну просту речовину - озон, до складу молекули озону входять вже три атоми кисню. Хімічна формула O3.

Здатність атомів одного хімічного елементастворювати кілька простих речовинназивається алотропією, а ці прості речовини – алотропними змінами, їх також називають модифікаціями.

Властивості алотропних модифікацій хімічного елемента кисню: найпростіших речовин O 2 і озону O 3 значно різняться.

Кисень не має характерного запаху на відміну від озону (звідси прийшла і назва озону – у перекладі з грецької мови озон означає «пахнучий»). Подібний аромат можна відчути під час грози, газ утворюється в повітрі за рахунок електричних розрядів.

Кисень не має кольору на відміну від озону, який можна відрізнити по блідо-фіолетовому відтінку. Озон має бактерицидні властивості. Він також використовується для знезараження питної води. Озон може перешкоджати проходженню ультрафіолетових променів сонячного спектру, вони згубні всім живих організмів Землі. Озоновий екран (шар), який знаходиться на висоті 20-35 км, захищає все живе від згубних сонячних променів.

З 22 простих речовин-неметалів за звичайних умов рідкоподібномустан існує тільки бром, його молекули двоатомні. Формула Брома: Br2.

Бром являє собою важку буру, з неприємним запахомрідина (бромос із давньогрецької мови перекладається як «смердючий»).

Такі тверді речовини-неметали як сірка та вуглець відомі ще з давніх часів (деревне вугілля).

Твердіречовини-неметали також схильні до явища алотропії. Вуглець може утворювати такі прості речовини, як алмаз, графіт тощо. Відмінність у будову алмазу і графіту полягає у будові кристалічних ґрат.

Залишились питання? Чи не знаєте, як зробити домашнє завдання?
Щоб отримати допомогу репетитора – .
Перший урок – безкоштовно!

blog.сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.

АЗ. У ряді галогенів Р - С1 - Вг -1 зліва направо електронегативність:

а) збільшується б) зменшується в) не змінюється

г) спочатку збільшується, потім зменшується

А4. У ряді елементів С - N - О - Р електронегативникність:

а) найбільша для фтору; б) найменша для фтору.

в) не змінюється; г) змінюється періодично

А5. Електронегативність у ряді елементів з електронними конфігураціями...2s1 - ...2 s2 2рs2 2р4-...2 s2 2р5:а) росте б) зменшується в) не змінюється г) спочатку збільшується, потім зменшується

А6. Електронегативність елементів зростає післява направо в ряду:

а) Н, С, N, Б)С, Li, Ве, В в)Р, Si, А1,Мg г)F, С1,Вг, I

А7. Електронегативність елементів спочатку зростає, а потім зменшується в ряді:

а) О, F, З б) Н, Nа, N в) С1, Вг, I г) Na, Са, А1

А8. Іонний зв'язок утворюється:

а) між елементами з однаковою електронегативністю за рахунок утворення загальних електронних пар

б) якщо електронегативність елементів різко-розрізняється

в) якщо електронегативність елементів відрізняється незначно

г) електронегативність не має значення

А9. Хімічний зв'язок у молекулі хлороводню:

а) іонна б) металева в) ковалентна неполярна

г) ковалентна полярна

А10. Хімічний зв'язок якого типу виникає між лужними металами та галогенами:

а)металева б) іонна в) ковалентна полярна г) ковалентна

АІ. Вкажіть ковалентний полярний зв'язок:

а) Н-Нб)С1-С1 в)Nа-С1г)С-С1

А12. Вкажіть символ елемента, атом якого може утворити іонний та металевий зв'язок:

а)б) Про в)С1 г)Si

А13. Хімічний зв'язок утворений двома загальними електронними парами в молекулі:

а) Н2б)02в)N2 г)С12

А14. Хімічний зв'язок у молекулі азоту:

а) потрійнаб) подвійнав) проста г) півторна

А15. Іонна та ковалентна полярна хімічні зв'язки є в речовині:

а) SiO2 б)КОН в)NаС1г)С12

А16. Найбільш міцний хімічний зв'язок у поєднанні: а)02б) Н2в)N2 г)НВг

А17.У якому разі загальні електронні пари у хімічному зв'язку зміщені до кисню:

а) СО б)F2 в) 02 г)03

А18. Визначте, в якому ряді у всіх речовинах всі ковалентні зв'язки полярні:

а) 02, К1,N2 б)НС1,СН4,NН3в)Н2О, КОН, РН3 г) А1,NаС1, СаСО3

А19. Вкажіть, електронні орбіталі якого типу перекриваються при утворенні молекули хлороводню: а) 8 ірб) рирв) 8 І 8 Г) 8 І д

А20. Визначте, в якій молекулі всі зв'язки типу:

а)К2б) Н2Ов) С2Н4г) С6Н6

А21. Вкажіть молекулу з двома зв'язками:

а)С2Н5ОН б) С2Н2 в) СН4 г) С2Н4

А22. Між атомами елементів із порядковими номерами11 і 17 утворюється хімічний зв'язок:а) металева б) іонна в) ковалентна неполярна

г) ковалентна полярна

А23. Молекула оксиду вуглецю (IV) містить зв'язки:

а) 1о> і 1лб) 2с та 2к в) 1а та 2п г) 2а та 1л

А24. Вкажіть з'єднання, в якому ковалентний зв'язокміж атомами утворюється по донорно-акцепторномумеханізму:

а) КС1 б) Ш4С1 в) СН3С1 г) М8С12

А25. Визначте, між молекулами якої речовиниможливе утворення водневих зв'язків:

а) СН3ОН б) СН2О в) С2Н4 г)Н2

А26. Кристалічні грати атомного типу має:

а) ромбічна сірка б) білий фосфор в) кисень г) кремнезем

А27. Молекулярні грати мають речовини з хімічним зв'язком:

а) ковалентної полярної б) іонної в) металевої

г) з будь-яким типом зв'язку

А28. Тип кристалічних грат речовини, утворенийного металом та галогеном:

а) атомна; б) молекулярна; в) іонна; г) атомно-іонна (металева).

А29. Залізо має кристалічні грати:

а) металеву; б) молекулярну; в) іонну; г) атомну.

АЗО. Саму високу температурукипіння має:

а) мідь б) білий фосфор в) карбонат кальцію г)хлороводень

А31. Тип кристалічної решітки речовини, яка хорошо проводить електричний струм, пластично, непрозоро:

а) атомна б) металева в) іонна г) молекулярна

А32. Найбільшу температуру плавлення має реальність.в, формула якого:

а) РЬ б) СН4 в) 5Ю2 г) КР

АЗЗ. Вкажіть ряд, у якому зліва направо зростаєтемпература плавлення речовин:

а)НС1-Н2О-МаС1 б) Н2О - Ре - К2 в)КР-А1-Вг2 г)Н2-Ш-СН4

А34. Визначте, яка речовина за звичайних умов структурними одиницями є іони:

а)вода б) кисень в) залізо г) кухонна сіль

А35. Вкажіть ряд, у якому міцність іонного зв'язку збільшується зліва направо:

б)МаС1-СаС12-А1С13в) СаСО3 - КС1 - СаС12г)1ЛС1-КаС1-КС1

81. Який хімічний зв'язок існує між атомами у поєднанні 1ЧН3? (Назву типу зв'язку запишіть у називному відмінку .)

82. До атомів якого елемента зміщені загальні електронні пари у поєднанні ОР2? (У відповіді вкажіть назву елемента в називному відмінку.)

83. За рахунок електронів якого енергетичного рівня здійснюється зв'язок у поєднанні N2? (Вкажіть номер рівня арабською цифрою.)

84. Вкажіть число а-зв'язків, що існують у молекулі толуолу. (Відповідь запишіть арабською цифрою).

85. Запишіть формулу речовини, у молекулах якої найбільш полярні хімічні зв'язки: хлор, хлорид калію, хлороводень.

86. Які орбіталі беруть участь в утворенні хімічного зв'язку в молекулі фтороводню? (У відповіді запишіть літерні позначенняорбіталей у порядку появи їх на енергетичному рівні і без прогалин.)

87. Атоми яких елементів другого періоду можуть утворити водневий зв'язок? (У відповіді запишіть хімічні знаки елементів у порядку зростання їх атомних номерів без пробілів.)

88. Деяка речовина за звичайних умов є газом, що утворює двоатомні молекули. Перехід цієї речовини в твердий стан відбувається за температури нижче -210 °С. Який тип кристалічної решітки утворює цю речовину в
твердому стані? (Назву типу ґрат запишіть у називному відмінку.)

89. Кристалічні грати якого типу є у речовини, якщо вона добре розчинна у воді, має високу температуру плавлення та кипіння? (Назву типу ґрат запишіть у називному відмінку.)

На сьогоднішній день відомо про існування більш ніж 3 мільйонів різних речовин. І цифра ця з кожним роком зростає, тому що хіміками-синтетиками та іншими вченими постійно виробляються досліди щодо отримання нових сполук, які мають якісь корисні властивості.

Частина речовин - це природні жителі, які формуються природним шляхом. Інша половина - штучні та синтетичні. Однак і в першому і в другому випадку значну частину складають газоподібні речовини, приклади та характеристики яких ми розглянемо в даній статті.

Агрегатні стани речовин

З XVII століття прийнято було вважати, що всі відомі сполуки здатні існувати у трьох агрегатних станах: тверді, рідкі, газоподібні речовини. Проте ретельні дослідження останніх десятиліть у галузі астрономії, фізики, хімії, космічної біології та інших наук довели, що є ще одна форма. Це – плазма.

Що вона є? Це частково або повністю І виявляється, таких речовин у Всесвіті переважна більшість. Так, саме у стані плазми знаходяться:

• міжзоряна речовина;
• космічна матерія;
• вищі шари атмосфери;
• туманності;
• склад багатьох планет;
• зірки.

Тому сьогодні кажуть, що існують тверді, рідкі, газоподібні речовини та плазма. До речі, кожен газ можна штучно перевести в такий стан, якщо піддати його іонізації, тобто змусити перетворитися на іони.

Газоподібні речовини: приклади

Прикладів цих речовин можна навести масу. Адже гази відомі ще з XVII століття, коли ван Гельмонт, дослідник природи, вперше отримав вуглекислий газі став досліджувати його властивості. До речі, назву цій групі з'єднань також дав він, оскільки, на його думку, гази - це щось невпорядковане, хаотичне, пов'язане з духами та чимось невидимим, але відчутним. Таке ім'я прижилося й у Росії.

Можна класифікувати всі газоподібні речовини, тоді приклади навести буде легше. Адже охопити все різноманіття складно.

За складом розрізняють:

• прості,
• складні молекули.

До першої групи належать ті, що складаються з однакових атомів у будь-якій їх кількості. Приклад: кисень - Про 2 , озон - Про 3 , водень - Н 2 , хлор - CL 2 , фтор - F 2 , азот - N 2 та інші.

• сірководень - H 2 S;
• хлороводень - HCL;
• метан – CH 4;
• сірчистий газ - SO 2;
• бурий газ - NO 2;
• фреон - CF 2 CL 2;
• аміак - NH 3 та інші.

Класифікація за природою речовин

Також можна класифікувати види газоподібних речовин за належністю до органічного та неорганічного світу. Тобто за природою атомів, що входять до складу. Органічними газами є:

• перші п'ять представників (метан, етан, пропан, бутан, пентан). Загальна формула C n H 2n+2;
• етилен - З 2 Н 4;
• ацетилен або етин - З 2 Н 2;
• метиламін - CH 3 NH 2 та інші.

Ще однією класифікацією, якій можна піддати розглянуті сполуки, є поділ на основі частинок, що входять до складу. Саме з атомів складаються не всі газоподібні речовини. Приклади структур, у яких присутні іони, молекули, фотони, електрони, броунівські частки, плазма, також відносяться до сполук такого агрегатного стані.

Властивості газів

Характеристики речовин у аналізованому стані відрізняються від таких для твердих або рідких сполук. Справа в тому, що властивості газоподібних речовин особливі. Частинки їх легко і швидко рухливі, речовина загалом ізотропна, тобто властивості не визначаються напрямом руху структур, що входять до складу.

Можна позначити найголовніші фізичні властивості газоподібних речовин, які відрізнятимуть їх від решти форм існування матерії.

1. Це такі сполуки, які не можна побачити та проконтролювати, відчути звичайними людськими способами. Щоб зрозуміти властивості та ідентифікувати той чи інший газ, спираються на чотири описуючі всі параметри: тиск, температура, кількість речовини (моль), об'єм.
2. На відміну від рідин, гази здатні займати весь простір без залишку, обмежуючись лише величиною судини або приміщення.
3. Всі гази між собою легко змішуються, при цьому ці сполуки не мають поверхні розділу.
4. Існують легші та важкі представники, тому під дією сили тяжкості та часу, можливо побачити їх поділ.
5. Дифузія - одна з найважливіших властивостейцих сполук. Здатність проникати в інші речовини і насичувати їх зсередини, роблячи при цьому абсолютно невпорядковані рухи всередині своєї структури.
6. Реальні гази електричний струм проводити не можуть, проте якщо говорити про розріджені та іонізовані субстанції, то провідність різко зростає.
7. Теплоємність та теплопровідність газів невисока і коливається у різних видів.
8. В'язкість зростає зі збільшенням тиску та температури.
9. Існує два варіанти міжфазового переходу: випаровування - рідина перетворюється на пару, сублімація - тверда речовина, минаючи рідку, стає газоподібною.

Відмінна особливість пар від істинних газів у тому, що перші за певних умов здатні перейти в рідину або тверду фазу, а другі ні. Також слід помітити здатність розглянутих сполук чинити опір деформаціям і бути текучими.

Подібні властивості газоподібних речовин дозволяють широко застосовувати їх у різних галузях науки і техніки, промисловості та народному господарстві. До того ж конкретні характеристики для кожного представника суворо індивідуальні. Ми ж розглянули лише загальні всім реальних структур особливості.

Стисненість

При різних температурах, а також під впливом тиску гази здатні стискатися, збільшуючи свою концентрацію та знижуючи об'єм, що займає. При підвищених температурах вони розширюються, за низьких - стискуються.

Під впливом тиску також відбуваються зміни. Щільність газоподібних речовин збільшується і при досягненні критичної точки, яка для кожного представника своя, може наступити перехід в інший агрегатний стан.

Основні вчені, які зробили внесок у розвиток вчення про гази

Таких людей можна назвати безліч, адже вивчення газів – процес трудомісткий та історично довгий. Зупинимося на самих відомих особистостях, що зуміли зробити найбільш значні відкриття.

1. 1811 року зробив відкриття. Неважливо, які гази, головне, що за однакових умов в одному обсязі їх міститься однакова кількість за кількістю молекул. Існує розрахована величина, що має назву на прізвище вченого. Вона дорівнює 6,03 * 1023 молекул для 1 моль будь-якого газу.
2. Фермі - створив вчення про ідеальний квантовий газ.
3. Гей-Люссак, Бойль-Маріотт – прізвища вчених, які створили основні кінетичні рівняння для розрахунків.
4. Роберт Бойль.
5. Джон Дальтон.
6. Жак Шарль та багато інших вчених.

Будова газоподібних речовин

Сама Головна особливістьу побудові кристалічної решітки аналізованих речовин, те, що у вузлах її або атоми, або молекули, які з'єднуються друг з одним слабкими ковалентними зв'язками. Також присутні сили ван-дер-ваальсової взаємодії, коли мова йдепро іони, електрони та інші квантові системи.

Тому основні типи будови грат для газів, це:

• атомна;
• молекулярна.

Зв'язки всередині легко рвуться, тому ці сполуки немає постійної форми, а заповнюють весь просторовий обсяг. Це пояснює відсутність електропровідності і погану теплопровідність. А ось теплоізоляція у газів хороша, адже завдяки дифузії вони здатні проникати в тверді тіла і займати вільні кластерні простори всередині них. Повітря при цьому не пропускається, тепло утримується. На цьому ґрунтується застосування газів та твердих тіл у сукупності в будівельних цілях.

Прості речовини серед газів

Які за будовою та структурою гази відносяться до цієї категорії, ми вже говорили вище. Це ті, що складаються з однакових атомів. Прикладів можна навести багато, адже значна частина неметалів з усієї періодичної системиза звичайних умов існує саме в такому агрегатному стані. Наприклад:

• фосфор білий – одна з даного елемента;
• азот;
• кисень;
• фтор;
• хлор;
• гелій;
• неон;
• аргон;
• криптон;
• ксенон.

Молекули цих газів може бути як одноатомними (благородні гази), і багатоатомними (озон - Про 3). Тип зв'язку - ковалентна неполярна, здебільшого досить слабка, але не в усіх. Кристалічні грати молекулярного типу, що дозволяє цим речовин легко переходити з одного агрегатного станув інше. Так, наприклад, йод за звичайних умов – темно-фіолетові кристали з металевим блиском. Однак при нагріванні сублімуються клуби яскраво-фіолетового газу - I 2 .

До речі, будь-яка речовина, у тому числі метали, за певних умов можуть існувати в газоподібному стані.

Складні сполуки газоподібної природи

Таких газів, звісно, ​​більшість. Різні поєднанняатомів у молекулах, об'єднані ковалентними зв'язками та ван-дер-ваальсовими взаємодіями, дозволяють сформуватися сотням різних представниківаналізованого агрегатного стану.

Прикладами саме складних речовин серед газів можуть бути всі сполуки, що складаються з двох різних елементів. Сюди можна зарахувати:

• пропан;
• бутан;
• ацетилен;
• аміак;
• силан;
• фосфін;
• метан;
• сірковуглець;
• сірчистий газ;
• бурий газ;
• фреон;
• етилен та інші.

Кристалічні грати молекулярного типу. Багато представників легко розчиняються у воді, утворюючи відповідні кислоти. Більшість таких сполук - важлива частина хімічних синтезів, здійснюваних у промисловості.

Метан та його гомологи

Іноді загальним поняттям"газ" позначають природну корисну копалину, яка є цілою сумішшю газоподібних продуктів переважно органічної природи. Саме він містить такі речовини, як:

• метан;
• етан;
• пропан;
• бутан;
• етилен;
• ацетилен;
• пентан та деякі інші.

У промисловості вони є дуже важливими, адже саме пропан-бутанова суміш – це побутовий газ, на якому люди готують їжу, яка використовується як джерело енергії та тепла.

Багато хто з них використовується для синтезу спиртів, альдегідів, кислот та інших органічних речовин. Щорічне споживання природного газуобчислюється трильйонами кубометрів, і це цілком виправдано.

Кисень та вуглекислий газ

Які речовини газоподібні можна назвати найпоширенішими і найвідомішими навіть першокласникам? Відповідь очевидна - кисень та вуглекислий газ. Адже вони є безпосередніми учасниками газообміну, що відбувається у всіх живих істот на планеті.

Відомо, що саме завдяки кисню можливе життя, тому що без нього здатні існувати лише деякі види анаеробних бактерій. А вуглекислий газ - необхідний продукт"харчування" всім рослин, які поглинають його з метою здійснення процесу фотосинтезу.

З хімічної точкизору і кисень, і вуглекислий газ - важливі речовини щодо синтезів сполук. Перший є сильним окислювачем, другий найчастіше відновник.

Галогени

Це така група сполук, у яких атоми - це частинки газоподібної речовини, попарно поєднані між собою за рахунок ковалентного неполярного зв'язку. Однак не всі галогени – гази. Бром - це рідина при звичайних умовах, а йод - тверда речовина, що легко відганяється. Фтор і хлор - отруйні, небезпечні для здоров'я живих істот речовини, які є найсильнішими окислювачами і використовуються в синтезах дуже широко.

Неметали - це хімічні елементи, які утворюють у вільному вигляді прості речовини, що не мають фізичних властивостей металів. Зі 114 хімічних елементів 92 відносяться до металів, 22 є неметалами. Неметали – прості речовини, за звичайних умов можуть бути газами, рідинами та твердими речовинами (рис. 46).

Мал. 46.
Прості речовини – неметали

Лабораторний досвід №6
Ознайомлення з колекцією неметалів

Ознайомтеся із колекцією неметалів. Запишіть хімічні формули виданих вам неметалів, розташуйте їх у порядку зростання:

1. густини;
2. твердості;
3. блиску;
4. інтенсивність зміни кольору.

Для виконання завдання використовуйте додатки 1 та 2, додаткові джерела інформації.

Газами є гелій Не, неон Ne, аргон Ar, криптон Кr, ксенон Хе, радон Rn. Їх називають інертними газами. Молекули інертного газу складаються з одного атома. На зовнішньому електронному шарі атоми інертних газів (за винятком гелію) мають вісім електронів. У гелію – два. Своєю хімічною стійкістю інертні гази нагадують благородні метали – золото та платину, і у них є друга назва – благородні гази. Ця назва більш підходить до інертних газів, які все-таки вступають іноді у хімічні реакції та утворюють сполуки. У 1962 р. з'явилося повідомлення у тому, що отримано з'єднання ксенону з фтором. Зараз відомо вже понад 150 сполук ксенону, криптону, радону з фтором, киснем, хлором та азотом.

Уявлення про хімічну винятковість шляхетних газів виявилося не дуже заможним, і тому замість передбачуваної нульової групи інертні гази були поміщені у VIII групу (VIIIA групу) таблиці Д. І. Менделєєва.

Гелієм, що по легкості поступається тільки водню, але, на відміну від останнього, негорючим, тобто не представляє пожежної небезпеки, Заповнюють аеростати та дирижаблі (рис. 47).

Мал. 47.
Повітряні кулі та дирижаблі заповнюють гелієм

Неон використовують для виготовлення світлової реклами (рис. 48). Згадайте образне вираження"вулиці міста були залиті неоном".

Гази водень, кисень, азот, хлор, фтор утворюють двоатомні молекули, відповідно - Н 2 , O 2 , N 2 , Cl 2 , F 2 .

Склад речовини зображують на листі, використовуючи хімічні знаки та цифри – індекси, за допомогою хімічної формули. За хімічною формулою, як ви знаєте, обчислюють відносну молекулярну масу речовини (Мr). Відносна молекулярна маса простої речовини дорівнює добутку відносної атомної маси на число атомів у молекулі, наприклад, кисню O 2:

Мr(02) = Аr(0) 2 = 16 2 = 32.

Однак елемент кисень утворює ще одну газоподібну просту речовину - озон, до складу молекул якого входять уже три атоми кисню. Хімічна формула озону 0 3 а його відносна молекулярна маса: Мr(03) = 16 × 3 = 48.

Властивості алотропних модифікацій хімічного елемента кисню - найпростіших речовин кисню O 2 і озону O 3 - різні. Кисень не має запаху, а озон пахне (звідси і його назва - у перекладі з грецької озон означає «пахнучий»). Цей запах, аромат свіжості, можна відчути під час грози, оскільки озон утворюється у малих кількостях повітря у результаті електричних розрядів.

Кисень – газ без кольору, а озон має блідо-фіолетовий колір. Озон більш бактерицидний (лат. цидао - вбивати), ніж кисень. Тому озон застосовують для знезараження питної води. Озон здатний утримувати ультрафіолетові променісонячного спектру, згубні для всього живого на Землі, і тому озоновий шар, що знаходиться в атмосфері на висоті 20-35 км, захищає життя на нашій планеті (на малюнку 49 ви бачите фотографію, зроблену з космосу за допомогою штучного супутника Землі, де області зниженого вміст озону в атмосфері («озонові дірки») позначені білим кольором).

Мал. 49.
"Озонові дірки" в атмосфері Землі

З простих речовин – неметалів за звичайних умов рідиною є лише бром, молекули якого двоатомні. Формула брому Вr2. Це важка бура, з неприємним запахом рідина (звідси і назва, тому що бромос із давньогрецької перекладається як «смердючий»).

Деякі тверді речовини - неметали відомі з найдавніших часів - це сірка та вуглець (у формі деревного вугілля, алмазу та графіту).

У твердих речовин – неметалів також спостерігається явище алотропії. Так, елемент вуглець утворює такі різні по зовнішньому виглядупрості речовини, як алмаз, графіт (рис. 50). Причина відмінності властивостей алмазу і графіту полягає у будові кристалічних ґрат цих речовин, які ви розглянете трохи пізніше.

Мал. 50.
Алотропні видозміни вуглецю та області їх застосування

Елемент фосфор має дві алотропні модифікації: червоний фосфор (їм покривають бічну сторону) сірникової коробки) та фосфор білий. Останній має четирехатомную молекулу, склад його відбивається формулою Р 4 .

Твердою речовиною-неметалом є кристалічний йод з двоатомною молекулою I 2 . Не плутайте його зі спиртовим розчином йоду - йодною настойкою, яка є в кожній домашній аптечці.

Кристалічний йод та графіт не схожі на інші прості речовини – неметали, вони мають металевий блиск.

Щоб показати відносність поділу простих речовин на підставі їх фізичних властивостейна метали та неметали, розглянемо алотропію хімічного елемента олова Sn. При кімнатній температурізазвичай існує бета-олово (β-Sn). Це всім відоме біле олово – метал, з якого раніше відливали олов'яних солдатиків (рис. 51, а) (згадайте казку X. К. Андерсена «Стійкий олов'яний солдатик»). Оловом покривають зсередини консервні банки (рис. 51 б). Воно входить до складу такого відомого сплаву, як бронза, а також припою (рис. 51 в).

Мал. 51.
Області застосування олова:
а – іграшки; б – виробництво консервних банок; в - припій

При температурі нижче +13,2 °С стійкіше альфа-олово (α-Sn) - сірий дрібнокристалічний порошок, що має швидше властивості неметалу. Процес перетворення білого олова на сіре найшвидше йде при температурі, що дорівнює -33 °С. Це перетворення отримало образну назву «олов'яна чума».

Порівняємо тепер прості речовини - метали та неметали за допомогою таблиці 3.

Таблиця 3
Прості речовини

Ключові слова та словосполучення

1. Шляхетні гази.
2. Алотропія та алотропні видозміни, або модифікації.
3. Кисень та озон.
4. Діамант і графіт.
5. Фосфор червоний та білий.
6. Біле та сіре олово.
7. Відносність поділу простих речовин на метали та неметали.

Робота з комп'ютером

1. Зверніться до електронної програми. Вивчіть матеріал уроку та виконайте запропоновані завдання.
2. Знайдіть в Інтернеті електронні адреси, які можуть бути додатковими джерелами, які розкривають зміст ключових слів і словосполучень параграфа. Запропонуйте вчителю свою допомогу у підготовці нового уроку - зробіть повідомлення по ключовим словамта словосполученням наступного параграфа.

Запитання та завдання

1. Розгляньте етимологію назв окремих благородних газів.
2. Чому хімічно невірно поетичний вираз «У повітрі пахло грозою»?
3. Запишіть схеми утворення молекул: Na2, Br2, O2, N2. Який тип хімічного зв'язку у цих молекулах?
4. Який тип хімічного зв'язку має бути у металевому водні?
5. Експедиція полярного дослідника Р. Скотта до Південному полюсу 1912 р. загинула через те, що втратила весь запас пального: воно знаходилося в запаяних оловом баках. Який хімічний процес лежав у основі цього?