Агрегатное состояние металлов и неметаллов

Обновлено: 05.01.2025

Наш мир наполняют различные простые вещества – металлы или неметаллы. При существовании 120 химических элементов, Вселенную наполняют более 400 простых веществ. Этот парадокс связан с понятием аллотропии – явлением образования одним химическим элементом двух и более простых веществ. Например, атом кислорода может формировать молекулярный кислород О2 и озон О3.

План урока:

Физические свойства металлов

Металлы – химические элементы, атомы которых в процессе реакции стремятся отдавать электроны. Они обладают металлической кристаллической решеткой и общими физическими свойствами. На данный момент известно более 87 металлов.

Для металлов характерен ряд свойств:

твердость (кроме ртути, которая представляет собой жидкость);
металлический блеск;
проводимость электрического тока и тепла;
пластичность.

Металлы при ударах не разрушаются, а меняют форму. С этой особенностью связано то, что из них производят проволоку, металлические листы и др. Развитие бронзового и железного века связано с производством товаров из металлов.

Физические свойства неметаллов

Неметаллы – химические элементы, атомы которых стремятся принять чужие электроны. Для них характерны атомные и молекулярные кристаллические решетки. Для атомов неметаллов не характерны общие физические свойства. На данный момент существует 22 неметалла.

Для неметаллов характерен ряд свойств:

хрупкость (неметаллы нельзя ковать);
отсутствие блеска;
непроводимость электрического тока и тепла.

Расположение металлов и неметаллов в периодической таблице Д.И. Менделеева

Определить, является простое вещество металлом или неметаллом, можно с помощью периодической таблицы Менделеева. Металлы располагаются ниже диагонали «водород-бор- кремний-мышьяк-теллур-астат», а неметаллы выше.

Красные ячейки – неметаллы, синие – металлы

Элементы, расположенные вблизи диагонали, обладают смешанными свойствами: проявляют как металлические, так и неметаллические свойства. Они называются полуметаллами.

Красные ячейки – полуметаллы

Полуметаллы имеют ковалентную кристаллическую решетку при наличии металлической проводимости (электропроводности). Валентных электронов у них либо недостаточно для образования полноценной ковалентной связи, либо они не удерживаются достаточно прочно из-за больших размеров атома. Поэтому связь в ковалентных кристаллах этих элементов имеет частично металлический характер.

Закономерности в таблице Д.И. Менделеева

Каждый атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны находятся в ядре, который несет положительный заряд. Вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны. Атомный номер указывает на количество протонов.

Чем больше заряд ядра, тем сильнее к нему притягиваются электроны. Т.о., атому сложнее отдавать электроны. Поэтому в периоде слева направо, с увеличением порядкового номера металлические свойства ослабевают, а неметаллические – усиливаются.

Неметаллы стремятся принять электроны от других атомов. Период в таблице указывает на количество электронных уровней. По мере увеличения числа орбиталей электроны отдаляются от ядра и атому сложнее удерживать электроны на последних уровнях. Т.о., в группе сверху вниз количество орбиталей возрастает, поэтому металлические свойства усиливаются, а неметаллические – уменьшаются.

Способы получения металлов

Большую часть металлов получают из оксидов при нагревании.

Металлы, имеющие на внешнем уровне один-два электрона, получают с помощью электролиза расплавов.

Химические свойства металлов

Все металлы проявляют восстановительные свойства. Легкость в отдачи внешнего электрона применяется в фотоэлементах. Степень активности определяется рядом активности. У самых активных на внешнем уровне располагается по одному электрону.

Общие химические свойства металлов выражаются в реакциях со следующими соединениями.

Активные металлы реагируют с галогенами и кислородом. С азотом взаимодействуют только литий, кальций и магний. Большинство металлов при взаимодействии с кислородом образуют оксиды, а наиболее активные металлы – пероксиды (N₂O₂).

2 Ca + MnO₂ → 2 CaO + Mn(нагревание)

Водород в кислотах вытесняют только те металлы, которые в ряду напряжений стоят до водорода.

Более активные металлы вытесняют из соединений менее активные.

Химические свойства щелочных и щелочно-земельных металлов (реакции с водой)

2 Na + 2 H₂O → 2 NaOH + H₂

Способы получения неметаллов

Неметаллы синтезируют из природных соединений с помощью электролиза.

2 KCl → 2 K + Cl₂

Также неметаллы получают в результате окислительно-восстановительных реакций.

SiO₂ + 2 Mg → 2 MgO + Si

Химические свойства неметаллов

Неметаллы проявляют окислительные свойства. Самый активный неметалл – фтор. Он бурно реагирует со всеми веществами, а некоторые реакции сопровождаются горением и взрывом. В атмосфере фтора горят даже вода и платина. Фтор окисляет кислород и образует фторид кислорода OF₂.

Неметаллы вступают в реакции со следующими веществами.

3 F + 2 Al → 2 AlF₃ (нагревание)

S + Fe →FeS (нагревание)

Меньшей активностью обладают такие неметаллы как бор, графит, алмаз. Они могут проявлять восстановительные свойства.

2 C + MnO₂ → Mn + 2 CO

Коррозия металла

Коррозия – это процесс разрушения металлов или металлических конструкций под действием кислорода, воды и вредных примесей. Не все металлы подвергаются коррозии. Их стойкость зависит от ряда факторов.

На благородных металлах не образуется коррозия.
На поверхности алюминия, титана, цинке, хрома и никеля есть оксидная пленка, которая предотвращает процессы коррозии.

Различают несколько видов коррозии – химическую и электрохимическую.

Химическая коррозия

Химическая коррозия сопровождается химическими реакциями. Она образуется под действием газов.

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия – процесс разрушения металлов или металлических конструкций, который сопровождается электрохимическими реакциями. В большинстве металлов находятся примеси. В процессе коррозии электродами могут служить не только металлы, но и его примеси.

Например, в железе могут находиться примеси олова. В этом случае на аноде электроны переносятся от олова к железу и металлы растворяются, т.е. железо подвергаются коррозии. На катоде восстанавливается водород из воды или растворенного кислорода. Электрохимическая коррозия может сопровождаться следующими процессами.

Анод: Fe 2+ - 2e → Fe 0

Катод: 2H + + 2e → H₂

Способы защиты от коррозии

В промышленности популярны различные методы защиты металлов от коррозии.

Покрытия защищают поверхности от действия окислителей. Ими служат различные вещества:

покрытие менее активным металлом (железо покрывают оловом);
краски, лаки, смазки.
Создание специальных сплавов

Физические свойства сплавов и чистых металлов отличаются. Поэтому для повышения стойкости в сплав необходимо добавить дополнительные металлы.

Биологическая роль металлов и неметаллов

В организмах содержится множество различных металлов и неметаллов. Различных химических элементов в организме может не хватать, поэтому приходится потреблять их извне.Химические элементы можно разделить на две большие группы – макроэлементы и микроэлементы.

К макроэлементам относятся вещества, содержание которых в организме превышает 0,005 %. Эта группа включает водород, углерод, кислород, азот, натрий, магний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций.Микроэлементы – элементы, содержание которых не превышает 0,005%. К ним относятся железо, медь, селен, йод, хром, цинк, фтор, марганец, кобальт, молибден, кремний, бром, ванадий, бор. Каждый макро- и микроэлемент в организме выполняет определенную функцию.

Применение металлов и неметаллов

В синтезе химических препаратов и лекарств применяются чистые металлы и неметаллы. В органической химии металлы используются в качестве катализаторов, а также при получении металлорганических соединений. Неметаллы служат исходным сырьем для получения чистых кислот и других химических соединений.

Чем металлы отличаются от неметаллов - особенности, свойства и характеристики

В повседневной жизни человек взаимодействует с множеством веществ. Все элементы можно классифицировать по физическим и химическим качествам. В статье рассмотрим, чем отличаются металлы от неметаллов, их свойства и понятие.

Определение металла и его свойства

Каждый день мы имеем дело с металлами и это неспроста. Большинство элементов таблицы Менделеева являются ими. Все они имеют свои характеристики и свойства.

Как правило, металлы — это такие элементы, которые хорошо проводят тепло и электричество. Также металлы очень пластичны, что позволяет изменять их форму путем ковки, еще они имеют высокий коэффициент твердости. Отличительной особенностью этого элемента является блеск, который называется металлическим. Свойства металла делятся на две основные фракции, такие как:

Физические свойства.
Химические свойства.

Чем металлы отличаются от металлов по физическим характеристикам? К физическим свойствам относится:

Цвет. Металлы, как правило, имеют плотную структуру, которая не пропускает сквозь себя свет. А их цвет определяется отражением света от его поверхности. Так, металлы в большинстве случаев имеют расцветку от серого до серебристого. Но есть и исключения, как, например, медь, которая имеет красный цвет, и золото, имеющее желтый окрас.
Состояние формы, твердость и плотность. Сами по себе металлы имеют твердое агрегатное состояние, но способны переходить в жидкое при высоких температурах. Так, металлы плавятся при температуре от 40 до 3400 градусов по Цельсию. Но встречаются металлы, чье основное агрегатное состояние - жидкое. К таким элементам относят ртуть.
Электропроводимость. Особенностью является ее снижение при повышении температуры вещества.
Теплопроводность и температура кипения/плавления.

Чем металлы отличаются от металлов по химическим свойствам? В этой группе выделяют:

Окисляемость. Также металлы окисляются, и оксидная пленка на поверхности может придать им другой оттенок.
Вступление в реакцию с неметаллами, кислотами, водой, солями.

Чем металлы отличаются друг от друга

Многие не знают, чем металлы отличаются от металлов. Их различия можно классифицировать:

Металлы между собой отличаются по цвету, как, например, золото и медь.
Также металлы плавятся при разных температурах. Некоторые металлы, например, олово и свинец, можно расплавить в домашних условиях, а вот для остальных нужна более высокая температура.
Между собой металлы делятся на две группы: тяжелые и легкие. К тяжелым металлам относятся те, чья плотность составляет от 5 г/см 3 , легкие металлы имеют плотность меньше 5 г/см 3 . К легким металлам относится литий, который имеет плотность 0.2 г/см 3 , место самого тяжелого металла делят между собой осмий и иридий. Их плотность составляет 22.6 г/см 3 .
Металлы отличаются друг от друга пластичностью и электропроводность. Некоторые из них очень пластичны. К примеру, из всего лишь 1 грамма золота можно сделать тонкую проволоку в 3.5 километра. Она будет гибкой и не сломается. Повторить такое с менее пластичным металлом не получится.
Также часть металлов проводит ток лучше, чем другие. Самыми электропроводными металлами признаны медь, серебро и алюминий. Их наиболее часто применяют в качестве проводящих элементов.

Чем неметаллы отличаются от металлов

Неметаллами принято называть элементы, которые имеют неметаллические свойства. Чем отличаются металлы от неметаллов? Рассмотрим подробнее:

Форма. Так неметаллы имеют три агрегатных состояния: жидкое, твердое и газообразное.
Электропроводимость. Неметаллы не проводят ток как металлы, имеют более низкую теплопроводность.
Зрительные отличия. Металл легко отличить визуально от неметалла, так как первый имеет металлический блеск. К неметаллам относятся такие элементы как бром, сера и водород.
Химическое строение. Также легко отличить их и по строению. Металлы имеют четкую кристаллическую решетку. У неметаллов строение ионное.
Вступление в реакции. Неметаллы имеют большее число незанятых электронов, находящихся на внешних уровнях. Именно это позволяет им иметь высокую окислительную способность по сравнению с металлами.

Чем дерево похоже на металл и в чем их отличия

Дерево — это растительное сырье. Металл же это результат природного химического соединения. Чем отличается дерево от металла:

Древесина не проводит электричество и возгорается при довольно низкой температуре по сравнению с металлами.
Древесина не плавится при воздействии высоких температур.
Также дерево плохо проводит тепло, в отличие от металлов.
Древесина упругая, но не гибкая. Металлы же имеют более низкий коэффициент упругости, но они более пластичны. Так сложить пополам проволоку и не сломать ее можно легко, древесина при таком воздействии сломается пополам.
Также отличительной чертой древесины от металла является то, что она не покрывается коррозией. Есть породы дерева, которые могут долгое время находиться в воде и не гнить. Металлы же при таких условиях покрываются ржавчиной. достаточно низкая по сравнению с металлами. Хотя некоторые металлы имеют плотность ниже дерева, они относятся к легким металлам.

Чем отличаются полупроводники от металлов

Полупроводниками называются неметаллы, которые имеют некоторые металлические свойства. Металлы и полупроводники имеют схожесть в том, что и те, и другие способны проводить ток.

Но полупроводники имеют отличительную особенность, которая заключается в том, что их электропроводность может возрастать в несколько раз в зависимости от внешних факторов. Таким образом, полупроводник проводит ток лучше при повышении температуры. У металлов электропроводность с повышением температуры уменьшается. Также на электропроводность может повлиять наличие посторонних примесей. Так, в металлах примеси понижают электропроводность, а в полупроводниках повышают.

Полупроводники в отличие от металлов могут обладать позитивной и негативной электропроводимостью. Сами по себе полупроводники по способности пропускать сквозь себя ток стоят между металлом и элементами, которые не проводят ток совсем.

Отличие металла от стали

Ошибочно считать, что металл и сталь — это совершенно разные элементы. На самом деле сталь — это тоже металл. Чем отличается металл от стали?

Дело в том, что металлами называют целую группу элементов, которые имеют металлические свойства. В эту группу входит и железо. Сталь не что иное, как сплав железа с элементами, входящими в группу металлов.

Чаще всего в состав стали помимо железа входят такие элементы таблицы Менделеева как молибден, хром и ванадий. Также в состав стали входит и углерод. С помощью него повышают прочность железа.

Таким образом, варьируя количеством углерода в сплаве можно получить очень прочный материал. Но чем прочнее сталь, тем больше она становится хрупкой. Так, при длительной динамической нагрузке сталь легко ломается. Добавление других примесей к ней помогает добиться устойчивости к каким-либо воздействиям.

Итак, в статье было рассмотрено, чем металлы отличаются от металлов и неметаллов. Характеристики всех элементов можно сравнивать по химическим и физическим свойствам. Ежедневно человек пользуется такими элементами и создает новые вещества для улучшения качества жизни.

Химические и физические свойства неметаллов

Деление химических элементов на металлы и неметаллы достаточно условно. Существует небольшая группа элементов, которые при некоторых условиях ведут себя нетипичным образом. Например, алюминий может реагировать не только с кислотами, как большинство металлов, но и со щелочами, как неметаллические элементы. А германий, являющийся неметаллом, может проводить электрический ток, как типичный металл. В нашей статье мы рассмотрим физические и химические свойства неметаллов, а также их применение в промышленности.

Формула валентного уровня

В основе различий в характеристиках элементов лежит строение их атомов. Неметаллы имеют от 4 до 8 электронов на последнем энергетическом уровне, исключением будут водород, гелий и бор. Практически все неметаллы относятся к p-элементам. Например, это хлор, азот, кислород. Этому правилу не подчиняются гелий и водород, являющиеся p-элементами. Физические свойства неметаллов, а также способность к химическим превращениям, обусловлены их расположением в периодической системе.

Место неметаллов в системе химических элементов

Изменение свойств атомов неметаллических элементов происходит с увеличением порядкового номера. В периоде благодаря увеличению заряда ядра происходит сжатие атома и уменьшение его радиуса. Также усиливается окислительная способность, а восстановительные свойства элементов ослабевают. Физические свойства неметаллов, а также особенности их взаимодействия с другими веществами зависят от строения их внешнего энергетического уровня. От него же зависит и способность атомов притягивать в сферу своего влияния чужие электроны. Например, во втором периоде от бора до фтора электроотрицательность неметаллов увеличивается. Самым активным среди всех неметаллических элементов является фтор. В своих соединениях он сильнее всех удерживает чужие электроны, сохраняя заряд -1.

Неметаллы существуют в различных агрегатных состояниях. Так, бор, углерод, фосфор – твердые соединения, бром – жидкость, азот, водород, кислород – газы. Все они не проводят электрический ток, менее прочные, чем металлы, имеют низкую теплопроводность. Вид кристаллической решетки также влияет на физические свойства неметаллов. Например, соединения с молекулярной решеткой (йод, сера, фосфор) имеют низкую температуру кипения и плавления, а также летучи. Атомное кристаллическое строение присуще кремнию, алмазу. Эти вещества очень прочные, их температуры плавления и кипения высокие.

Химические свойства

Прямая реакция соединения металлов и неметаллов приводит к получению бинарных соединений класса солей: нитридов, карбидов, хлоридов.

Неметаллические элементы способны взаимодействовать друг с другом. Главное условие протекание таких процессов: элементы должны иметь различную электроотрицательность. Например:

Большинство неметаллов, за исключением йода, напрямую окисляются кислородом. При этом образуются бинарные соединения – кислотные оксиды:

C + O₂ = CO₂ – диоксид карбона, или углекислый газ.

Возможны реакции неметаллов с некоторыми оксидами. Так, углерод применяют в качестве элемента, восстанавливающего металлы из их оксидов:

Кислоты – сильные окислители (например, нитратная), способны взаимодействовать с неметаллами, окисляя их до оксидов:

Галогены

Элементы, расположенные в главной подгруппе седьмой группы таблицы периодической системы, являются в химическом отношении самыми активными неметаллами. Их атомы имеют одинаковое количество электронов -7 на последнем энергетическом уровне, что и объясняет схожесть их химических характеристик.

Физические свойства простых веществ – неметаллов различны. Так, фтор, хлор находятся в газообразной фазе, жидкостью является бром, а твердое состояние присуще йоду. Активность галогенов в группе с увеличением заряда ядра атома ослабевает, фтор является самым реакционно способным среди галогенов. В реакционной способности ему ступает лишь кислород, входящий в группу халькогенов. Сила водородных соединений галогенов, водные растворы которых являются кислотами, от фтора до йода возрастает, а растворимость малорастворимых солей уменьшается. Особое положение фтора среди галогенов касается и его способности к реакциям с водой. Галоген может разлагать воду, образуя различные продукты: собственный оксид F₂O, озон, кислород и перекись водорода.

Кислород и его особенности

Элемент является самым распространенным на Земле. Его содержание в почве составляет более 47%, а масса газа в воздухе равна 23,15%. Общие физические свойства неметаллов, таких как азот, кислород, водород, находящихся в газообразном состоянии, определяются строением их молекул.

Все они состоят из двух атомов, связанных ковалентными неполярными связями. В атоме кислорода на последнем энергетическом уровне находятся два свободных p-электрона. Поэтому степень окисления элемента обычно равна -2, а в соединениях со фтором (например, OF₂) +2. Кислород плохо растворим в воде, при температуре -183 ⁰C он превращается в легко подвижную жидкость голубого цвета, способную притягиваться магнитом. Элемент представлен двумя простыми веществами: кислородом O₂ и озоном O₃. Характерный запах озона можно ощутить в воздухе после грозового дождя. Вещество чрезвычайно агрессивно, разлагает органические материалы и окисляет даже пассивные металлы, такие как платина или золото. Большинство сложных веществ - оксидов, солей, оснований и кислот - содержат в составе своих молекул атомы кислорода.

Сера – типичный неметаллический элемент

Как и кислород, сера очень распространена в земной коре, ее атомы также входят в состав органических веществ, например белков. Велико содержание серы в геотермальных источниках и вулканических газах. Наиболее распространенные серосодержащие минералы: пирит FeS₂, цинковый и свинцовый блеск ZnS, PbS.

На просьбу: "Перечислите физические свойства неметаллов", мы можем ответить, назвав, например, свойства серы. Она является диэлектриком. Вещество плохо сохраняет тепловую энергию, хрупкое, крошится при ударе, не растворяется в воде. Может формировать несколько аллотропных форм, называемых ромбической, пластической и моноклинной. Природная сера имеет желтую окраску и ромбическое строение. В химических реакциях с металлами и некоторыми неметаллами ведет себя как окислитель, а с галогенами и кислородом – проявляет восстановительные свойства.

В нашей статье на примере галогенов, кислорода и серы мы рассмотрели свойства неметаллических элементов.

Изменения состояния вещества

Переход из одного агрегатного состояния в другое (при постоянном давлении) происходит при строго определённой температуре и всегда связан с выделением или поглощением некоторого количества тепла. Переход вещества из одного состояния в другое происходит не мгновенно, а в течении некоторого времени, когда два состояния вещества существуют одновременно в тепловом равновесии.

На странице -> решение задач по химии собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам химии.

Агрегатное состояние — состояние какого-либо вещества, имеющее определенные свойства: способность сохранять форму и объем, иметь дальний или ближний порядок и другие. При изменении агрегатного состояния вещества происходит изменение физических свойств, а также плотности, энтропии и свободной энергии.

Физические и химические явления

Вокруг нас постоянно происходят различные изменения с веществами: вода испаряется или затвердевает, осенью меняется окраска листьев у растении (разрушается хлорофилл). Эти изменения с веществами называются явлениями.

Физическими явлениями называют такие явления, при которых не происходит превращения одних веществ в другие.

Например, при переходе в газообразное состояние молекулы воды практически не изменяются и находятся на большом расстоянии (рис. 6).

Рис. 6. Испарение воды

Явления, в результате которых из одних веществ образуются другие, называются химическими явлениями, или химическими реакциями.

При химических явлениях происходит разрушение структурных частиц веществ, вступающих в реакцию, и образование новых структурных частиц, а следовательно, новых веществ.

При горении водорода в кислороде разрушаются молекулы водорода и кислорода, в результате перегруппировки атомов образуются молекулы воды (рис. 7). Метод получения сложных веществ из более простых называется синтезом (от греч. "соединять").

Рис. 7. Образование молекулы воды

При горении угля в кислороде (рис. 8) атомы кислорода из молекул кислорода соединяются с атомами углерода и образуются молекулы углекислого газа.

Рис. 8. Горение угля

С помощью химических явлений (химических реакций) можно получать из одних веществ другие. Это — металлы, их сплавы, пластмассы, синтетические волокна, краски, лекарства, минеральные удобрения, взрывчатые вещества и др.

Сложные биохимические процессы, протекающие в живых организмах растении и человека, также связаны с различными химическими превращениями.

Обрабатывая металлы, пластмассы, стекла, волокна, можно получать различные предметы. Существует много видов обработки материалов: прокат, штамповка, литье, резание, шитье, приклеивание и многое др. Это физические явления. Физические и химические явления взаимосвязаны и играют важную роль в природе.

Кто из нас не наблюдал явления, происходящего при обрабатывании пореза раствором пероксида водорода? При попадании на кровоточащую ранку пероксид вскипает, что свидетельствует об образовании газа, а это, как вам известно, является признаком химической реакции.

Это интересно

Приготовление пищи является эндотермической реакцией, а фейерверк — экзотермической реакцией.

Знаешь ли ты?

Запах мокрой земли, который мы чувствуем после дождя, — это органическое вещество геосмин, которое вырабатывают живущие на поверхности земли цианобактерии и актинобактерии.

Любая химическая реакция сопровождается внешними признаками, по которым мы и судим о ее протекании; поглощение или выделение теплоты (иногда света), изменение окраски, появление запаха, выделение газа, образование осадка.

Признаки химических реакций

Изменение цвета. Часто химические реакции сопровождаются изменением цвета. Например, если разложить малахит, то получится черное вещество оксид меди и бесцветный углекислый газ. К примеру, каждый из вас наблюдал появление бурой ржавчины на серых стальных изделиях. В обоих случаях наблюдается изменение цвета веществ.

Осаждение. В некоторых химических реакциях появляется твердое вещество, называемое осадком (изображается

Выделение или поглощение теплоты. В ходе протекания многих реакций происходит выделение теплоты или поглощение теплоты.

Выделение газов. В ходе некоторых реакции происходит газообразование (изображают

Условия возникновения и течения химических реакций

Что нужно сделать, чтобы началась химическая реакция?

Прежде всего необходимо привести в тесное соприкосновение реагирующие вещества. Чем более измельчены вещества, тем теснее соприкасаются их частички, тем легче идет реакция между ними. Кусок сахара трудно зажечь, а тонко измельченный сахар на воздухе сгорает мгновенно, со взрывом (взрывы сахарной пыли происходят иногда на сахарных заводах). При растворении происходит тонкое дробление. Поэтому многие реакции проводят в растворах.

В некоторых случаях соприкосновения веществ, например железа с влажным воздухом, достаточно, чтобы происходила реакция. Но так бывает не всегда.

Например, медь не вступает в реакцию с кислородом воздуха при невысокой температуре около 20—25°С. Чтобы вызвать реакцию соединения меди с кислородом, нам пришлось бы прибегнуть к нагреванию.

На возникновение и течение химических реакций нагревание влияет по-разному. Для одних реакции требуется непрерывное нагревание. Прекращается нагревание — прекращается и химическая реакция. Это мы можем наблюдать на примере разложения сахара.

В других случаях нагревание требуется лишь для возникновения реакции, дает ей как бы толчок, а дальше реакция течет сама собой. Так происходит при горении древесины и других горючих веществ.

Таким образом, для протекания химических реакций необходимы следующие условия: соприкосновение веществ, измельчение (растворение) веществ, нагревание, применение ускорителей реакции, освещение веществ.

Изучение физических и химических явлений

Для ознакомления с физическими и химическими явлениями возьмем кусочек сахара и металлическую ложку. Вначале поместим сахар в ложку и нагреем его на пламени газовой горелки, сахар расплавится — произошло физическое явление. Если сахар продолжать нагревать, он станет коричневым — произошло химическое явление. Именно так получают карамель.

Самое важное

Различают два вила явлении: физические и химические. При физическом явлении меняются агрегатное состояние, форма вещества, а при химическом явлении происходит превращение одного вещества в другое. Химическое явление называется химической реакцией. Признаки химической реакции: появление осадка, выделение газа, выделение или поглощение тепла (энергии), появление запаха, изменение цвета вещества.

Агрегатные состояния вещества

Нас окружают различные тела. Они состоят из различных веществ. Мельчайшей частицей вещества является молекула этого вещества, она обладает всеми его химическими свойствами. Каждое конкретное вещество состоит из собственных молекул: вода — из молекул воды, кислород — из молекул кислорода. Вещества в обычных условиях находятся в различных состояниях: вода — жидкость, кислород — газ, поваренная соль — твердое. Эти состояния — твердое, жидкое и газообразное — называют агрегатными состояниями вещества. А каковы основные особенности молекулярного строения твердого, жидкого и газообразного тел? Какими свойствами будет обладать вещество в зависимости от особенностей его молекулярной структуры?

Достанем из холодильника заранее подготовленный кусочек льда, переложим его в прозрачную термостойкую посуду, начнем разогревать. В процессе мы увидим, что при нагревании лед постепенно тает, превращаясь в воду, — переходит из твердого состояния в жидкое. Этот процесс называется плавлением . Если жидкость довести до кипения и покипятить несколько минут, ее объем в колбе уменьшится. Этот процесс называется кипением. Куда делась вода? Она превратилась в пар, невидимый для глаза. Если дома оставить чашку с водой на столе, то вода также превратится в пар и без кипячения — этот процесс называется испарением, он более длительный. Когда в природе вода испаряется, мы наблюдаем образование облаков и тумана. Водяной пар — это еще одно из трех состоянии воды. Вода в обычных условиях может существовать в твердом, жидком и газообразном состоянии одновременно. Различные агрегатные состояния существуют практически у любого вещества, только наблюдать их бывает достаточно сложно.

Любое вещество, состоящее из атомов или молекул, в зависимости от условий может находиться в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком, газообразном (рис. 9). Вещества могут переходить из одного агрегатного состояния в другое, и на практике это широко используется.

Рис. 9. Агрегатные состояния вещества: а — твердое; б — жидкое; в — газообразное

Молекулы любого вещества не изменяются при переходе этого вещества из одного агрегатного состояния в другое. Молекула воды в любом состоянии не изменится ни по размеру, ни по составу, также и молекула кислорода, и любая другая. Строение вещества определяется не только взаимным расположением атомов в молекулах, но и расположением этих частиц в пространстве.

Что же отличает одно агрегатное состояние вещества от другого?

Каковы особенности строения газов, жидкостей и твердых веществ?

Твердое состояние вещества

Частицы твердого вещества расположены близко друг к другу, расстояние между ними сравнимо с размером молекул. Атомы прочно связаны друг с другом и очень плотно упакованы. Они не могут удаляться друг от друга и лишь совершают небольшие колебательные движения. Вещество, находящееся в твердом состоянии, имеет наибольшую плотность, а также сохраняет объем и форму (рис. 10а).

Жидкое состояние вещества

Жидкое состояние вещества — промежуточное между твердым и газообразным. Молекулы подвижны, поэтому жидкости не сохраняют форму: они могут течь, их легко перелить (рис. 10б). Но сжать их трудно, так как при этом молекулы сближаются и между ними возникает отталкивание.

Жидкости сохраняют объем, но не сохраняют форму, принимая форму сосуда, в котором находятся.

Так, если мы возьмем литр молока или воды и перельем его из кувшина в банку, то молока в банке будет опять же литр, но оно примет уже другую форму — форму банки.

Газообразное состояние вещества

Расстояние между молекулами газа во много раз больше самих молекул, они почти не притягиваются и свободно движутся. Поэтому газы заполняют весь предоставленный объем, не имеют формы и легко сжимаются.

Рис. 10. Расположение молекул веществ: а — твердое; б — жидкое; в — газообразное

Молекулы газов движутся с огромными скоростями. Опыт с одеколоном при наблюдении явления диффузии доказывает нам это.

Скорости газов зависят не только от того, какой это газ, но и от температуры. При увеличении температуры скорости возрастают (рис. 10в).

Изменение агрегатных состояний вещества

Но как из одного состояния вещества получить другое? Нужно создать для такого перехода определенные условия.

Так. для того чтобы лед растаял, необходимо сначала нагреть его до температуры плавления льда — 0°С. Мы можем увидеть, как лед, который мы достали из холодильника, не сразу стал таять — это значит, что его начальная температура была ниже 0°С, поэтому мы его нагревали до указанной температуры. Чтобы быстро превратить воду в пар, ее необходимо вскипятить, так как вода кипит при температуре 100°С.

У каждого вещества своя температура плавления и кипения. Например, кислород переходит из твердого состояния в жидкое при -218°С, но самая низкая температура плавления у гелия (-272°С). Самым тугоплавким металлом является вольфрам, прежде чем он начнет плавиться, его необходимо нагреть до 3410°С. Самым легкоплавким из металлов является ртуть (-39°С) (табл. 2).

Температура плавления и кипения веществ

Вещество	Температура плавления, °С	Температура кипения, °С
Гелий	-272	-269
Кислород	-218	-183
Вода	0	100
Алюминий	660	2467
Вольфрам	3410	5555

Если рассмотреть температуры кипения некоторых веществ, то мы увидим, что рекорд опять удерживает гелий, при температуре -269°С он из жидкого состояния превратится в газ, азот — при -196°С, а кислород — при -183°С. Поскольку достичь таких низких температур очень трудно и в природных условиях таких температур не бывает, мы с вами все эти вещества встречаем в газообразном состоянии.

Самая высокая температура кипения у вольфрама — 5555°С.

Плазма

Имеется еще и четвертое состояние вещества, которое физики склонны относить к числу агрегатных. При особых условиях вещество может находиться в плазменном состоянии. Плазма — наиболее распространенное состояние вещества в природе. Солнце, большинство звезд, туманности — это плазма. Верхняя часть земной атмосферы — ионосфера — тоже представляет собой плазму. Полярные сияния, молнии, в том числе и шаровые, — все это виды плазмы. В технике применяют плазму, например, в люминесцентных лампах.

Все процессы перехода вещества из одного состояния в другое носят определенные названия. Таких процессов шесть (схема 4).

Процесс, когда вещество из твердого состояния переходит в жидкое, называется плавлением.

Процесс перехода "жидкость—твердое вещество" называется кристаллизацией.

Процесс перехода вида "жидкость—газ" называется парообразованием.

Обратный процесс перехода вида "газ — жидкость" называется конденсацией.

Иногда бывает так, что вещество из твердого состояния сразу переходит в газ, минуя жидкую фазу. Процесс перехода из твердого состояния в газообразное называется сублимацией, или возгонкой. Любое вещество в твердом состоянии, если оно имеет запах, сублимирует.

Процесс, обратный сублимации, — десублимация.

Мы считаем, что у вещества существует три агрегатных состояния. На самом же деле их как минимум пятнадцать, при этом список продолжает расти с каждым днем.

Опыт с пустой закрытой пластиковой бутылкой

Пустую пластиковую бутылку плотно закройте пробкой и поставьте в холодильник. Буквально через минуту вы увидите, что стенки бутылки втянулись вовнутрь, будто кто-то откачал из нее часть воздуха. Почему так произошло? Примет ли бутылка прежнюю форму, если ее вынуть из холодильника?

Металлы с наибольшей плотностью
Металлы
1. Осмий	22.59
2. Придий	22.56
3. Платина	21.45
4. Рений	21.01
5. Нептуний	20.47
6. Плутоний	20.26
7. Золото	19.32
8. Вольфрам	19.26
9. Уран	19.05
10. Тантал	16.67

Наиболее низкие температуры плавления
Вещество
1. Гелий	-272
2. Водород	-259
3. Неон	-249
4. Фтор	-220
5. Кислород	-218
6. Азот	-210
7. Аргон	-189
8. Криптон	-157
9. Ксенон	-112
10. Хлор	-101

Самое важное

Агрегатные состояния вещества — твердое, жидкое и газообразное. Различные агрегатные состояния существуют практически у любого вещества, только наблюдать их бывает достаточно сложно. Молекулы твердых веществ расположены близко друг к другу. Твердые вещества сохраняют форму и объем. Молекулы жидких веществ подвижны. Жидкости не сохраняют форму, они могут течь, их легко перелить, но они сохраняют объем, принимая форму сосуда, в котором находятся. Расстояние между молекулами газа во много раз больше их самих. Молекулы газа свободно движутся и заполняют весь объем, не имеют форму и легко сжимаются.

Услуги по химии:

Лекции по химии:

Лекции по неорганической химии:

Лекции по органической химии:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.

Читайте также: