§ 2. Прості та складні речовини

Зміст

ПРИГАДАЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Які речовини називають простими, а які — складними?

Прості речовини утворені атомами одного хімічного елемента ($O_2$, $Fe$), а складні — атомами двох і більше елементів ($H_2O$, $CO_2$).

Чому метали, на відміну від неметалів, є подібними за більшістю фізичних властивостей?

Спільні фізичні властивості металів (блиск, пластичність, електро- та теплопровідність) пояснюються їхньою будовою. У кристалічних ґратках металів зовнішні електрони вільно рухаються по всьому об’єму, утворюючи металічний зв’язок.

Чим різняться між собою складні речовини?

Вони відрізняються якісним складом (які елементи містять), кількісним складом (скільки атомів кожного елемента) та будовою (молекулярна, атомна чи йонна).

СТАРТУЄМО

1. Назвіть кілька простих речовин. Яким хімічним елементом утворена кожна з них?

Залізо утворене Ферумом ($Fe$), сірка — Сульфуром ($S$), кисень — Оксигеном ($O$).

2. Яка із трьох «сфер» нашої планети — атмосфера, гідросфера чи літосфера — складається переважно з простих речовин?

Атмосфера, оскільки її основа — це прості речовини: азот ($N_2$) і кисень ($O_2$).

3. Для скількох хімічних елементів 1—2 періодів назви простих речовин відрізняються від назв елементів? Назвіть ці речовини.

Такі відмінності мають п’ять елементів:

1. Водень (Гідроген, $H$).
2. Вуглець (Карбон, $C$).
3. Азот (Нітроген, $N$).
4. Кисень і озон (Оксиген, $O$).
5. Фтор (Флуор, $F$).

4. Зробіть переклад двох речень українською: Hydrogen is a component of water molecule. Hydrogen has no colour, taste, smell. Поясніть різний переклад перших слів у реченнях.

• «Гідроген є складником молекули води».
• «Водень не має кольору, смаку та запаху».

У першому реченні слово Hydrogen позначає хімічний елемент у складі сполуки (Гідроген). У другому — йдеться про просту речовину та її фізичні властивості (водень).

ЩО ВИ ВЖЕ ЗНАЄТЕ З ХІМІЇ

Узгодьте назву речовини та температуру її плавлення: 1. Гелій, 2. Залізо, 3. Бром; А. –7, Б. +100, В. –272, Г. +1536.

1 — В (Гелій: $-272^\circ C$); 2 — Г (Залізо: $+1536^\circ C$); 3 — А (Бром: $-7^\circ C$).

Назвіть фізичні властивості графіту, які можна визначити за допомогою експерименту.

Графіт — тверда сіро-чорна речовина з металічним блиском. Він м’який (залишає слід на папері), жирний на дотик і добре проводить електричний струм.

Дізнайтеся з інтернету про значення карата в грамах. Чому, на вашу думку, ювеліри давно використовують карати замість грамів?

Один карат дорівнює $0,2$ г ($200$ мг). Ця одиниця зручна для точного вимірювання маси дрібних дорогоцінних каменів, де навіть найменша похибка суттєво впливає на ціну.

Маса одного з найбільших алмазів — «Ексцельсіор» — 995,2 карата. Обчисліть масу цього алмаза в грамах.

Оскільки 1 карат = $0,2$ г, маса алмаза: $$995,2 \cdot 0,2 = 199,04 \text{ г}.$$

Назвіть хімічний елемент, з атомів якого складаються прості речовини алмаз і графіт. Яка загальна назва простих речовин цього елемента?

Алмаз і графіт складаються з атомів Карбону ($C$). Загальна назва — алотропні модифікації Карбону.

У якій із цих речовин (гідроген пероксид $H_2O_2$, етиловий спирт $C_2H_5OH$, оцтова кислота $CH_3COOH$, глюкоза $C_6H_{12}O_6$) масова частка Оксигену найбільша, а в яких речовинах — однакова?

Найбільша масова частка Оксигену — у гідроген пероксиді ($H_2O_2$). В оцтовій кислоті ($CH_3COOH$) та глюкозі ($C_6H_{12}O_6$) вона однакова, оскільки ці речовини мають однакову найпростішу формулу ($CH_2O$) і тотожне співвідношення мас елементів.

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про прості та складні речовини.

Прості речовини утворені одним хімічним елементом (поділяються на метали і неметали). Складні речовини містять атоми різних елементів. Властивості речовин залежать від їхнього складу та будови.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Зіставте свою і їхні відповіді та оцініть їх.

Приклад запитання: «Чому метали мають високу електропровідність, а неметали (за винятком графіту) — ні?»
Відповідь: У металах є вільні електрони, що вільно переміщуються в кристалічній ґратці. У неметалах електрони міцно зв’язані з атомами.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

1. Серед речовин, формули яких наведено, назвіть ті, що проводять електричний струм: $He$, $H_2$, $Cu$, $C$, $Al$, $Ar$, $Co$. Яке уточнення щодо однієї простої речовини необхідно вказати?

Струм проводять метали: мідь ($Cu$), алюміній ($Al$) і кобальт ($Co$). Щодо Карбону ($C$) необхідно уточнити, що він є електропровідним лише у формі графіту.

2. Вставте назви хімічного елемента № 9 і його простої речовини у відповідних відмінках у речення.

«Проста речовина фтор складається з молекул, кожна з яких містить два атоми Флуору».

3. Чим можуть відрізнятися одна від одної складні речовини?

Вони різняться якісним і кількісним складом, типом хімічного зв’язку та видом кристалічної ґратки.

ПОМІРКУЙМО

4. Назвіть складні речовини, дуже поширені в природі.

Найпоширеніші складні речовини: вода ($H_2O$), вуглекислий газ ($CO_2$), пісок ($SiO_2$) та крейда/вапняк ($CaCO_3$).

5. Доведіть помилковість твердження «Найменшою частинкою простої речовини є хімічний елемент».

Хімічний елемент — це вид атомів, а не фізична частка. Найменшою реальною частинкою простої речовини, яка зберігає її властивості, є атом (наприклад, $Fe$) або молекула (наприклад, $O_2$).

ПОМІРКУЙМО

6. Укажіть некоректність в описі складу медичного препарату.

Часто назву простої речовини плутають із назвою елемента. Наприклад, пишуть «Містить Залізо», маючи на увазі хімічний елемент Ферум у складі сполук, а не металеве залізо.

АНАЛІЗУЙМО

7. Установіть відповідність між реченнями та значенням першого слова (А. Хімічний елемент, Б. Проста речовина).

1. Алюміній посідає третє місце… — А (Хімічний елемент).
2. Алюміній використовують в електротехніці… — Б (Проста речовина).
3. Алюміній перебуває в 3-му періоді… — А (Хімічний елемент).
4. Алюміній є компонентом легких сплавів — Б (Проста речовина).

РОЗВ’ЯЗУЙМО ЗАДАЧУ

8. За формулою оцтової кислоти $CH_3COOH$ обчисліть: а) відносну молекулярну масу речовини; б) відношення кількості атомів хімічних елементів; в) масову частку Карбону в кислоті.

Дано:
Формула кислоти: $CH_3COOH$

Знайти:
а) $M_r(CH_3COOH)$ — ?
б) $n(C) : n(H) : n(O)$ — ?
в) $w(C)$ — ?

Розв’язання:
а) $M_r(CH_3COOH) = 12 \cdot 2 + 1 \cdot 4 + 16 \cdot 2 = 60$.
б) Співвідношення атомів: $n(C) : n(H) : n(O) = 2 : 4 : 2 = 1 : 2 : 1$.
в) $w(C) = \dfrac{2 \cdot 12}{60} = \dfrac{24}{60} = 0,4$.

Відповідь: а) 60; б) 1:2:1; в) 0,4 (40%).

9. Обчисліть масу силану $SiH_4$, у якій міститься Гідроген масою 1 г.

Дано:
$m(H) = 1 \text{ г}$

Знайти:
$m(SiH_4)$ — ?

Розв’язання:
$M_r(SiH_4) = 28 + 1 \cdot 4 = 32$.
У 32 г силану міститься 4 г Гідрогену.
Пропорція:
32 г $SiH_4$ — 4 г $H$
$x$ г $SiH_4$ — 1 г $H$
$x = \dfrac{32 \cdot 1}{4} = 8 \text{ г}$.

Відповідь: 8 г.

10. Установіть формулу сполуки Нітрогену з Оксигену, якщо її відносна молекулярна маса становить 46.

Дано:
$M_r(N_xO_y) = 46$

Знайти:
Формулу — ?

Розв’язання:
$A_r(N) = 14$, $A_r(O) = 16$.
Рівняння: $14x + 16y = 46$.
Якщо $x=1$, то $16y = 46 – 14 = 32$, звідси $y = 2$.
Формула — $NO_2$.

Відповідь: $NO_2$.

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

11. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.