Хімічні, фізичні властивості речовин

На сьогоднішній день існує близько 2500000 різноманітних сполук як природного походження, так і синтезованих штучно людиною. Всі вони дуже різні, частина з них - незамінні учасники біологічних процесів, що відбуваються в живих організмах. Відрізняють з`єднання один від одного властивості речовин. Характеристики і те, що ще дозволяє ідентифікувати ту чи іншу хімічну молекулу, розглянемо далі.

Що таке речовина?

Якщо давати визначення цьому поняттю, то потрібно вказати на його зв`язок з фізичними тілами. Адже речовиною прийнято вважати саме те, з чого складаються ці тіла. Так, скло, залізо, сірка, дерево - це речовини. Приклади можна наводити нескінченно. Простіше зрозуміти наступне: що розглядаються терміном позначають все існуюче у світі різноманіття різних поєднань молекул, а також простих одноатомних частинок.

Таким чином, вода, спирт, кислоти, луги, білки, вуглеводи, сіль, цукор, пісок, глина, алмаз, гази та інше - це все і є речовини. Приклади дозволяють більш чітко вловити суть цього поняття.

Фізичне тіло - це продукт, який створюється природою або людиною на основі різних сполук. Наприклад, стакан - це тіло, яке складається зі скла, а аркуш паперу - це тіло, яке являє собою оброблену целюлозу або деревину.

Звичайно, всі молекули різні. Те, що лежить в основі їх відмінності, називається їх властивостями - фізичними, органолептичними і хімічними. Визначаються вони за допомогою спеціальних методів, які у кожної науки свої. Це можуть бути і математичні, аналітичні, експериментальні, інструментальні способи, і ще безліч найрізноманітніших. Наприклад, наука хімія використовує для кожної речовини, вірніше, для його ідентифікації, свій реагент. Він підбирається на підставі особливостей будови молекули і прогнозування хімічних властивостей. Потім перевіряється експериментально, затверджується і закріплюється в теоретичній базі.

Класифікація речовин

В основу поділу з`єднань на групи може бути покладено безліч різних ознак. Наприклад, агрегатний стан. Всі вони можуть бути за цим фактором чотирьох видів:

• плазма;
• газ;
• рідина;
• кристалічна речовина (тверде).

Якщо брати за основу більш "глибокий" ознака, то всі речовини можна розділити на:

• органічні - в основі ланцюжка і цикли з атомів вуглецю і водню;
• неорганічні - всі інші.

По елементного складу, який відображають формули речовин, всі вони бувають:

• прості - з одного виду хімічного атома;
• складні - два і більше різних типів елементів.

У свою чергу, прості діляться на метали і неметали. Складні мають безліч класів: солі, підстави, кислоти, оксиди, складні ефіри, вуглеводні, спирти, нуклеїнові кислоти і так далі.

Різні види формул з`єднань

Що є наочним, тобто графічним, відображенням з`єднань? Звичайно, це формули речовин. Вони бувають різними. Залежно від виду укладена в них інформація про молекулу теж відрізняється. Так, існують такі варіанти:

1. Емпірична, або молекулярна. Відображає кількісний та якісний склад речовини. Вона включає в себе символи входять до складу елементів і індекс в нижньому лівому кутку у нього, що показує кількість даного атома у складі молекули. Наприклад, Н₂О, Na₂SO₄, AL₂(SO₄)₃.
2. Електронно-графічна. Така формула показує кількість валентних електронів у кожного елемента, що входить до складу з`єднання. Тому за таким варіантом вже можна передбачити деякі хімічні та фізичні властивості речовин.
3. У органічної хімії прийнято використовувати повні та скорочені структурні формули. Вони відображають порядок зв`язку атомів в молекулах, крім того, чітко вказують на приналежність речовини до того чи іншого класу сполук. А це дозволяє з точністю визначити конкретний тип молекули і спрогнозувати всі характерні для неї взаємодії.

Тому хімічна символіка і правильно складені формули сполук - найважливіша частина роботи з усіма відомими речовинами. Це теоретичні основи, які повинен знати кожен учень, який вивчає хімію.

Фізичні властивості

Дуже важливою характеристикою є притаманні фізичні властивості речовин. Що відноситься саме до цієї групи?

1. Агрегатний стан при різних умовах, у тому числі при стандартних.
2. Температури кипіння, плавлення, замерзання, випаровування.
3. Органолептичні характеристики: колір, запах, смак.
4. Розчинність у воді та інших розчинниках (органічних, наприклад).
5. Щільність і плинність, в`язкість.
6. Електро- і теплопровідність, теплоємність.
7. Електрична проникність.
8. Радіоактивність.
9. Абсорбція і емісія.
10. Індуктивність.

Також є ряд показників, які дуже важливі для повного списку, що відображає властивості речовин. Однак вони перебувають між фізичними і хімічними. Це:

• електродний потенціал;
• тип кристалічної решітки;
• електронегативність;
• твердість і крихкість;
• ковкість і пластичність;
• випаровуваність або летючість;
• біологічний вплив на живі організми (отруйна, задушливе, нервнопаралітичну, нейтральне, сприятливе та інше).

Часто ці показники згадуються саме тоді, коли розглядаються вже безпосередньо хімічні властивості речовин. Однак можна вказати їх і в розділі фізичних, що помилкою не буде.

Хімічні властивості речовин

До даної групи відносяться всі можливі види взаємодій розглянутої молекули з іншими простими і складними речовинами. Тобто це безпосередньо хімічні реакції. Для кожного виду з`єднання вони строго специфічні. Однак виділяють загальні групові властивості для цілого класу речовин.

Наприклад, всі кислоти здатні реагувати з металами згідно їх положенню в електрохімічному ряді напруг металів. Також для всіх характерні реакції нейтралізації з лугами, взаємодія з нерозчинними підставами. Однак концентрована сірчана і азотна кислоти особливі, так як продукти їх взаємодії з металами відрізняються від отриманих в результаті реакцій з іншими представниками класу.

Хімічних властивостей дуже багато у кожної речовини. Їх кількість визначається активністю сполуки, тобто здатністю реагувати з іншими компонентами. Є високореакціонноспособние, є практично інертні. Це суворо індивідуальний показник.

Прості речовини

До таких належать ті, що складаються з одного виду атомів, але різного їх кількості. Наприклад, S_8, O_2, O_3, Au, N_2, P_4, CL_2, Ar та інші.

Хімічні властивості простих речовин зводяться до взаємодії з:

• металами;
• неметалами;
• водою;
• кислотами;
• лугами та амфотерними гідроксидами;
• органічними сполуками;
• солями;
• оксидами;
• пероксидамі і ангідридами та іншими молекулами.

Знову ж слід вказати, що це вузько специфічна характеристика для кожного конкретного випадку. Тому фізичні і хімічні властивості простих речовин розглядаються індивідуально.

Складні речовини

До даної групи відносяться такі сполуки, молекули яких утворені двома і більше різними хімічними елементами. Кількість кожного з них може бути різним. Для розуміння наведемо кілька простих прикладів:

• H₃PO₄;
• K₃[Fe (CN)₆];
• Cu (OH)₂;
• LiF;
• AL₂O₃ та інші.

Так як всі вони відносяться до різних класів речовин, виділити загальні фізичні та хімічні характеристики для всіх неможливо. Це специфічні властивості, своєрідні та індивідуальні в кожному конкретному випадку.

Неорганічні речовини

Їх на сьогоднішній день налічується понад 500 тисяч. Зустрічаються як прості, так і складні. Всього можна виділити кілька основних класів неорганічних сполук, які представляють всі їх різноманіття.

1. Прості речовини метали.
2. Оксиди.
3. Прості речовини неметали.
4. Благородні або інертні гази.
5. Пероксиди.
6. Ангідриди.
7. Летючі водневі з`єднання.
8. Гідриди.
9. Солі.
10. Кислоти.
11. Підстави.
12. Амфотерні сполуки.

Будь-який представник кожного з класів має свій набір фізико-хімічних властивостей, що дозволяють відрізнити його серед інших з`єднань і ідентифікувати.

Властивості органічних речовин

Органіка - це такий розділ хімії, який займається вивченням сполук, відмінних від неорганічних, і їх властивостей. В основі їх будови лежать атоми вуглецю, здатні з`єднуватися один з одним в різні структури:

• лінійні і розгалужені ланцюги;
• цикли;
• ароматичні кільця;
• гетероцикли.

Живі організми складаються саме з таких з`єднань, адже основа життя - це білки, жири і вуглеводи. Всі вони - представники органічних речовин. Тому й властивості їх особливі. Однак у кожному разі, незалежно від того, про яку молекулі йде мова, все одно для неї буде характерний певний набір фізико-хімічних властивостей, які ми вже згадували раніше.

Що таке жива речовина?

Живим називається речовина, з якої складена вся біомаса нашої планети. Тобто ті організми, які складають життя на ній:

• бактерії і віруси;
• найпростіші;
• рослини;
• тварини;
• гриби;
• люди.

Так як основна частина сполук у складі живої істоти - органічні, то саме їх і можна віднести до групи живої речовини. Однак не всі. Тільки ті, без яких неможливе існування представників живої біосфери. Це білки, нуклеїнові кислоти, гормони, вітаміни, жири, вуглеводи, амінокислоти та інші. Термін "жива речовина" був введений Вернадським, засновником вчення про біосферу планети.

Властивості живої речовини:

• володіння енергією з можливістю її перетворення;
• саморегуляція;
• довільний рух;
• чергування поколінь;
• надзвичайна різноманітність.

Кристали і металеві речовини

Кристалічними називають всі з`єднання, що мають певний тип будови просторової решітки. Існують з`єднання з атомної, молекулярної або металевою кристалічною решіткою. Залежно від типу відрізняються і властивості кристалічних речовин. Типовими твердими сполуками, що мають вид дрібно- або крупнодисперсних кристаликів, є різні солі.

Також існують і прості речовини з подібною структурою, наприклад, алмаз або графіт, дорогоцінні й напівкоштовні камені, мінерали, гірські породи. Основні властивості їх:

• твердість;
• крихкість;
• середні температури плавлення і кипіння.

Однак, як і завжди, кожна характеристика не може підходити для всіх.

Металеві властивості речовини проявляють метали, їх сплави. Для них можна виділити набір загальних характеристик:

• ковкість і пластичність;
• високі температури кипіння, плавлення;
• електро- і теплопровідність;
• металевий блиск.