Хімія. 9 клас. Попель

4 розділ. Узагальнення знань з хімії

Вивчаючи хімію, ви переконалися, що ми живемо у світі речовин, кількість яких визначити неможливо.

Матеріал цього розділу допоможе вам систематизувати отримані знання щодо класифікації та будови речовин, їх перетворень. Ви зможете краще зрозуміти роль хімії та суміжних наук у пізнанні та збереженні навколишнього середовища.

§ 35. Багатоманітність речовин і хімічних реакцій

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • систематизувати свої знання з класифікації речовин;
  • закріпити уявлення про будову простих і складних речовин;
  • узагальнити матеріал про типи хімічних реакцій.

Класифікація речовин. Ви знаєте, що речовини поділяють на прості та складні. Кожна проста речовина утворена одним хімічним елементом, а складна речовина (або хімічна сполука) — щонайменше двома елементами.

За низкою характерних властивостей серед простих речовин розрізняють метали і неметали. Існують також прості речовини, які за одними властивостями нагадують метали, а за іншими — неметали.

• Які властивості, що притаманні металам, виявляє неметал графіт?

Деякі елементи утворюють по кілька простих речовин, зокрема Оксиген — кисень О2 і озон О3, Карбон — графіт, алмаз (обидві речовини позначають символом С), Фосфор — білий фосфор, червоний фосфор (хімічні формули — Р4 і Р відповідно).

Складні речовини поділяють на неорганічні та органічні (сполуки Карбону).

Вам відомі найважливіші класи неорганічних сполук — оксиди, основи, кислоти, амфотерні гідроксиди, солі. На класи поділяють також органічні речовини. Багато сполук належить до класу вуглеводнів; серед них — метан і його гомологи, етилен, ацетилен. Етанол і гліцерин — представники класу спиртів, оцтова кислота — сполука класу карбонових кислот, глюкоза і сахароза — вуглеводи.

Важливими класами органічних сполук є жири, білки. У старшій школі ви дізнаєтесь про органічні речовини інших класів.

Зважаючи на якісний склад органічних сполук, розрізняють оксигеновмісні, нітрогеновмісні, галогеновмісні та інші сполуки. До оксигеновмісних органічних сполук належать, наприклад, спирти, карбонові кислоти, а до нітрогеновмісних — амінокислоти, білки (схема 4).

• Назвіть класи речовин, які об'єднують лише сполуки, утворені двома елементами.

Будова речовин. Вам відомо, що прості речовини складаються з атомів або молекул. Атомну будову мають графіт, алмаз, силіцій, інертні гази, метали, а молекулярну — водень, кисень, озон, білий фосфор, сірка тощо.

Схема 4

Класифікація речовин

Будова складних речовин різноманітніша. Основні та амфотерні оксиди, основи та солі є йонними речовинами, кислотні оксиди і кислоти складаються з молекул, а сполуки металічних елементів з Карбоном, Нітрогеном, Фосфором — з атомів або йонів.

Більшість органічних речовин має молекулярну будову, а солі карбонових кислот, деякі нітрогеновмісні сполуки містять йони.

• Якими частинками утворені азот, аргон, гліцерин, калій бромід, карбон(IV) оксид, силіцій(IV) оксид?

Існують речовини (серед них — червоний фосфор, поліетилен, целюлоза, білки), молекули яких побудовані з багатьох тисяч однакових атомів або груп різних атомів, сполучених між собою ковалентним зв'язком. Це — високомолекулярні речовини. Якщо групи атомів у таких молекулах мають однакову будову (як, наприклад, у поліетилені), то сполуку називають полімером.

Хімічний зв'язок у речовинах. Будову речовини визначає тип хімічного зв'язку, який реалізується в ній (схема 5).

Схема 5

Хімічний зв'язок у речовинах

Йонний зв'язок утворюється між протилежно зарядженими йонами внаслідок їхньої електростатичної взаємодії (взаємного притягання). Він існує в основних і амфотерних оксидах, основах, солях.

Ковалентний зв'язок виникає між атомами під час утворення спільних електронних пар. Зв'язок цього типу наявний у будь-якій молекулі, а також у складних йонах (OH-, CO2-3, PO3-4, СН3СОО- тощо).

Ковалентний зв'язок буває полярним і неполярним. Полярний зв'язок реалізується між атомами елементів із різною електронегативністю, а неполярний — між однаковими атомами або атомами елементів з однаковою електронегативністю.

В основах, а також солях, утворених як мінімум трьома елементами, найменші частинки речовин з'єднані хімічними зв'язками двох типів. Натрій гідроксид, кальцій сульфат містять йонні зв'язки (між йонами Na+ і OH-, Ca2+ і SO2-4) і ковалентні зв'язки (між атомами Оксигену та Гідрогену в гідроксид-іоні, між атомом Сульфуру й атомами Оксигену в сульфат-іоні).

Необхідною умовою для утворення водневих зв'язків є наявність у молекулах речовини атомів Гідрогену, сполучених з атомами Флуору, Оксигену, Нітрогену — елементів із високою електронегативністю. Цим типом зв'язку сполучаються як однакові молекули, так і різні (наприклад, молекули води і спирту, води й оцтової кислоти). Отже, водневі зв'язки існують не лише в речовинах, а й у водних розчинах. У старших класах ви дізнаєтеся, що такі зв'язки виникають у молекулі білка; внаслідок цього вона набуває певної форми.

• Укажіть типи хімічного зв'язку в речовинах із такими назвами: вода, літій оксид, етан, кисень.

У металах реалізується металічний зв'язок. Він зумовлений наявністю в них електронів, здатних вільно рухатися в усьому об'ємі речовини.

Класифікація хімічних реакцій. Майже всі речовини можуть зазнавати хімічних перетворень, які залежать від природи речовин, зовнішніх умов, інших чинників.

Вам відомо, що хімічні реакції розрізняють:

  • за кількістю та складом реагентів і продуктів (реакції сполучення, заміщення, розкладу, обміну);
  • за тепловим ефектом (екзотермічні та ендотермічні реакції);
  • за напрямом перебігу (оборотні й необоротні реакції).

Крім того, виокремлюють окисно-відновні реакції (в таких перетвореннях елементи, наявні в реагентах, змінюють ступені окиснення), каталітичні реакції (у них використовують каталізатори), реакції полімеризації тощо.

Реакції сполучення відбуваються між простими речовинами, оксидами різних типів, при утворенні кристалогідратів.

Хімічні перетворення за участю металів і хлоридної, розбавленої сульфатної, оцтової та деяких інших кислот, а також розчинів солей належать до реакцій заміщення. Водночас ці реакції є окисно-відновними, оскільки під час їх перебігу змінюються ступені окиснення елементів.

Реакції розкладу характерні як для неорганічних сполук (гідроксидів, оксигеновмісних кислот, деяких їхніх солей), так і для органічних; ці хімічні перетворення здійснюють при нагріванні.

• Напишіть рівняння реакції розкладу, в якій елементи змінюють ступені окиснення.

Реакції обміну відбуваються в розчинах між солями і лугами, кислотами або іншими солями. Деякі з них отримали спеціальні назви. Реакція нейтралізації — це реакція між основою і кислотою. За допомогою так званих якісних реакцій виявляють певні йони в розчині.

Хімічні перетворення речовин супроводжуються тепловими ефектами. Ендотермічні реакції відбуваються з поглинанням теплоти (серед них — багато реакцій розкладу), а під час екзотермічних реакцій теплота виділяється (це реакції горіння простих і складних речовин, реакції між лугами і кислотами та ін.).

Хімічні реакції відрізняються одна від одної за швидкістю перебігу. Якщо реакції обміну між електролітами в розчині відбуваються миттєво, реакції горіння різних речовин — протягом певного часу, то багато хімічних перетворень у природі — надзвичайно повільно.

ВИСНОВКИ

Існують різні класифікації речовин. Усі речовини поділяють на прості й складні (хімічні сполуки), а також на неорганічні та органічні.

Серед неорганічних сполук виділяють такі найважливіші класи: оксиди, основи, амфотерні гідроксиди, кислоти, солі, а серед органічних сполук — вуглеводні, спирти, карбонові кислоти, вуглеводи, жири, білки.

У неорганічних та органічних речовинах реалізується йонний, ковалентний, водневий зв'язок, а в металах — металічний зв'язок.

Класифікацію хімічних реакцій здійснюють, зважаючи на кількість реагентів і продуктів, їх склад, напрямок перебігу, тепловий ефект, інші особливості.

  • 248. Які сполуки Карбону не зараховують до органічних сполук?
  • 249. Знайдіть відповідність:

Назва сполуки

1) літій гідроксид;

2) хром(ІІІ) гідроксид;

3) етан;

4) етанол;

5) глюкоза;

Клас сполук

а) основи;

б) вуглеводні;

в) спирти;

г) амфотерні гідроксиди;

ґ) вуглеводи.

  • 250. Неорганічні сполуки якого класу:

а) подібні за складом, але різняться за хімічними властивостями;

б) подібні за хімічними властивостями, але різняться за складом?

  • 251. Назвіть класи неорганічних сполук, кожний з яких об'єднує лише сполуки, утворені трьома елементами.
  • 252. Напишіть формули кількох сполук, кожна з яких утворена чотирма хімічними елементами.
  • 253. Яких сполук, на вашу думку, існує більше — оксидів чи солей?

Відповідь аргументуйте.

  • 254. Знайдіть відповідність:

Назва речовини

1) сірка;

2) неон;

3) пентан;

4) барій бромід;

5) сахароза;

6) кальцій гідроксид;

Будова

а) йонна;

б) молекулярна;

в) атомна.

  • 255. Зіставте будову і хімічний зв'язок у таких парах сполук:

а) гідроген сульфід, натрій сульфід;

б) калій гідроксид, калій йодид;

в) оцтова кислота, кальцій ацетат;

г) етен, етин.

  • 256. Які типи хімічного зв'язку реалізуються в таких речовинах:

а) ферум(ІІІ) ортофосфат;

б) карбон(IV) сульфід;

в) магній гідроксид;

г) етиловий спирт?

  • 257. Укажіть типи та особливості перебігу таких реакцій:

а) взаємодія кальцій карбонату з нітратною кислотою;

б) взаємодія свинцю з розчином калій гідроксиду;

в) перетворення етилену на поліетилен;

г) перетворення целюлози на вуглець і водяну пару.

Складіть відповідні хімічні рівняння.

  • 258. Перетворіть схеми окисно-відновних реакцій на хімічні рівняння за допомогою методу електронного балансу: