Информационно-развлекательный сайт На главную
Глава I. Атомно-молекулярное учение
6. Простое вещество и химический элемент
Одним из первых химиков, указавших на необходимость различать понятия простого (элементарного) вещества и химического элемента, был Дмитрий Иванович Менделеев.
В самом деле, каждое простое вещество характеризуется определенными физическими и химическими свойствами. Когда какое-нибудь простое вещество вступает в химическую реакцию и образует новое вещество, то оно при этом утрачивает большинство своих свойств. Например, железо, соединяясь с серой, теряет металлический блеск, ковкость, магнитные свойства и др. Следовательно, в сульфиде железа нет железа, каким мы знаем его в виде простого вещества. Но так как из сульфида железа при помощи химических реакций можно снова получить металлическое железо, то химики говорят, что в состав сульфида железа входит элемент железо, понимая под этим тот материал, из которого состоит металлическое железо. Подобно железу, и сера находится в сульфиде железа не в виде хрупкого желтого горючего вещества серы, а в виде элемента серы. Точно так же водород и кислород, входящие в состав воды, содержатся в воде не в виде газообразных водорода и кислорода с их характерными свойствами, а в виде элементов — водорода и кислорода. Если же эти элементы находятся в «свободном состоянии», т. е. не связаны химически ни с каким другим элементом, то они образуют простые вещества.
Химический элемент можно определить как вид атомов, характеризующийся определенной совокупностью свойств. При соединении друг с другом атомов одного и того же элемента образуются простые вещества, сочетание же атомов различных элементов дает или смесь простых веществ, или сложное вещество.
Различие между простым веществом и элементом становится особенно ясным, когда мы встречаемся с несколькими простыми веществами, состоящими из одного и того же элемента.
Возьмем, например, кусок фосфора. Это — белое, полупрозрачное вещество, плавящееся при 44,2 °С, очень ядовитое; на воздухе в темноте фосфор светится и может самовоспламеняться. Фосфор — простое вещество, он не может быть разложен на другие вещества. Однако, если нагреть фосфор без доступа воздуха, то через некоторое время его свойства резко изменятся: фосфор приобретает красно-фиолетовый цвет, перестает светиться в темноте, делается неядовитым и не самовоспламеняется на воздухе, причем эти новые свойства не исчезают по прекращении нагревания. Таким образом, происходит несомненное превращение одного вещества в другое, но превращение особое: взятое нами вещество не разлагается, и к нему ничего не присоединяется. Это заставляет признать оба вещества, как первоначально взятое, так и полученное после нагревания, лишь различными формами существования одного и того же элемента фосфора в свободном состоянии; первое из них называется белым, а второе — красным фосфором.
Доказательством того, что белый и красный фосфор действительно представляют собой различные формы одного и того же элементами состоят из одинаковых атомов, служит их отношение к кислороду: при нагревании в кислороде как белый, так и красный фосфор взаимодействуют с ним, образуя одно и то же вещество — фосфорный ангидрид. Следовательно, элемент фосфор в свободном состоянии может существовать в виде различных простых веществ.
Подобно фосфору, и многие другие элементы в свободном состоянии существуют в виде нескольких различных простых веществ.
Существование химического элемента в виде нескольких простых
веществ называется аллотропией, различные простые вещества, образованные
одним и тем же элементом, называются аллотропическими видоизменениями
этого элемента. Явление аллотропии обусловлено в одних случаях тем, что молекулы
различных аллотропических видоизменений состоят из различного числа атомов, а в
других — тем, что их кристаллы имеют различное строение. Так, белый фосфор
состоит из молекул Р4,
а кристаллы красного имеют совершенно иную, полимерную структуру.
Элементы встречаются на Земле далеко не в одинаковых количествах. Изучением их распространения в земной коре занимается геохимия, созданная в значительной мере трудами советских ученых В. И. Вернадского и А. Е. Ферсмана.
Самым распространенным элементом земной коры является кислород. Второе место занимает кремний (27%), затем следуют алюминий, железо, кальций, натрий, калий, магний и водород. Эти девять элементов составляют более 98% массы земной коры, так что на долю всех остальных приходится менее 2%. В эти 2% входят и такие широко применяемые в народном хозяйстве элементы, как медь, цинк, свинец, никель, сера, фосфор и др.
Для характеристики распространенности элементов в земной коре Ферсман ввел понятие об атомных процентах, т. е. о процентном содержании в земной коре атомов элементов. Атомные проценты и проценты по массе для одного и того же элемента различны. Так, водород по числу его атомов в земной коре занимает третье место (17%), а по массе — девятое (1%).
Страница создана по материалам книги: Н. Л. Глинка. Общая химия. Изд. 21-е. Ленинград "ХИМИЯ". Ленинградское отделение 1980. 720 с.
© Сайт защищён авторскими правами. Перепечатка любого материала только с активной ссылкой на наш сайт www.znauvse.com.
Написать web-мастеру:
e-mail: admin@znauvse.com
ICQ: 354951797
