Простые и сложные вещества
Для систематизации информации об известных науке веществах их объединяют в группы по сходности состава, строения и химических свойств. Все вещества можно разделить на две обширные группы — простых и сложных веществ.
Простые вещества — это вещества, образованные из атомов одного элемента.
Например, простое вещество уголь образовано атомами элемента углерода, простое вещество железо — атомами элемента железа, простое вещество азот — атомами элемента азота.
Сложные вещества, или химические соединения, --это вещества, образованные атомами разных элементов.
Так, оксид меди (II) образован атомами элементов меди и кислорода, вода — атомами элементов водорода и кислорода.
Понятие «простое вещество» нельзя отождествлять с понятием «химический элемент» . Простое вещество характеризуется определенной плотностью, растворимостью, температурой кипения и плавления и т. п. Эти свойства относятся к совокупности атомов, и для разных простых веществ они различны. Химический элемент характеризуется определенным положительным зарядом ядра атома (порядковым номером) , степенью окисления, изотопным составом и т. д. Свойства элементов относятся к его отдельным атомам. Сложные вещества состоят не из простых веществ, а из элементов. Например, вода состоит не из простых веществ кислорода и водорода, а из элементов кислорода и водорода. Названия элементов обычно совпадают с названиями соответствующих им простых веществ (исключения: углерод и одно из простых веществ кислорода — озон) .
Многие химические элементы образуют несколько простых веществ, различных по строению и свойствам. Это явление называется аллотропией, а образующиеся вещества — аллотропными видоизменениями или модификациями. Так, элемент кислород образует две аллотропные модификации — кислород и озон; элемент углерод — три: алмаз, графит и карбин; несколько модификаций образует элемент фосфор.
Явление аллотропии вызывается двумя причинами:
1) различным числом атомов в молекуле (например, кислород O2 и озон О3) или
2) образованием различных кристаллических форм (например, алмаз, графит и карбин, см. §7.2).
Простые вещества делят на металлы и неметаллы. Неметаллов известно всего 22. Это водород, гелий, бор, углерод, азот, кислород, фтор, неон, кремний, фосфор, сера, хлор, аргон, мышьяк, селен, бром, криптон, теллур, йод, ксенон, астат, радон.
Сложные вещества можно разделить на две большие категории: неорганические и органические. К органическим веществам относятся практически все соединения углерода, за исключением его оксидов, солей угольной кислоты, карбидов и некоторых других. Органические вещества будут рассмотрены несколько позже.
Сложные неорганические вещества принято подразделять на четыре класса: оксиды, основания (гидроксиды) , кислоты, соли. Кроме того, выделяют также класс комплексных соединений. Данная классификация является традиционной, но не отражает всего многообразия известных сложных неорганических веществ. Так, например, аммиак (NH3), пентакарбонил железа (Fe(CO)5), гидрид лития (LiH), амид натрия (NaNH2) не учитываются в этой схеме.