Общая схема классификации и простые вещества
Как устроено дерево классов и чем металл отличается от неметалла.
1. Общая схема классификации
Все вещества делятся на простые (состоят из атомов одного элемента) и сложные (состоят из атомов двух и более элементов).
Простые вещества — состоят из атомов одного вида. Могут существовать и в виде атомов, и в виде молекул.
Сложные вещества — состоят из разных атомов. Примеры: KMnO₄, SO₂, NaOH, Mg(NO₃)₂, H₂SiO₃.
Вопрос 1: Основы классификации
ПроверкаЧем отличаются простые вещества от сложных на атомном уровне?
Ответ: Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента, а сложные — из атомов разных элементов.
Пояснение: Например, алмаз ($C$) и кислород ($O_2$) — простые вещества. А углекислый газ ($CO_2$) — сложное, так как содержит и углерод, и кислород.
Вопрос 2: Поиск соответствия
ПроверкаКакие из веществ относятся к сложным? 1) Озон ($O_3$); 2) Аммиак ($NH_3$); 3) Фосфор ($P_4$); 4) Поваренная соль ($NaCl$).
Ответ: 2 и 4.
Пояснение: Озон и белый фосфор состоят из атомов одного элемента (это аллотропные модификации). Аммиак (азот и водород) и соль (натрий и хлор) — сложные вещества.
2. Простые вещества
Простые вещества образованы атомами одного химического элемента. Один и тот же элемент может образовывать несколько простых веществ — это явление называется аллотропией.
Металлы
Простые вещества, обладающие характерным металлическим блеском, высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью и ковкостью. В Периодической таблице расположены левее и ниже диагонали B–Si–As–Te–At.
| Группа металлов | Элементы | Особенности |
|---|---|---|
| Щелочные | Li, Na, K, Rb, Cs, Fr | Мягкие, очень активные, реагируют с H₂O |
| Щелочноземельные | Ca, Sr, Ba, Ra | Активные, реагируют с H₂O |
| Переходные | Fe, Cu, Zn, Cr, Mn, Co, Ni | d-элементы, переменная СО |
| Благородные | Au, Pt, Ag, Pd, Ir, Os | Химически малоактивны |
Неметаллы
Простые вещества, не обладающие металлическими свойствами. Расположены правее и выше диагонали B–At в таблице Менделеева.
Благородные газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe) — простые вещества, но они не являются ни металлами, ни неметаллами в классическом смысле. В заданиях ЕГЭ их обычно относят к неметаллам.
Аллотропные модификации неметаллов
| Элемент | Аллотропные формы |
|---|---|
| Углерод (C) | Алмаз, графит, карбин, фуллерен C₆₀, графен |
| Кислород (O) | Кислород O₂, озон O₃ |
| Сера (S) | Ромбическая S₈, моноклинная, пластическая |
| Фосфор (P) | Белый P₄, красный, чёрный, фиолетовый |
| Азот (N) | N₂ (газ) |
| Водород (H) | H₂ (газ) |
Агрегатные состояния неметаллов при н.у.:
Газы: H₂, O₂, O₃, N₂, F₂, Cl₂, He, Ne, Ar, Kr, Xe
Жидкость: Br₂
Твёрдые: I₂, S, P, C, Si, B, Se, Te
Вопрос 1: Аллотропия неметаллов
ПроверкаКакая аллотропная модификация углерода обладает самой высокой твердостью в природе, а какая используется в карандашах?
Ответ: Алмаз — самый твердый, графит — в карандашах.
Пояснение: Оба вещества состоят только из углерода, но из-за разного строения кристаллической решетки алмаз экстремально твердый (атомная решетка), а графит мягкий и слоистый.
Вопрос 2: Свойства металлов
ПроверкаКакой единственный металл находится в жидком агрегатном состоянии при комнатной температуре?
Ответ: Ртуть ($Hg$).
Пояснение: Подавляющее большинство металлов — твердые вещества с характерным металлическим блеском. Ртуть — известное исключение, это тяжелая серебристая жидкость.
Вопрос 3: Тривиальные названия
ПроверкаКакая аллотропная модификация фосфора светится в темноте, самовоспламеняется на воздухе и крайне ядовита?
Ответ: Белый фосфор ($P_4$).
Пояснение: В отличие от красного фосфора, из которого делают спички, белый фосфор имеет молекулярную решетку, очень реакционноспособен и опасен для человека.
Вопрос 4: Металлы и неметаллы
ПроверкаКак по положению в Периодической системе Д.И. Менделеева определить, является ли элемент металлом или неметаллом?
Ответ: С помощью диагонали Бор - Астат.
Пояснение: Если провести диагональ от бора ($B$) к астату ($At$), то в главных подгруппах (А-группах) выше диагонали находятся неметаллы, а ниже диагонали — металлы. Все элементы побочных подгрупп (В-групп) — исключительно металлы.