Читать онлайн Химия 8 9 класс страница 8
2 атома водорода;
1 атом кислорода.
Фосфорная кислота h4PO4 В молекуле фосфорной кислоты: 3 атома водорода; 1 атом фосфора; 4 атома кислорода. | Бутан C4h20 В молекуле бутана: 4 атома углерода; 10 атомов водорода. |
У немолекулярных веществ молекулярных формул нет.
Последовательность записи символов элементов в простейших и молекулярных формулах определяется правилами химического языка, с которыми вы познакомитесь по мере изучения химии. На информацию, передаваемую этими формулами, последовательность символов влияния не оказывает.
Структурная формула – химическая формула, составленная из символов химических элементов и специальных знаков, отражающих строение данного химического вещества, исключая взаимное расположение атомов в пространстве. |
Из знаков, отражающих строение веществ, мы будем использовать пока только
В молекуле воды атом кислорода связан простыми (одинарными) связями с двумя атомами водорода, а атомы водорода между собой не связаны. Именно это наглядно показывает структурная формула воды. 
Другой пример: молекула серы S8. В этой молекуле 8 атомов серы образуют восьмичленный цикл, в котором каждый атом серы связан с двумя другими атомами простыми связями. Сравните структурную формулу серы с объемной моделью ее молекулы, показанной на рис. 3. Обратите внимание на то, что структурная формула серы не передает форму ее молекулы, а показывает только последовательность соединения атомов ковалентными связями.
Структурная формула фосфорной кислоты показывает, что в молекуле этого вещества один из четырех атомов кислорода связан только с атомом фосфора двойной связью, а атом фосфора, в свою очередь, связан еще с тремя атомами кислорода простыми связями. Каждый из этих трех атомов кислорода, кроме того, связан простой связью с одним из трех имеющихся в молекуле атомов водорода.
Пространственная формула – химическая формула, составленная из символов элементов и специальных знаков, отражающих строение данного вещества, включая взаимное пространственное расположение атомов в молекулах этого вещества (или других сложных частицах). |
Сравните приведенную ниже объемную модель молекулы метана с его пространственной, структурной и молекулярной формулой:
В пространственной формуле метана клиновидныевалентные штрихи как бы в перспективе показывают, какой из атомов водорода находится » ближе к нам» , а какой » дальше от нас» .
Иногда в пространственной формуле указывают длины связей и значения углов между связями в молекуле, как это показано на примере молекулы воды.
Немолекулярные вещества не содержат молекул. Для удобства проведения химических расчетов в немолекулярном веществе выделяют так называемую формульную единицу.
Формульная единица – группа атомов, входящих в состав немолекулярного вещества, соответствующая простейшей формуле этого вещества. |
Примеры состава формульных единиц некоторых веществ: 1) диоксид кремния (кварцевый песок, кварц) SiO2 – формульная единица состоит из одного атома кремния и двух атомов кислорода; 2) хлорид натрия (поваренная соль) NaCl – формульная единица состоит из одного атома натрия и одного атома хлора; 3) железо Fe – формульная единица состоит из одного атома железа.Как и молекула, формульная единица – наименьшая порция вещества, сохраняющая его химические свойства.
Таблица 4
Информация, передаваемая формулами разных типов
Тип формулы | Информация, передаваемая формулой. | |
ПростейшаяМолекулярная Структурная Пространственная |
| * Атомы каких элементов входят в состав вещества. * Соотношения между числами атомов этих элементов. * Число атомов каждого из элементов в молекуле. * Типы химических связей. * Последовательность соединения атомов ковалентными связями. * Кратность ковалентных связей. * Взаимное расположение атомов в пространстве. * Длины связей и углы между связями (если указаны). |
Рассмотрим теперь на примерах, какую информацию дают нам формулы разных типов.
1. Вещество: уксусная кислота. Простейшая формула – СН2О, молекулярная формула – C2h5O2, структурная формула
Простейшая формула говорит нам, что
1) в состав уксусной кислоты входит углерод, водород и кислород;
2) в этом веществе число атомов углерода относится к числу атомов водорода и к числу атомов кислорода, как 1:2:1, то есть NH : NC :NO = 1:2:1.
Молекулярная формула добавляет, что
3) в молекуле уксусной кислоты – 2 атома углерода, 4 атома водорода и 2 атома кислорода.
Структурная формула добавляет, что
4, 5) в молекуле два атома углерода связаны между собой простой связью; один из них, кроме этого, связан с тремя атомами водорода, с каждым простой связью, а другой – с двумя атомами кислорода, с одним – двойной связью, а с другим – простой; последний атом кислорода связан еще простой связью с четвертым атомом водорода.
2. Вещество: хлорид натрия. Простейшая формула – NaCl.
1) В состав хлорида натрия входит натрий и хлор.
2) В этом веществе число атомов натрия равно числу атомов хлора.
3. Вещество: железо. Простейшая формула – Fe.
1) В состав этого вещества входит только железо, то есть это простое вещество.
4. Вещество: триметафосфорная кислота. Простейшая формула – HPO3, молекулярная формула – h4P3O9, структурная формула
Ковалентные неполярные и полярные связи — урок. Химия, 8–9 класс.
Общие электронные пары, образующиеся в простых веществах h3,O2,Cl2,F2,N2, в одинаковой степени принадлежат обоим атомам. Такая ковалентная связь называется неполярной.
Ковалентная неполярная связь соединяет атомы в простых веществах-неметаллах.
Если ковалентная связь образуется между разными атомами, то общая электронная пара смещается к тому из них, который имеет более высокую электроотрицательность (ЭО). Он получает частичный отрицательный заряд. Атом, имеющий меньшую ЭО, становится заряжённым положительно. В этом случае образуется полярная ковалентная связь.
Ковалентная полярная связь образуется между атомами неметаллов в сложных веществах.
Рассмотрим образование ковалентных связей в сложных веществах.
1. Образование молекулы хлороводорода.
У атома водорода на внешнем уровне — один электрон. У хлора на внешнем уровне — семь электронов, один из которых неспаренный.
Образуется одна общая электронная пара, которая смещена к атому хлора. В результате
появляются частичные заряды: на атоме хлора — отрицательный, а на атоме водорода — положительный. Сдвиг электронной плотности принято обозначать греческой буквой дельта δ:
Структурная формула хлороводорода H−Cl
Подобным образом соединяются атомы в молекулах других галогеноводородов:
H−F,H−Br,H−I.
2. Образование молекулы воды.
На внешнем уровне атома кислорода — шесть электронов, два из которых неспаренные.
Атом кислорода образует две общие электронные пары с двумя атомами водорода.
Электронная плотность этих общих пар сдвинута к более электроотрицательному кислороду. Атом кислорода имеет отрицательный заряд, а атомы водорода — положительный.
Сходное строение имеет молекула сероводорода. Структурные формулы воды и сероводорода:
H−OH−S||HH
3. Образование молекулы аммиака.
У атома азота — пять внешних электронов, три из которых неспаренные.
Атом азота присоединяет к себе три атома водорода.
Азот — более электроотрицательный элемент, поэтому на его атоме будет отрицательный заряд, а на атомах водорода — положительные заряды.
Так же образуются связи в фосфине. Структурные формулы аммиака и фосфина:
H−N−HH−P−H||HH
Для того чтобы определить знаки частичных зарядов на атомах в веществе, надо сравнить ЭО неметаллов.
Пример:
определим частичные заряды атомов в соединении CCl4.
Вспомним положение углерода и хлора в ряду ЭО:
По положению элементов в этом ряду видно, что более электроотрицательный элемент в этой паре — хлор. Его атом оттягивает к себе общие электронные пары от атома углерода. Значит, на атоме хлора будет частичный отрицательный заряд, а на атоме углерода — частичный положительный:
C+δCl4−δ.
Полярную ковалентную связь часто изображают стрелкой: H→Cl. Стрелка показывает направление смещения общей электронной плотности.
Источники:
Габриелян О. С. Химия. 8 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2013. — 70 с.
Образование ковалентной связи — урок. Химия, 8–9 класс.
Ковалентная связь образуется при взаимодействии неметаллов. Атомы неметаллов имеют высокую электроотрицательность и стремятся заполнить внешний электронный слой за счёт чужих электронов. Два таких атома могут перейти в устойчивое состояние, если объединят свои электроны.
Ковалентная связь — это связь между атомами неметаллов, образованная за счёт общих электронных пар.
Рассмотрим возникновение ковалентной связи в простых веществах.
1. Образование молекулы водорода.
Каждый атом водорода имеет один электрон. Для перехода в устойчивое состояние ему необходим ещё один электрон.
При сближении двух атомов электронные облака перекрываются. Образуется общая электронная пара, которая связывает атомы водорода в молекулу.
В пространстве между двумя ядрами общие электроны бывают чаще, чем в других местах. Там формируется область с повышенной электронной плотностью и отрицательным зарядом. Положительно заряженные ядра притягиваются к ней, и образуется молекула.
При этом каждый атом получает завершённый двухэлектронный внешний уровень и переходит в устойчивое состояние.
Ковалентная связь за счёт образования одной общей электронной пары называется одинарной.
Общие электронные пары (ковалентные связи) образуются за счёт неспаренных электронов, расположенных на внешних энергетических уровнях взаимодействующих атомов.
У водорода — один неспаренный электрон. Для других элементов их число равно 8 – № группы.
Неметаллы VIIА группы (галогены) имеют на внешнем слое один неспаренный электрон.
У неметаллов VIА группы (кислород, сера) таких электронов два.
У неметаллов VА группы (азот, фосфор) — три неспаренных электрона.
2. Образование молекулы фтора.
Атом фтора на внешнем уровне имеет семь электронов. Шесть из них образуют пары, а седьмой неспаренный.
При соединении атомов образуется одна общая электронная пара, то есть возникает одна ковалентная связь. Каждый атом получает завершённый восьмиэлектронный внешний слой. Связь в молекуле фтора тоже одинарная. Такие же одинарные связи существуют в молекулах хлора, брома и иода.
Если атомы имеют несколько неспаренных электронов, то образуются две или три общие пары.
3. Образование молекулы кислорода.
У атома кислорода на внешнем уровне — два неспаренных электрона.
При взаимодействии двух атомов кислорода возникают две общие электронные пары. Каждый атом заполняет свой внешний уровень до восьми электронов. Связь в молекуле кислорода двойная.
4. Образование молекулы азота.
Атом азота имеет три неспаренных электрона на внешнем уровне.
В молекуле образуются три общие электронные пары. Связь в молекуле азота тройная.
Образование ковалентных связей показывают структурные (графические) формулы, в которых общая электронная пара обозначается чертой. Одна черта между атомами обозначает одинарную связь, две черты — двойную, три черты — тройную:
H−H,F−F,Cl−Cl;
O=O,N≡N.
Источники:
Габриелян О. С. Химия. 8 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2013. — 66 с.
Свойства кислорода — урок. Химия, 8–9 класс.
Простое вещество кислород состоит из двухатомных молекул. Атомы в молекуле связаны
O=O, :O:..:O:..
Физические свойства
При комнатной температуре кислород — газ без цвета, запаха и вкуса. Он примерно в \(1,1\) раза тяжелее воздуха.
При температуре \(–183\) °С кислород сжижается и превращается в голубую жидкость, а при \(–218\) \( \)°С становится твёрдым.
Кислород плохо растворяется в воде. При \(20\) °С в \(1\) объёме воды растворяется примерно \(3,1\) объёма кислорода. Растворимость кислорода, так же как и других газов, зависит от температуры. С повышением температуры растворимость уменьшается.
Химические свойства
Связь в молекуле кислорода прочная. При обычных условиях это малоактивный газ, который вступает в реакции только с наиболее активными веществами: щелочными и щелочноземельными металлами. При повышении температуры активность кислорода резко возрастает. Он энергично реагирует с большинством простых и многими сложными веществами, проявляя при этом окислительные свойства.
Почти все реакции с кислородом экзотермичны, поэтому нагревание требуется лишь для начала процесса. Большинство реакций с участием кислорода сопровождается выделением тепла и света. Такие реакции называют реакциями горения.
- Взаимодействие с простыми веществами-неметаллами.
При нагревании неметаллы (кроме инертных газов и галогенов) сгорают в кислороде с образованием оксидов. Если серу зажечь и опустить в сосуд с кислородом, то она сгорает ярким синим пламенем. При этом образуется сернистый газ:
Зажжённый фосфор горит в кислороде белым пламенем. Сосуд заполняется дымом, состоящим из мелких частиц оксида фосфора(\(V\)):
4P+5O2=t2P2O5+Q.
Подобным образом протекают реакции с углеродом, кремнием, водородом:
C+O2=tCO2+Q,
Si+O2=tSiO2+Q,
2h3+O2=t2h3O+Q.
Реакция азота с кислородом идёт с поглощением тепла. Для её протекания требуется высокая температура:
N2+O2⇄3000°C2NO−Q.
- Взаимодействие с простыми веществами-металлами.
Активные металлы реагируют с кислородом при комнатной температуре:
4Li+O2=2Li2O,
2Ca+O2=2CaO+Q.
При нагревании реагируют менее активные металлы:
2Cu+O2=t2CuO.
Многие металлы сгорают в кислороде. Так, раскалённое железо в чистом кислороде начинает ярко светиться и разбрасывать яркие искры:
3Fe+2O2=tFe3O4+Q.
В реакции с железом образуется смешанный оксид: Fe3O4 (FeO⋅Fe2O3).
Неактивные металлы (золото, платина, серебро) с кислородом не реагируют.
- Взаимодействие со сложными веществами.
В кислороде горят многие сложные органические и неорганические вещества. При этом, как правило, образуются оксиды элементов, входящих в состав этих веществ:
Ch5+2O2=tCO2+2h3O+Q,
2h3S+3O2=t2SO2+2h3O+Q,
2CO+O2=t2CO2+Q.
