Молекулярные и немолекуляр­ные вещества

  • Чем молекулярные вещества отличаются от немолекуляр­ных?
  • Каковы наиболее характерные свойства молекулярных веществ?
  • Как рассчитать массовую долю элемента в веществе?
Seotud sisu
Muud tegevused

В каких веществах нет молекул?

Многие известные тебе вещества состоят не из молекул. Помимо ионных веществ к ним относятся металлы и даже некоторые неметаллы. Например, ни в одном из украшений на фотографии этой секции молекул нет. Все атомы золота связаны между собой особой металлической связью, поэтому они не образуют молекул. Атомы в молекулах связаны ковалентной связью, при этом их число фиксировано. В алмазах все атомы тоже связаны между собой ковалентными связями, но в алмазе нет фиксированного числа атомов. Количество связанных между собой атомов зависит только от размера самого алмаза. Поэтому и алмаз нельзя назвать молекулярным веществом.

Золотые украшения с бриллиантами
Seotud sisu
Muud tegevused

Молекулярные вещества

Все вещества состоят из атомов, но строения различных ве­ществ могут быть очень разными. Большинство веществ со­сто­ит из молекул – эти вещества называются молекуляр­ны­ми. Атомы в молекулах связаны между собой общими электронными парами, образуя ковалентную связь. Молеку­лы же связаны между собой довольно непрочно (только бла­го­даря физической силе притяжения), химической связи ме­жду молекулами обычно не возникает.

Поскольку молекулы вещества слабо связаны между собой, молекулярные вещества довольно мягкие и имеют относи­тель­но низкую температуру плавления и кипения. Вещества с меньшими молекулами при обычных условиях в боль­шин­стве своем существуют в виде газа.

К числу молекулярных веществ относится большая часть слож­ных веществ, например, вода, хлорид водорода, угле­кислый газ и др. Из молекул также состоит большинство не­об­хо­димых для жизни органических соединений, таких как белки и сахариды (углеводы).

Модели молекул молекулярных сложных веществ
Модели молекул CO2 и H2O
Модели молекул HCl и сахара (C12H22O11)

Среди простых веществ также имеются вещества, относя­щи­е­ся к молекулярным, например, большая часть неметал­лов, таких как водород, азот, кислород и т. д. Чаще всего мо­ле­кулярные неметаллы состоят из двухатомных молекул – H2, N2, O2 и все вещества из элементов группы VIIА (галоге­нов). Большинство из них при нормальных усло­виях находят­ся в газообразном состоянии. Но также суще­ству­ют и такие молекулярные неметаллы, которые при обыч­ных условиях находятся в твердом состоянии – сера (S8), бе­лый фосфор (P4) и иод (I2). Единственным жидким неметал­лом при нормальных условиях является Br2.

Модели молекул молекулярных простых веществ
Модели молекул H2 и N2
Модели молекул O2 и S8

Все вещества состоят из  Из молекул в ос­нов­ном состоят  элементы. В мо­ле­ку­лах атомы связаны друг с другом  связью. Из молекул могут состоять  вещества. Вещества, сос­тоя­щие из молекул, обычно  и имеют от­но­си­тель­но  температуру плавления и ки­пе­ния, потому что межмолекулярные свя­зи довольно 

Подумай!

Могут ли кристаллы простого веще­ства состоять из ионов?

Seotud sisu
Muud tegevused

Немолекулярные вещества

Вещества, не состоящие из молекул, называются немолеку­ляр­ными. Важнейшими немолекулярными веществами яв­ляются металлы и соли.

Металлы не имеют отдельных молекул. Все атомы металлов связаны между собой особой, характерной только для метал­лов, химической связью – металлической связью. Именно металлическая связь определяет общие характерные свойства всех металлов. В дальнейшем мы познакомимся со свойства­ми металлов поближе.

К немолекулярным веществам также относятся соли и ион­ные (состоящие из ионов) вещества. Ионные вещества также не имеют отдельных молекул. Их кристаллы состоят из ог­ром­ного количества ионов, которые удерживаются в крис­тал­ле благодаря притяжению ионов, как разноименно заря­жен­ных тел – это так называемая ионная связь. Кристаллы со­ли, как правило, довольно прочные и имеют высокую тем­пе­ратуру плавления. Например, температура плавле­ния часто используемой нами в повседневной жизни поваренной соли составляет около 800 °C.

Помимо металлов и ионных веществ существуют и другие не­молекулярные вещества, такие как алмаз или диоксид крем­ния SiO2 (SiO2 встречается в природе в основном в виде пе­ска). Все атомы кристаллов этих веществ связаны между со­бой ковалентной связью. В них тоже нет одиночных молекул.

И соли, и песок являются кристаллическими немо­ле­кулярными веществами
Расположение атомов золота в кристалле
Расположение ионов натрия и хлора в кристалле
Расположение атомов углерода в кристалле алмаза
      • C12H22O11
      • N2
      • S8
      • KBr
      • Fe
      • O2
      • SiO2
      • MgF2
      • C (алмаз)
      • H2O
      • Li
      • CO2
      Seotud sisu
      Muud tegevused

      Вычисления по формулам сложных веществ

      Формула показывает соотношение числа атомов разных эле­мен­тов в соединении. Однако часто бывает необходимо уз­нать массовые соотношения, или массовые доли, химических элементов в рассматриваемом соединении.

      Пример 1

      В каком веществе массовая доля кислорода больше: в уг­ле­кислом газе (CO2) или в воде (H2O)?

      Решение

      1. Найдем относительные молекулярные массы обоих веществ:

      ​Mr(CO2) = 12 + 2 · 16 = 44
      ​Mr(H2O) = 2 · 1 + 16 = 18

      2. Исходя из количества атомов кислорода, рассчитаем его массу (в атомных единицах массы) в молекулах углекис­ло­го газа и воды:

      масса кислорода в молекуле CO2: 2 · 16 = 32​
      ​масса кислорода в молекуле H2O: 1 · 16 = 16

      3. Вычислим, какой процент составляет масса кислорода от массы соответствующих молекул:

      в молекуле CO2: 3244·100% ≈72%
      ​в молекуле H2O: 1618·100% ≈89%

      Ответ. В углекислом газе содержится 73% кислорода, а в воде – 89%. Следовательно, массовая доля кислорода в во­де больше, чем в углекислом газе (хотя, исходя из соотно­ше­ния числа атомов кислорода в молекулах, можно сде­лать обратный вывод: в молекуле CO2 атомов кислорода больше, чем в молекуле H2O).

      Пример 2

      Определи массовую долю каждого химического элемента, входящего в состав известняка CaCO3.

      Решение

      1. По формуле известняка вычисляем значение Mr:

      Mr(CaCO3) = 40 + 12 + 3 · 16 = 100

      2. Вычисляем массовую долю каждого элемента:

      Ca: 40100·100% =40%

      C: 12100·100% =12%

      O: 3 · 16100·100% =48%

      Правильность расчетов можно проверить путем сложения полученных результатов:

      40%+12%+48% =100%

      Ответ. ​Массовая доля элементов в известняке: кальций – 40%, углерод – 12%, кислород – 48%.

      1. CO2 содержит % C и % O. 
      2. CH4 содержит % C и % H.
      3. C2H6 содержит% C и % H.
      4. FeO содержит % Fe и % O.
      5. Fe2O3 содержит % Fe и % O.

      Вещество

      Массовая доля (%)

      Очередность

      SO2

        

      SO3

        

      H2S

        

      Na2S

        

      H2SO4

        

      Seotud sisu
      Muud tegevused

      Дополнительное чтение. Аллотропы

      Простых веществ значительно больше, чем химических эле­мен­тов, поскольку некоторые элементы могут существовать в виде разных простых веществ. Так, например, атомы кисло­ро­да способны образовать два простых вещества – кислород и озон. Кислород состоит из обычных двухатомных молекул O2, а молекула озона O3 включает три атома кислорода. Углерод встречается в природе в виде алмаза и графита, которые раз­ли­чаются расположением атомов в кристаллической решет­ке. Разные простые вещества одного и того же химического элемента называются аллотропными видоизменениями, или аллотропами. Аллотропы обладают различными свойствами, что объясняется неодинаковым числом атомов в молекулах или их различным расположением в кристаллах.

      Аллотропы кислорода O2 и O3
      Озон в верхних слоях атмосферы за­щищает нас от вредного ультрафиолетового излу­че­ния, но в приземном слое атмосферы он является опас­ным загрязнителем, который содержится, на­пример, в смоге

      Аллотропы одного и того же элемента могут различаться  атомов в кристаллической решетке или Изотопы элемента различаются  Аллотропами являются, например, 

      Seotud sisu
      Muud tegevused

      Выводы

      • Молекулярные вещества – относительно мягкие, как правило, с довольно низкой температурой плав­ле­ния и кипения, потому что молекулы непрочно связа­ны между собой (химическая связь отсутствует).
      • Немолекулярные вещества – например, металлы и соли; все атомы в кристаллах этих веществ связаны между собой химическими связями. Немолекулярные вещества, как правило, достаточно твердые и имеют высокую температуру плавления.
      Seotud sisu
      Muud tegevused

      Вопросы

      1. Из чего состоят молекулярные вещества?
      2. Какие связи существуют между атомами в молекуле?
      3. Какие силы взаимодействия существуют между молекулами в веществе?
      4. Почему молекулярные вещества относительно мягкие и, как правило, с довольно низкой температурой плавления?
      5. Приведи примеры газообразных молекулярных веществ.
      6. Почему немолекулярные вещества, как правило, доста­точ­но твердые и имеют высокую температуру плавления и кипения?
      7. Каких веществ (молекулярных или немолекулярных) больше в разряде сложных веществ? Почему?
      Seotud sisu
      Muud tegevused