Химические вещества такие как. Химические вещества: примеры, свойства. Основные признаки химического соединения

Невозможно себе представить современную жизнь и производство без химических веществ. При близком контакте с ними на организм человека оказывается некоторое влияние. Надо отметить, что есть и такие соединения, которые проявят свое влияние по прошествии некоторого промежутка времени. В статье попробуем разобраться, какие существуют химические факторы, классы опасности вредных веществ, а также, как они влияют на организм человека.

Применение химических веществ человеком

Сейчас известно несколько миллионов химических соединений, и большую часть из них человек использует в различных отраслях. Если рассматривать с точки зрения применения классы опасности химических веществ, перечень может выглядеть так:

1. Вещества ядовитые, используемые в промышленности. Сюда можно отнести: красители (анилин), среди растворителей это дихлорэтан, например.
2. В сельскохозяйственной отрасли широко используются пестициды.
3. Химические соединения, которые используются в быту: средства гигиены, для проведения санитарной обработки.
4. Ядовитые вещества, имеющие естественное происхождение, например, яды растений и животных.
5. Вещества отравляющего действия: иприт, фосген и другие.

Различные классы опасности вредных химических веществ способны попадать в организм через органы дыхательной системы, кожу или слизистые оболочки. Вещества могут оказывать свое негативное влияние избирательно, то есть, на определенную систему органов. Например, свинец влияет на репродуктивную систему человека, а оксиды азота могут спровоцировать отек легочной ткани.

Токсическое воздействие химических веществ

Если рассматривать класс опасности химических веществ, ГОСТ выделяет несколько групп. В каждой есть еще свои подразделения.

Выделяют пять классов в зависимости от токсического воздействия и средней величины смертельной дозы.

1. Первый класс опасности включает соединения, которых требуется совсем мало для поражения организма. Например, при попадании через желудок это количество составляет 50 мг на килограмм веса человека.
2. 2 класс включает вещества, концентрация которых может быть выше, чтобы спровоцировать токсическое воздействие. Это может быть от 5 до 50 мг на м3, если попадание происходит через кожу или ЖКТ.
3. В 3 и 4 классы входят соединения, которых требуется больше, чем первых двух классов и обычно составляет это количество до 5000 единиц.
4. В пятый класс входят вещества, вызывающие глубокое токсическое поражение.

Химические вещества и орган зрения

Если взять во внимание влияние химических веществ на орган зрения, выделяют следующие классы:

1. Первый класс включает соединения, которые приводят к необратимым изменениям глазного аппарата, а все это заканчивается нарушениями зрения.
2. Второй класс содержит вещества, вызывающие патологические изменения зрения, но они способны проходить в течение нескольких недель.

Воздействие химических веществ на кожные покровы

Есть еще одна классификация, она выделяет классы химических веществ, оказывающих негативное влияние на кожу. При делении соединений использовали два критерия. Учитывая первый, выделяют три класса:

• К первой группе относятся вещества, приводящие к видимому некрозу кожи.
• Ко второму классу относят вещества, которые вызывают обратимые повреждения. Примерно за две недели происходит восстановление кожных покровов.
• Вещества, относящиеся к третьему классу, вызывают лишь небольшое раздражение кожи, которое обычно проходит за пару дней.

Второй критерий классификации используют в тех случаях, когда недостаточно данных для отнесения веществ к первым трем группам.

Воздействие химических соединений на окружающую среду

Согласно ГОСТу, имеется также классификация, которая учитывает влияние химических соединений на окружающую среду. В этой группе выделяют следующие категории веществ:

• Губительные для озонового слоя.
• Оказывающие острое токсическое воздействие на водную среду.
• Вещества, которые оказывают постепенное отравляющее действие на обитателей водных ресурсов.

Все эти вредные соединения можно еще подразделить на категории по вредности. Для оказания токсического эффекта хватит концентрации 0,1 мг/л.

Классификация химических веществ по классам опасности

В огромном многообразии известных веществ не все являются одинаково опасными для человеческого организма. Выделяют следующие классы:

1. К первому классу относятся чрезвычайно опасные вещества и соединения. Для летального исхода будет достаточно попадания в желудок 15 мг вещества на килограмм веса человека. Примеры можно привести следующие: цианид калия, ртуть, никотин и другие.
2. Второй класс включает высокоопасные вещества. Летальная дозировка составляет от 15 до 150 мг на килограмм массы тела, учитывая свойства вещества. Эти соединения оказывают негативное воздействие не только на человека, но и на окружающую природу. Сюда можно отнести: мышьяк, литий, свинец, хлороформ.
3. Умеренно опасные – это третий класс опасности химических веществ. Для летального исхода достаточно 500-2500 мг/кг. При попадании через желудок летальная доза составляет 150-5000 мг/кг веса. К этому классу относятся: бензин, соединения алюминия и марганца. Так как многие вещества этого класса используются часто в повседневной жизни, то нельзя халатно с ними обращаться.
4. Малоопасные вещества самые безобидные, так как они отличаются своей низкой токсичностью и опасностью. Эти вещества часто нас окружают, например, аммиак можно найти в каждой аптечке, керосин используют в лампах, этанол применяют в медицине и он содержится в алкогольных напитках.

Неважно, сколько классов опасности химических веществ существует, важно относиться ко всем с особой осторожностью, соблюдать все меры безопасности при работе с ними.

Классификация веществ по воздействию на организм

Все имеющиеся химические вещества и соединения отличаются друг от друга не только степенью токсичности, но и характером воздействия на человека.

В зависимости от принадлежности к классу опасности всем веществам присвоен определенный цвет.

1. Чрезвычайно опасные вещества обозначают красным цветом.
2. Высокая степень опасности отмечается оранжевым цветом.
3. Умеренно опасные имеют желтый цвет.
4. Вещества, которые относятся к малоопасным, обозначают зеленым цветом.

Классификация веществ с точки зрения токсического воздействия

Совершенно разная токсичность химических веществ, классы опасности в связи с этим выделяют следующие:

1. Вещества, которые оказывают нервнопаралитическое действие, сюда можно отнести: инсектициды, никотин, зарин.
2. Соединения, вызывающие воспалительные процессы и некротические изменения в совокупности с общетоксическим воздействием. Примером могут служить: уксусная эссенция, мышьяк, ртуть.
3. Соединения, вызывающие судороги, кому, отек мозга, то есть, оказывающие общетоксическое воздействие. Сюда можно отнести: синильную кислоту, угарный газ, алкоголь.
4. Удушающие вещества (фостен, оксиды азота).
5. Вещества, вызывающие слезоточивость и раздражение слизистых оболочек. В качестве примера можно привести: пары кислот и щелочей.
6. Вещества и соединения, оказывающие воздействие на психику. Сюда относятся наркотические вещества, атропин и другие.

Если предстоит использовать или контактировать с этими веществами, то необходимо соблюдать особую осторожность.

Международная классификация

Мы рассмотрели, сколько классов опасности химических веществ существует согласно ГОСТу, но есть еще и разделение на основе международных требований. Оно представляет 9 групп, каждая из которых имеет свои правила для транспортировки и хранения.

1. Вещества, которые легко могут взрываться или загораться.
2. Ко второму классу относятся вещества, легко воспламеняющиеся, ядовитые, химически неустойчивые.
3. Химические вещества в жидком состоянии, которые легко воспламеняются, относятся к 3 классу.
4. К 4 классу относят твердые вещества, способные к самовоспламенению или возгоранию после внешнего воздействия.
5. Органические окислители относятся к 5 классу, так как они способны выделять кислород, поддерживающий горение.
6. 6 класс – это токсичные вещества, вызывающие сильное отравление или приводящие к смертельному исходу при вдыхании паров.
7. Следующий класс – это радиоактивные вещества.
8. Едкие вещества – это восьмой класс опасности.
9. К 9 классу отнесли все остальные вещества, которые не попали в предыдущие классы, но в какой-то степени могут быть опасными.

Как защититься от опасных веществ

Важно не только знать класс опасности химических веществ, но и уметь минимально снизить степень влияния на человеческий организм и природу. Для этого можно использовать следующие способы:

• Располагать ядовитые и вредные вещества на предприятиях как можно дальше от рабочих мест.
• Иметь современную и эффективную систему вентиляции для удаления опасных веществ.
• Своевременно использовать индивидуальные средства защиты.
• Использовать современные методы очистки воды перед тем, как выбрасывать ее в окружающую среду.
• Разбавлять вредные соединения до допустимых концентраций.

Применение этих доступных методов позволит максимально обезопасить человека и природу от воздействия вредных химических веществ.

Подведем итоги

Если подвести итоги всего сказанного, то можно не только выделить класс опасности химических веществ,но и отметить следующие типы воздействия вредных соединений:

1. Раздражающее действие, если попадают на кожу, то вызывают покраснения, например, фтор, фосфор и т.д.
2. Прижигающего действия вещества могут вызывать ожоги разной степени. Сюда можно отнести: аммиак, соляную кислоту.
3. Удушающие вещества могут привести к асфиксии и смертельному исходу. Таким действием обладают фосген и хлорпикрин.
4. Вещества с токсическим воздействием могут вызывать отравления различной степени тяжести. К таковым относятся: сероводород, синильная кислота, окись этилена и другие.
5. Мутагенные вещества способны спровоцировать появление мутаций.
6. Канцерогенное воздействие приводит к развитию онкологических заболеваний.

Некоторые классификации выделяют еще наркотические вещества, которые, попадая внутрь организма, вызывают привыкание и постепенное отравление организма.

Вот мы и познакомились с многообразием химических веществ, которые практически везде нас окружают. Без химии уже практически невозможно представить себе современную промышленность и производство. Но для того, чтобы в процессе взаимодействия с вредными веществами не причинить вред своему организму, необходимо соблюдать особую осторожность и знать правила хранения и транспортировки.

Свойства и характеристики любого вещества определяются его химическим составом. В современных лабораториях проводятся химические экспертизы, позволяющие определить качественный и количественный состав практически любого объекта, например, почвы или пищевого продукта.

Химическая связь, строение и свойства вещества

Взаимодействия, результатом которых становится объединение химических частиц в вещества, принято делить на химические и межмолекулярные связи. Первая группа, в свою очередь, подразделяется на ионную, ковалентную и металлическую связи.

Ионная связь представляет собой связь разноименно заряженных ионов. Такая связь возникает за счет электростатического притяжения. Для того чтобы ионная связь образовалась, ионы должны быть разного размера. Это обусловлено тем, что ионы определенного размера склонны отдавать электроны, а другие - принимать их.

Ковалентная связь возникает за счет образования общей пары электронов. Для ее возникновения необходимо, чтобы радиус атомов был одинаковым или схожим.

Металлическая связь возникает за счет обобществления валентных электронов. Она образуется в случае, если размер атомов большой. Такие атомы обычно отдают электроны.

По типу строения все вещества можно разделить на молекулярные и немолекулярные. Большинство органических веществ относится к первому типу. По типу химической связи различают вещества с ковалентными, ионными и металлическими связями.

Основные положения теории химического строения органических веществ

Теория Бутлерова - научный фундамент всей органической химии. Опираясь на ее основные положения, Бутлеров дал объяснение изомерии, что впоследствии помогло ему открыть несколько изомеров.

Согласно теории химического строения органических веществ, соединение атомов в молекулах строго упорядочено. Оно происходит в определенной последовательности (в зависимости от валентности атомов). Последовательность межатомных связей принято называть химическим строением молекулы.

Другим важным положением этой теории является возможность использования различных химических методов для определения строения вещества.

Группы атомов в молекуле взаимосвязаны и оказывают воздействие друг на друга. Основные свойства вещества, согласно данной теории, определяются его химическим строением.

Химическое строение органических веществ

Как известно, в составе органических веществ всегда присутствует углерод. Этим органические вещества отличаются от неорганических. Органические вещества используются в быту, они служат сырьевой базой для производства продуктов питания и различных продовольственных товаров.

Ученым удалось синтезировать множество видов органических веществ, которых нет в природе (различные виды пластмасс, каучук и другие). Органические вещества отличаются от неорганических своим химическим строением. Атомы углерода образуют различные цепи и кольца. Этим объясняется огромное разнообразие органических веществ в природе.

Атомные связи в таких веществах имеют ярко выраженный ковалентный характер. При нагревании органические вещества полностью разлагаются. Это объясняется небольшой прочностью межатомных связей.

Среди органических соединений широко распространено такое явление, как изомерия.

Исследование химического вещества

Исследование химических веществ, как правило, проводится в специальных лабораториях и экспертных центрах. Это позволяет определить точный количественный и качественный состав исследуемого материала.

Если химический состав вещества полностью неизвестен, сотрудники лаборатории применяют целый комплекс аналитических методов. Специалисты выявляют точное содержание в образцах вещества тех или иных химических элементов.

Проведение исследования химического состава вещества происходит поэтапно:

• сначала специалисты определяют цели своей работы;
• затем, проводят классификацию образцов вещества;
• далее, идет количественный и качественный анализ.

Часто в лабораторных условиях различные вещества проверяются на содержание токсичных элементов и промышленных материалов.

Химические реакции

Химические реакции - это превращения одних веществ (исходных реагентов) в другие. При этом происходит перераспределение электронов. В отличие от ядерных реакций, химические реакции не влияют на общее количество ядер атомов и не изменяют изотопный состав химических элементов.

Условия протекания химических реакций могут быть различными. Они могут проходить при физическом контакте реагентов, их смешивании, нагревании, а также при воздействии света, электрического тока, ионизирующего излучения. Часто химические реакции протекают под влиянием катализаторов.

Скорость химической реакции зависит от концентрации активных частиц во взаимодействующих веществах и от разницы между энергией связи, которая разрывается, и той энергией, которая образуется.

В результате химических процессов образуются новые вещества, свойства которых отличны от свойств исходных реагентов. Однако во время химических реакций не происходит образования атомов новых элементов.

Российский регистр химических и биологических веществ

Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ занимается проведением независимых экспертиз различной продукции с целью установить ее соответствие санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям.

Это учреждение проводит маркировку химических веществ в соответствии с общепризнанной классификацией. Задачей регистра является информационное обеспечение в сфере химической безопасности, а также содействие интеграции нашей страны в мировое экономическое сообщество.

Российский регистр ежегодно публикует списки химических веществ, представляющие угрозу для жизни людей, данные об их транспортировке, утилизации, токсичности и других параметрах.

В открытом доступе можно найти списки химических веществ, прошедших государственную регистрацию, базу данных опасных веществ.

Федеральный регистр является главным информационным ресурсом, который обеспечивает реализацию многих международных договоров, которые заключила наша страна в отношении опасных химических веществ и пестицидов.

Производители и поставщики химических веществ для промышленных предприятий

Химические вещества для различных отраслей производства изготавливаются на крупных комбинатах и заводах. Лидером среди производителей подобной продукции является компания "РУСХИМТЕХ". Она специализируется на разработке инноваций в области органической химии.

Другим предприятием, которое специализируется на производстве химических веществ, является компания «Сарсилика». Предприятие производит диоксид кремния для заводов.

Среди крупных поставщиков химического сырья можно отметить фирму “БИО-ХИМ”. Компания занимается поставками различных химических веществ на отечественные заводы и фабрики.

Производство, получение химических веществ и химических продуктов

Производство химических веществ дает возможность получать синтетические материалы, способные заменить природные. В свое время такая необходимость была продиктована нехваткой природных материалов или их стоимостью, поэтому человечеству пришлось изобрести синтетические заменители.

С помощью химических реакций можно значительно быстрее получить некоторые природные вещества, которые естественным путем образовываются очень долго. Кроме экономии природного сырья, химическое производство позволяет улучшить физико-механические характеристики и химические свойства полученных материалов.

Для получения многих химических веществ используются такие химические реакции, как катализ, гидролиз, электролиз, химический распад и другие.

Химические свойства используются:

• в металлургии;
• в производстве полиэтиленов, пластмасс;
• для получения азотных и фосфорных удобрений, лекарственных препаратов и других полезных материалов практически в любой области производства и сфере деятельности человека.

Оборудование для получения химических веществ

Учитывая многопрофильность химического производства, оборудование для разных видов продукции значительно отличается. Но в общем случае на производстве задействованы нагревательные элементы, специальные, устойчивые к высоким температурам и агрессивным средам емкости, смесители. Любая переработка происходит на принципах химических реакций (например, обработка химических волокон, нанесение защитных слоев на стекло или металл).

Использование химических веществ

Химические вещества применяются очень широко в связи с тем, что синтетические заменители сейчас существуют практически во всех областях промышленности.

Химические вещества:

• являются сырьем для производства пищевых продуктов;
• служат основой для создания сельскохозяйственных удобрений;
• используются в лакокрасочном производстве, в металлообработке;
• необходимы для стеклопроизводства.

Химические вещества в промышленности

В промышленности используются два типа химических веществ: органические и неорганические.

К первым относятся производные природной нефти и газа, ко вторым:

• слабые и сильные кислоты;
• щелочи;
• цианиды;
• сернистые соединения;
• тяжелые жидкости (типа бромоформа).

Производители и поставщики химических веществ для производств

Наиболее крупными представителями производства и поставок сырья для химического производства в России являются компании:

• «Сибур Холдинг» (Москва) - нефтехимический холдинг;
• «Салаватнефтеоргсинтез» (Салават, Башкортостан) - комбинат, имеющий в свое составе химический, нефтехимический, нефтеперерабатывающий заводы, завод нефтехимических производств, заводы "Синтез", "Мономер", завод минеральных удобрений;
• «Нижнекамскнефтехим» (Нижнекамск, Татарстан) - нефтехимическая компания;
• «Еврохим» (Москва) - удобрения, кормовые фосфаты, минеральное сырье и промышленные продукты;
• «Уралкалий» (Березники, Пермский край) - мировой лидер по производству калия.,
• «Акрон» (Великий Новгород) - минеральные удобрения.

Химические вещества в продуктах питания

В химических продуктах часть химических добавок является непреднамеренными. Это остаточные явления после удобрения полей, на которых выращивались овощи или фрукты, остатки препаратов, которыми лечили животных, вещества, выделяемые из пластиковых упаковочных материалов.

К преднамеренным химикатам в продуктах относят консерванты неприродного происхождения для более длительного хранения продуктов.

Техника безопасности при работе с химическими веществами

К опасным химическим веществам относятся такие, которые при непосредственном контакте наносят вред здоровью человека, провоцирую производственные травмы и заболевания. Последние могут проявляться как сразу после воздействия, так и позже, влиять на продолжительность жизни человека и его детей.

При работе с ядовитыми газами, ядовитыми, токсичными, радиоактивными, легковоспламеняющимися веществами, в условиях повышенного уровня пыли руководство обязано обеспечить условия по минимизации вредного воздействия. Сотрудники подобных предприятий имеют льготы по продолжительности рабочего дня, прибавку к отпуску и зарплате, раньше выходят на пенсию. Кроме того, они обязаны регулярно проходить профильное медицинское обследование, а непосредственно на рабочем месте строго соблюдать осторожность и правила техники безопасности.

Промышленные аварии с выбросом опасных химических веществ

Аварии на химических производствах обычно сопровождаются разливом или выбросом опасных химических веществ. Это приводит к гибели или химическому заражению людей, продовольствия, пищевого сырья и кормов, сельскохозяйственных животных и растений или к загрязнению окружающей природной среды.

Виды аварий с выбросом химически опасных веществ:

• аварии с выбросом (угрозой выброса) химически опасных веществ (ХОВ) при их производстве, переработке или хранении (захоронении);
• аварии на транспорте с выбросом (угрозой выброса) ХОВ;
• образование и распространение ХОВ в процессе химических реакций;
• аварии с химическими боеприпасами.

Основным показателем степени опасности химически опасных объектов считают численность населения, проживающего в зоне возможного химического заражения в случае аварии. Подобные аварии могут происходить непосредственно на заводах по переработке или производству ХОВ, на нефтеперерабатывающих предприятиях, при их транспортировке, на складах хранения ХОВ.

Современные предприятия химической области постоянно внедряют новые технологии производств, направленные на минимизацию возможности возникновения аварий с выбросом опасных химических веществ.

Различие между веществом и полем

Поле, в отличие от веществ, характеризуется непрерывностью, известны электромагнитное и гравитационное поля, поле ядерных сил, волновые поля различных элементарных частиц.

Современное естествознание нивелирует различие между веществом и полем, считая, что и вещества, и поля состоят из различных частиц, обладающих корпускулярно-волновой (двойственной) природой. Выявление тесной взаимосвязи между полем и веществом привело к углублению представлений о единстве всех форм и структуры материального мира.

Однородное вещество характеризуется плотностью - отношением массы вещества к его объёму:

где ρ - плотность вещества, m - масса вещества, V - объём вещества.

Физические поля такой плотностью не обладают.

Свойства вещества

Каждому веществу присущ набор специфических свойств - объективных характеристик, которые определяют индивидуальность конкретного вещества и тем самым позволяют отличить его от всех других веществ. К наиболее характерным физико-химическим свойствам относятся константы - плотность, температура плавления , температура кипения , термодинамические характеристики, параметры кристаллической структуры. К основным характеристикам вещества принадлежат его химические свойства.

Разнообразие веществ

Число веществ в принципе неограниченно велико; к известному числу веществ всё время добавляются новые вещества, как открываемые в природе, так и синтезируемые искусственно.

Индивидуальные вещества и смеси

Агрегатные состояния

Все вещества в принципе могут существовать в трёх агрегатных состояниях - твёрдом, жидком и газообразном. Так, лёд, жидкая вода и водяной пар - это твёрдое, жидкое и газообразное состояния одного и того же вещества - воды H 2 O. Твёрдая, жидкая и газообразная формы не являются индивидуальными характеристиками веществ, а соответствуют лишь различным, зависящим от внешних физических условий состояниям существования веществ. Поэтому нельзя приписывать воде только признак жидкости, кислороду - признак газа, а хлориду натрия - признак твёрдого состояния. Каждое из этих (и всех других веществ) при изменении условий может перейти в любое другое из трёх агрегатных состояний.

При переходе от идеальных моделей твёрдого, жидкого и газообразного состояний к реальным состояниям вещества обнаруживается несколько пограничных промежуточных типов, общеизвестными из которых являются аморфное (стеклообразное) состояние, состояние жидкого кристалла и высокоэластичное (полимерное) состояние. В связи с этим часто пользуются более широким понятием «фаза».

В физике рассматривается четвёртое агрегатное состояние вещества - плазма , частично или полностью ионизированное состояние, в котором плотность положительных и отрицательных зарядов одинакова (плазма электронейтральна).

Кристаллы

Кристаллы - это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов). Кристаллическая структура , будучи индивидуальной для каждого вещества, относится к основным физико-химическим свойствам. Составляющие данное твёрдое вещество частицы образуют кристаллическую решётку . Если кристаллические решётки стереометрически (пространственно) одинаковы или сходны (имеют одинаковую симметрию), то геометрическое различие между ними заключается, в частности, в разных расстояниях между частицами, занимающими узлы решётки. Сами расстояния между частицами называются параметрами решётки. Параметры решётки, а также углы геометрических многогранников определяются физическими методами структурного анализа, например методами рентгеновского структурного анализа.

Часто твёрдые вещества образуют (в зависимости от условий) более чем одну форму кристаллической решётки; такие формы называются полиморфными модификациями. Например, среди простых веществ известны ромбическая и моноклинная сера , графит и алмаз , которые являются гексагональной и кубической модификациями углерода , среди сложных веществ - кварц , тридимит и кристобалит представляют собой различные модификации диоксида кремния.

Органические вещества

Литература

• Химия: Справ. изд./ В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. - М.: Химия, 1989

См. также

Классификация неорганических веществ и их номенклатура основаны на наиболее простой и постоянной во времени характеристике - химическом составе , который показывает атомы элементов, образующих данное вещество, в их числовом отношении. Если вещество из атомов одного химического элемента, т.е. является формой существования этого элемента в свободном виде, то его называют простым веществом ; если же вещество из атомов двух или большего числа элементов, то его называют сложным веществом . Все простые вещества (кроме одноатомных) и все сложные вещества принято называть химическими соединениями , так как в них атомы одного или разных элементов соединены между собой химическими связями.

Номенклатура неорганических веществ состоит из формул и названий. Химическая формула - изображение состава вещества с помощью символов химических элементов, числовых индексов и некоторых других знаков. Химическое название - изображение состава вещества с помощью слова или группы слов. Построение химических формул и названий определяется системой номенклатурных правил .

Символы и наименования химических элементов приведены в Периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Элементы условно делят на металлы инеметаллы . К неметаллам относят все элементы VIIIА-группы (благородные газы) и VIIА-группы (галогены), элементы VIА-группы (кроме полония), элементы азот, фосфор, мышьяк (VА-группа); углерод, кремний (IVА-группа); бор (IIIА-группа), а также водород. Остальные элементы относят к металлам.

При составлении названий веществ обычно применяют русские наименования элементов, например, дикислород, дифторид ксенона, селенат калия. По традиции для некоторых элементов в производные термины вводят корни их латинских наименований:

Например : карбонат, манганат, оксид, сульфид, силикат.

Названия простых веществ состоят из одного слова - наименования химического элемента с числовой приставкой, например:

Используются следующие числовые приставки :

Неопределенное число указывается числовой приставкой n - поли.

Для некоторых простых веществ используют также специальные названия, такие, как О 3 - озон, Р 4 - белый фосфор.

Химические формулы сложных веществ составляют из обозначения электроположительной (условных и реальных катионов) и электроотрицательной (условных и реальных анионов) составляющих, например, CuSO 4 (здесь Cu 2+ - реальный катион, SO 4 2 - - реальный анион) и PCl 3 (здесь P +III - условный катион, Cl -I - условный анион).

Названия сложных веществ составляют по химическим формулам справа налево. Они складываются из двух слов - названий электроотрицательных составляющих (в именительном падеже) и электроположительных составляющих (в родительном падеже), например:

CuSO 4 - сульфат меди(II)
PCl 3 - трихлорид фосфора
LaCl 3 - хлорид лантана(III)
СО - монооксид углерода

Число электроположительных и электроотрицательных составляющих в названиях указывают числовыми приставками, приведенными выше (универсальный способ), либо степенями окисления (если они могут быть определены по формуле) с помощью римских цифр в круглых скобках (знак плюс опускается). В ряде случаев приводят заряд ионов (для сложных по составу катионов и анионов), используя арабские цифры с соответствующим знаком.

Для распространенных многоэлементных катионов и анионов применяют следующие специальные названия:

Для небольшого числа хорошо известных веществ также используют специальные названия:

1. Кислотные и основные гидроксиды. Соли

Гидроксиды - тип сложных веществ, в состав которых входят атомы некоторого элемента Е (кроме фтора и кислорода) и гидроксогруппы ОН; общая формула гидроксидов Е(ОН) n , где n = 1÷6. Форма гидроксидов Е(ОН) n называется орто -формой; при n > 2 гидроксид может находиться также в мета -форме, включающей кроме атомов Е и групп ОН еще атомы кислорода О, например Е(ОН) 3 и ЕО(ОН), Е(ОН) 4 и Е(ОН) 6 и ЕО 2 (ОН) 2 .

Гидроксиды делят на две противоположные по химическим свойствам группы: кислотные и основные гидроксиды.

Кислотные гидроксиды содержат атомы водорода, которые могут замещаться на атомы металла при соблюдении правила стехиометрической валентности. Большинство кислотных гидроксидов находится в мета -форме, причем атомы водорода в формулах кислотных гидроксидов ставят на первое место, например H 2 SO 4 , HNO 3 и H 2 CO 3 , а не SO 2 (OH) 2 , NO 2 (OH) и CO(OH) 2 . Общая формула кислотных гидроксидов - Н х ЕО у , где электроотрицательную составляющую ЕО у х - называют кислотным остатком. Если не все атомы водорода замещены на металл, то они остаются в составе кислотного остатка.

Названия распространенных кислотных гидроксидов состоят из двух слов: собственного названия с окончанием "ая" и группового слова "кислота". Приведем формулы и собственные названия распространенных кислотных гидроксидов и их кислотных остатков (прочерк означает, что гидроксид не известен в свободном виде или в кислом водном растворе):

Менее распространенные кислотные гидроксиды называют по номенклатурным правилам для комплексных соединений, например:

Названия кислотных остатков используют при построении названий солей.

Основные гидроксиды содержат гидроксид-ионы, которые могут замещаться на кислотные остатки при соблюдении правила стехиометрической валентности. Все основные гидроксиды находятся в орто -форме; их общая формула М(ОН) n , где n = 1,2 (реже 3,4) и М n + - катион металла. Примеры формул и названий основных гидроксидов:

Важнейшим химическим свойством основных и кислотных гидроксидов является их взаимодействие их между собой с образованием солей (реакция солеобразования ), например:

Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2H 2 O

Ca(OH) 2 + 2H 2 SO 4 = Ca(HSO 4) 2 + 2H 2 O

2Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 = Ca 2 SO 4 (OH) 2 + 2H 2 O

Соли - тип сложных веществ, в состав которых входят катионы М n + и кислотные остатки*.

Соли с общей формулой М х (ЕО у ) n называют средними солями, а соли с незамещенными атомами водорода, - кислыми солями. Иногда соли содержат в своем составе также гидроксид - или(и) оксид - ионы; такие соли называют основными солями. Приведем примеры и названия солей:

Кислые и основные соли могут быть превращены в средние соли взаимодействием с соответствующим основным и кислотным гидроксидом, например:

Ca(HSO 4) 2 + Ca(OH) = CaSO 4 + 2H 2 O

Ca 2 SO 4 (OH) 2 + H 2 SO 4 = Ca 2 SO 4 + 2H 2 O

Встречаются также соли, содерхащие два разных катиона: их часто называют двойными солями , например:

2. Кислотные и оснόвные оксиды

Оксиды Е х О у - продукты полной дегидратации гидроксидов:

Кислотным гидроксидам (H 2 SO 4 , H 2 CO 3) отвечают кислотные оксиды (SO 3 , CO 2), а основным гидроксидам (NaOH, Ca(OH) 2) - основные оксиды (Na 2 O, CaO), причем степень окисления элемента Е не изменяется при переходе от гидроксида к оксиду. Пример формул и названий оксидов:

Кислотные и основные оксиды сохраняют солеобразующие свойства соответствующих гидроксидов при взаимодействии с противоположными по свойствам гидроксидами или между собой:

N 2 O 5 + 2NaOH = 2NaNO 3 + H 2 O

3CaO + 2H 3 PO 4 = Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 O

La 2 O 3 + 3SO 3 = La 2 (SO 4) 3

3. Амфотерные оксиды и гидроксиды

Амфотерность гидроксидов и оксидов - химическое свойство, заключающееся в образовании ими двух рядов солей, например, для гидроксида и оксида алюминия:

(а) 2Al(OH) 3 + 3SO 3 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

Al 2 O 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

(б) 2Al(OH) 3 + Na 2 O = 2NaAlO 2 + 3H 2 O

Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 O

Так, гидроксид и оксид алюминия в реакциях (а) проявляют свойства основных гидроксидов и оксидов, т.е. реагируют с кислотными гидроксидам и оксидом, образуя соответствующую соль - сульфат алюминия Al 2 (SO 4) 3 , тогда как в реакциях (б) они же проявляют свойства кислотных гидроксидов и оксидов, т.е. реагируют с основными гидроксидом и оксидом, образуя соль - диоксоалюминат (III) натрия NaAlO 2 . В первом случае элемент алюминий проявляет свойство металла и входит в состав электроположительной составляющей (Al 3+), во втором - свойство неметалла и входит в состав электроотрицательной составляющей формулы соли (AlO 2 -).

Если указанные реакции протекают в водном растворе, то состав образующихся солей меняется, но присутствие алюминия в катионе и анионе остаётся:

2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = 2 (SO 4) 3

Al(OH) 3 + NaOH = Na

Здесь квадратными скобками выделены комплексные ионы 3+ - катион гексаакваалюминия(III), - - тетрагидроксоалюминат(III)-ион.

Элементы, проявляющие в соединениях металлические и неметаллические свойства, называют амфотерными, к ним относятся элементы А-групп Периодической системы - Be, Al, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Po и др., а также большинство элементов Б-групп - Cr, Mn, Fe, Zn, Cd, Au и др. Амфотерные оксиды называют так же, как и основные, например:

Амфотерные гидроксиды (если степень окисления элемента превышает + II) могут находиться в орто - или (и) мета - форме. Приведем примеры амфотерных гидроксидов:

Амфотерным оксидам не всегда соответствуют амфотерные гидроксиды, поскольку при попытке получения последних образуются гидратированные оксиды, например:

Если амфотерному элементу в соединениях отвечает несколько степеней окисления, то амфотерность соответствующих оксидов и гидроксидов (а следовательно, и амфотерность самого элемента) будет выражена по-разному. Для низких степеней окисления у гидроксидов и оксидов наблюдается преобладание основных свойств, а у самого элемента - металлических свойств, поэтому он почти всегда входит в состав катионов. Для высоких степеней окисления, напротив, у гидроксидов и оксидов наблюдается преобладание кислотных свойств, а у самого элемента - неметаллических свойств, поэтому он почти всегда входит в состав анионов. Так, у оксида и гидроксида марганца(II) доминируют основные свойства, а сам марганец входит в состав катионов типа 2+ , тогда как у оксида и гидроксида марганца(VII) доминируют кислотные свойства, а сам марганец входит в состав аниона типа MnO 4 - . Амфотерным гидроксидам с большим преобладанием кислотных свойств приписывают формулы и названия по образцу кислотных гидроксидов, например НMn VII O 4 - марганцовая кислота.

Таким образом, деление элементов на металлы и неметаллы - условное; между элементами (Na, K, Ca, Ba и др.) с чисто металлическими и элементами (F, O, N, Cl, S, C и др.) с чисто неметаллическими свойствами существует большая группа элементов с амфотерными свойствами.

4. Бинарные соединения

Обширный тип неорганических сложных веществ - бинарные соединения. К ним относятся, в первую очередь все двухэлементные соединения (кроме основных, кислотных и амфотерных оксидов), например H 2 O, KBr, H 2 S, Cs 2 (S 2), N 2 O, NH 3 , HN 3 , CaC 2 , SiH 4 . Электроположительная и электроотрицательная составляющие формул этих соединений включают отдельные атомы или связанные группы атомов одного элемента.

Многоэлементные вещества, в формулах которых одна из составляющих содержит не связанные между собой атомы нескольких элементов, а также одноэлементные или многоэлементные группы атомов (кроме гидроксидов и солей), рассматривают как бинарные соединения, например CSO, IO 2 F 3 , SBrO 2 F, CrO(O 2) 2 , PSI 3 , (CaTi)O 3 , (FeCu)S 2 , Hg(CN) 2 , (PF 3) 2 O, VCl 2 (NH 2). Так, CSO можно представить как соединение CS 2 , в котором один атом серы заменен на атом кислорода.

Названия бинарных соединений строятся по обычным номенклатурным правилам, например:

Для некоторых бинарных соединений используют специальные названия, список которых был приведен ранее.

Химические свойства бинарных соединений довольно разнообразны, поэтому их часто разделяют на группы по названию анионов, т.е. отдельно рассматривают галогениды, халькогениды, нитриды, карбиды, гидриды и т. д. Среди бинарных соединений встречаются и такие, которые имеют некоторые признаки других типов неорганических веществ. Так, соединения CO, NO, NO 2 , и (Fe II Fe 2 III)O 4 , названия которых строятся с применением слова оксид, к типу оксидов (кислотных, основных, амфотерных) отнесены быть не могут. Монооксид углерода СО, монооксид азота NO и диоксид азота NO 2 не имеют соответствующих кислотных гидроксидов (хотя эти оксиды образованы неметаллами С и N), не образуют они и солей, в состав анионов которых входили бы атомы С II , N II и N IV . Двойной оксид (Fe II Fe 2 III)O 4 - оксид дижелеза(III)-железа(II) хотя и содержит в составе электроположительной составляющей атомы амфотерного элемента - железа, но в двух разных степенях окисления, вследствие чего при взаимодействии с кислотными гидроксидами образует не одну, а две разные соли.

Такие бинарные соединения, как AgF, KBr, Na 2 S, Ba(HS) 2 , NaCN, NH 4 Cl, и Pb(N 3) 2 , построены, подобно солям, из реальных катионов и анионов, поэтому их называют солеобразными бинарными соединениями (или просто солями). Их можно рассматривать как продукты замещения атомов водорода в соединениях НF, НCl, НBr, Н 2 S, НCN и НN 3 . Последние в водном растворе обладают кислотной функцией, и поэтому их растворы называют кислотами, например НF(aqua) - фтороводородная кислота, Н 2 S(aqua) - сероводородная кислота. Однако они не принадлежат к типу кислотных гидроксидов, а их производные - к солям в рамках классификации неорганических веществ.

Все химические вещества можно подразделить на два типа: чистые вещества и смеси (рис. 4.3).

Чистые вещества имеют постоянный состав и вполне определенные химические и физические свойства. Они всегда гомогенны (однородны) по составу (см. ниже). Чистые вещества в свою очередь подразделяются на простые вещества (свободные элементы) и соединения.

Простое вещество (свободный элемент) - это чистое вещество, которое не поддается разделению на более простые чистые вещества. Элементы принято подразделять на металлы и неметаллы (см. гл. 11).

Соединение-это чистое вещество, состоящее из двух или нескольких элементов, связанных между собой в постоянных и определенных отношениях. Например, соединение диоксид углерода состоит из двух элементов - углерода и кислорода. Диоксид углерода неизменно содержит 27, 37% углерода и 72,73% кислорода по массе. Это утверждение в равной мере относится к образцам диоксида углерода, полученным на Северном полюсе, Южном полюсе, в пустыне Сахара или на Луне. Таким образом, в диоксиде углерода углерод и кислород всегда связаны в постоянном и строго определенном отношении.

Рис. 4.3. Классификация химических веществ.

Смеси - это вещества, состоящие из двух или нескольких чистых веществ. Они имеют произвольный состав. В некоторых случаях смеси состоят из одной фазы и тогда называются гомогенными (однородными). Примером гомогенной смеси являются растворы. В других случаях смеси состоят из двух или нескольких фаз. Тогда они называются гетерогенными (неоднородными). Примером гетерогенных смесей является почва.

Типы частиц. Все химические вещества - простые вещества (элементы), соединения или смеси состоят из частиц одного из трех типов, с которыми мы уже познакомились в предыдущих главах. Этими частицами являются:

атомы (атом состоит из электронов, нейтронов и протонов, см. гл. 1; атом каждого элемента характеризуется определенным числом протонов в его ядре, и это число называется атомным номером соответствующего элемента);

молекулы (молекула состоит из двух или нескольких атомов, связанных между собой в целочисленном отношении);

ионы (ион представляет собой электрически заряженный атом или группу атомов; заряд иона обусловлен присоединением или потерей электронов).

Элементарные химические частицы. Элементарная химическая частица - это любой химически или изотопически индивидуальный атом, молекула, ион, радикал, комплекс и т.п., поддающийся идентификации как отдельная видовая единица. Совокупность одинаковых элементарных химических частиц образует химический вид. Химические названия, формулы и уравнения реакций могут относится в зависимости от контекста либо к элементарным частицам, либо к химическим видам. Введенное выше понятие химическое вещество относится к химическому виду, который может быть получен в достаточном количестве, допускающем обнаружение его химических свойств.