Все навколо нас складається з будь-яких речовин. Залежно від свого складу, вони можуть бути простими і складними. Але що це означає? Що таке прості речовини? Якими властивостями вони володіють? Давайте це з’ясуємо.
Що таке проста речовина?
Роз’яснення про речовини краще всього починати з поняття «атом». Це мікроскопічна частка, що володіє конкретним розміром, масою та іншими властивостями. Кожен вид атома представляє певний хімічний елемент. Але самі по собі вони не можуть існувати в природі і обов’язково поєднуються з іншими атомами, формуючи речовини.
Що таке прості речовини? Це структури, утворені атомами одного виду елемента. При нормальних умовах вони найчастіше є твердими, проте 11 з них перебувають у газоподібному стані, а два – в рідкому. В залежності від того, який тип зв’язку утворився між атомами, їх поділяють на дві великі групи: метали та неметали.
Зрозуміти, що таке прості речовини, іноді буває важко, адже їх назви можуть збігатися з назвами хімічних елементів. Однаково іменуються: кисень, залізо, мідь, сірка, фосфор та інші.
Властивості простих речовин
Основні якості, за якими характеризують речовини:
- колір;
- запах;
- твердість/м’якість;
- в’язкість;
- розчинність;
- тепло – та електропровідність;
- магнітні властивості;
- температури плавлення і кипіння і т. д.
Багато властивості речовин залежать від того, як і в якій кількості з’єднані їх атоми. При цьому може виникати алотропії. Це явище, при якому одне просте хімічна речовина існує в декількох формах або модифікаціях. Так, атоми кисню (О), об’єднуючись у пару, утворюють О2 або речовина кисень – прозорого кольору, без запаху і смаку. Якщо ж об’єднаються три атома, то вийде озон або О3 – блакитний газ з різким специфічним запахом.
Алотропні модифікації є у селену, фосфору, водню, кремнію, сурми, олова, заліза та інших речовин. Форми можуть переходити один в одного при зміні температури або тиску. При цьому існують переходи оборотні, в яких речовина може повернутися до колишнього стану, і незворотні, в яких повернення вже неможливе.
Метали
Прості речовини метали характеризуються цілим рядом загальних властивостей. Вони в тій чи іншій мірі пластичні, а значить, піддаються куванню, розтягування та згинання, не розриваючись і ламаючись. Найбільш пластичними вважаються золото, мідь, срібло. А ось марганець, цинк або вісмут відразу ж ламаються при механічному впливі.
Метали добре проводять тепло та електрику. Найкращим у цій області є срібло, найгірше себе проявляє ртуть і вісмут. До речі, ртуть – єдиний метал, який при нормальних умовах не твердий. Застигає вона тільки при температурі -39 °C.
Інші представники цієї групи простих речовин спочатку тверді. Вони переходять у рідкий стан (плавляться) при певних температурах, як правило, високих. Так, францій плавиться при 27 °C, свинець – при 1170 °C, алюміній – при 1554 °C, індій – при 156,6 °C , а вольфраму потрібно цілих 3410 °C.
Практично всі метали мають блиском і сірої забарвленням. Відрізняються лише їх відтінки: в одних він темний і практично матовий, в інших сріблясто-білий і дуже блискучий. Є, звичайно, і винятки. Наприклад, золото і цезій пофарбовані в жовтий, мідь – в червонуватий.
Неметали
Простих речовин неметалів набагато менше. Їх 118 відомих елементів їх утворює тільки 22. Схожих рис між цими речовинами теж небагато. Об’єднує їх те, що вони не належать до металів і не володіють характерним для них блиском (крім йоду і графіту).
Всі вони мають або молекулярна або атомна будова. У першому випадку неметали можуть бути газами (хлор, азот, водень, кисень), твердими тілами (сірка, фосфор, йод) або рідинами (бром). Їх атоми пов’язані тісно, а ось молекули – ні. Тому такі речовини летких, у твердому стані легко плавляться і кришаться.
У другому випадку вони утворені довгими ланцюжками атомів. Їх частинки пов’язані між собою дуже тісно, тому речовини володіє твердістю, слабкою пластичністю і летючість, високими температурами плавлення і кипіння. Графіт, наприклад, плавиться лише при 3800 °C, що вище, ніж у самого тугоплавкого металу.
Фтор
Фтор – хімічний елемент під номером 9. В якості простого речовини він є двохатомних газом (F2) жовтуватого відтінку. Він має яскраво виражений запах, що трохи нагадує хлор.
Фтор є найактивнішим неметаллом. Він вступає в реакцію з усіма елементами, крім неону і гелію. Він також реагує з більшістю існуючих речовин, які при цьому загоряються або вибухають. Навіть вода в атмосфері наповненою фтором починає горіти. Водень, з’єднуючись з фтором, вибухає і при мінусових температурах.
Елемент фтор міститься в зубній емалі і кістках нашого організму. Він необхідний нам щодня в кількості 2,5—3,5 мг. Разом з тим газ фтор дуже токсичний і агресивний. Він здатний викликати подразнення слизових і опіки II ступеня.
Сірка
Хімічний елемент сірка як просте речовина теж проявляє неметалічні властивості. Він утворює величезну кількість аллотропних модифікацій, основні з яких це: моноклинная, ромбічна, пластична.
В природі зустрічається у вільному вигляді, тому людина знайомий з нею давно. В такому стані вона часто утворюється в місцях вулканічних вивержень і геотермальних джерел. Крім того, входить до складу багатьох мінералів, наприклад, піритів.
Багатьом сірка відома як речовина світло-жовтого кольору з жирним блиском і високою крихкістю. Це моноклинная сірка, яку часто роблять у вигляді порошку. При нагріванні такого порошку до 160 °C він розплавляється і набуває темно-коричневий колір. Остигаючи, він знову стає жовтого кольору.
Якщо розплавлену коричневу масу опустити у воду, то утвориться пластична сірка. Вона схожа на гуму або пластилін. В такому вигляді вона відмінно розтягується і формується. Однак через кілька днів знову перетворюється в моноклинную сірку, що володіє крихкістю.
При високих вулканічних температурах речовина утворює красиві напівпрозорі кристали. На їх утворення йдуть кілька тисяч років, тому в природі вони зустрічаються нечасто.
При сильній вологості здрібнена сірка може самозайматися. З хлоратами, нітратами, маслами та жирами вона реагує дуже бурхливо, возгораясь або вибухаючи. Сірка добре горить на повітрі, утворюючи безбарвний сірчистий газ, що володіє різким запахом.
