Состав вещества. Физические и химические изменения

Накапливался эмпирический материал. Но в определенную систему представления о химическом элементе оформились лишь с открытием периодического закона. В качестве системообразующего фактора Менделеев выбрал атомную массу или атомный вес. В соответствии с атомным весом он расположил химические элементы в систему и показал, что их свойства зависят от атомного веса, предсказал существование неизвестных элементов.

В дальнейшем было показано, что свойства химических элементов зависят от атомного номера, определяемого зарядом ядра. Атомный вес является средним арифметическим величин масс изотопов, из которых состоит элемент (изотопы – разновидности атомов, которые имеют одинаковый заряд ядра, но отличаются по своей массе). Поэтому веса элементов не выражаются целыми числами.

Химическим элементом называют вещество, все атомы которого обладают одинаковым зарядом ядра, хотя и различаются по своей массе.

Химическое соединение. По поводу этого понятия возникла дискуссия в начале XIХ века между химиками Ж. Прустом и К. Бертолле. Первый считал, что любое химическое соединение должно обладать вполне определенным неизменным составом, выдвигая закон постоянства состава. Поскольку молекулы считались мельчайшими частицами вещества, состоящими из определенного числа атомов, то долгое время закон постоянства состава считался абсолютной истиной. Каждое определенное химическое соединение, независимо от способа получения, состоит из одних и тех же элементов, причем отношения их масс постоянны, а относительные количества их атомов выражаются целыми числами. Вода – 11,9 % Н и 88,81% О, молекулярная масса 18,016, это отвечает формуле Н₂О.

Закон постоянства состава строго применим только по отношению к газообразным и жидким химическим соединениям. Состав кристаллических соединений может быть и постоянным и переменным, не отвечающим целочисленному отношению атомов. Вещества переменного состава – бертоллиды или нестехиометрические соединения. Соединения, точно следующие закону постоянства состава, называются дальтонидами. Подавляющее большинство относится к дальтонидам (почти все органические соединения). Бертоллиды встречаются среди нитритов, окислов, сульфидов и других кристаллических соединений, особенно среди металлидов.

Бертолле указал на существование соединений переменного состава в форме растворов и сплавов. Русский физико-химик Курнаков Н.С. подтвердил существование соединений переменного состава (назвал их бертоллидами). Со временем пришли к выводу, что они отличаются от соединений постоянного состава тем, что они не обладают молекулярным строением. Однако, в свете современных научных представлений это неубедительный вывод. Природа соединения, т.е. характер связи атомов в его молекуле, определяется обменным взаимодействием валентных электронов. Понятие молекулы изменилось, хотя так называют по-прежнему наименьшую частицу вещества, определяющую его свойства. Но к молекулам относят и другие разнообразные квантово-механические системы (ионные, атомные монокристаллы, полимеры и др. макромолекулы).

Физическое изменение – внутреннее строение, состав и свойства не подвергаются изменению.

Химическое изменение – в результате взаимодействия не менее двух исходных веществ (хим. реакции) появляются одно или несколько других веществ, отличающихся от первоначальных составом, структурой и свойствами.