Номер 7, страница 34 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 5. Атомно-молекулярное учение. Химические элементы. Глава 1. Первоначальные химические понятия - номер 7, страница 34.

7. Объясните многообразие простых и сложных веществ.

Многообразие веществ в природе объясняется способностью атомов химических элементов соединяться друг с другом различными способами, образуя огромное количество уникальных структур. Это многообразие можно рассмотреть отдельно для простых и сложных веществ.

Многообразие простых веществ

Простые вещества состоят из атомов только одного химического элемента. Их многообразие обусловлено явлением аллотропии.

Аллотропия – это способность одного химического элемента существовать в виде двух или более простых веществ, называемых аллотропными модификациями. Эти модификации различаются либо числом атомов в молекуле, либо строением кристаллической решетки. Различия в строении приводят к различиям в физических и химических свойствах.

Примеры аллотропии:

• Углерод (C): Образует множество аллотропных модификаций с кардинально разными свойствами.
  • Алмаз: атомы углерода образуют прочную трехмерную тетраэдрическую кристаллическую решетку. Это самое твердое природное вещество.
  • Графит: атомы углерода расположены в виде плоских слоев, которые слабо связаны между собой. Графит мягкий, проводит электрический ток.
  • Фуллерены и графен: другие формы, открытые относительно недавно, с уникальными структурами и свойствами.
• Кислород (O): Существует в виде двух модификаций:
  • Кислород ($O_2$): газ без цвета и запаха, необходимый для дыхания.
  • Озон ($O_3$): газ с резким запахом, сильный окислитель, ядовит.
• Фосфор (P): Известны белый, красный и черный фосфор, которые различаются строением, цветом и химической активностью.

Таким образом, хотя число химических элементов ограничено (на сегодня известно 118), явление аллотропии значительно увеличивает количество существующих простых веществ.

Ответ: Многообразие простых веществ объясняется явлением аллотропии — существованием одного химического элемента в виде нескольких простых веществ (аллотропных модификаций), различающихся строением и, следовательно, свойствами.

Многообразие сложных веществ

Сложные вещества состоят из атомов двух или более химических элементов. Их многообразие на порядки превосходит многообразие простых веществ и объясняется несколькими ключевыми факторами:

1. Комбинаторные возможности: Около 90 природных химических элементов могут соединяться друг с другом в различных комбинациях и количественных соотношениях. Например, азот и кислород образуют целый ряд оксидов: $N_2O$, $NO$, $N_2O_3$, $NO_2$, $N_2O_5$.
2. Изомерия: Это явление, особенно распространенное в органической химии, является одной из главных причин огромного разнообразия сложных веществ. Изомеры – это вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав (одну и ту же молекулярную формулу), но разное строение и, как следствие, разные свойства.
   • Пример: молекулярной формуле $C_4H_{10}$ соответствуют два разных вещества — бутан (линейная структура) и изобутан (разветвленная структура).
   • Формуле $C_2H_6O$ соответствуют этанол ($CH_3CH_2OH$, спирт) и диметиловый эфир ($CH_3OCH_3$, простой эфир) — вещества, принадлежащие к разным классам соединений и обладающие совершенно разными свойствами.
3. Полимерия: Способность небольших молекул (мономеров) соединяться в длинные цепи, образуя макромолекулы (полимеры). Даже из одного типа мономеров можно получить полимеры с разными свойствами, меняя длину или разветвленность цепи. Примеры полимеров — полиэтилен, белки, нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), крахмал. Это создает практически бесконечное число возможных веществ.

Особенно ярко эти факторы проявляются в химии углерода. Способность его атомов соединяться друг с другом в длинные цепи и циклы, образовывать одинарные, двойные и тройные связи, а также соединяться с атомами почти всех других элементов, порождает миллионы органических соединений.

Ответ: Многообразие сложных веществ обусловлено: 1) большим числом химических элементов и их способностью соединяться в различных комбинациях и соотношениях; 2) явлением изомерии (одинаковый состав, но разное строение молекул); 3) способностью молекул к полимеризации (образованию длинных цепей-полимеров).