Прозрачные и полупрозрачные вещества. Вещества ионного строения

Аллотропией называют способность атомов одного элемента формировать разные типы простых веществ. Так образуются соединения, отличные друг от друга.

Аллотропные модификации являются стабильными. В условиях постоянного давления при определенной температуре эти вещества могут переходить одни в другие.

Аллотропные модификации могут образовываться из молекул, имеющих разное количество атомов. Например, элемент Кислород образует озон (О3) и собственно вещество кислород (О2).

Аллотропные модификации могут быть имеющими разное строение кристаллов. К таким соединениям можно отнести, например, алмаз и графит. Указанные вещества - аллотропные модификации углерода. Этот химический элемент может образовывать пять гексагональный и кубический алмаз, графит, карбин (в двух формах).

Гексагональный алмаз обнаружен в метеоритах и получен в лабораторных условиях при продолжительном нагревании под воздействием очень высокого давления.

Алмаз, как известно, является самым твердым из всех веществ, существующих в природе. Применяется он при бурении горных пород и резке стекла. Алмаз представляет собой бесцветное прозрачное которое обладает высокой светопреломляемостью. Кристаллы алмазов имеют кубическую гранецентрированную решетку. Половина атомов кристалла располагается в центрах граней и вершинах одного куба, а остальная половина атомов - в центрах граней и вершинах другого куба, который смещен относительно первого по направлению пространственной диагонали. Атомы формируют тетраэдрическую трехмерную сетку, в которой они имеют

Из всех простых веществ только в алмазе присутствует максимальное количество атомов, которые располагаются очень плотно. Поэтому соединение является очень прочным и твердым. Прочные связи в углеродных тетраэдрах обеспечивают высокую химическую стойкость. На алмаз может воздействовать только фтор или кислород при температуре восемьсот градусов.

Без доступа воздуха при сильном нагреве алмаз превращается в графит. Это вещество представлено кристаллами темно-серого имеет слабый металлический блеск. На ощупь вещество маслянистое. Графит устойчив к нагреванию, обладает сравнительно высокой тепло- и электропроводностью. Вещество применяют при изготовлении карандашей.

Карбин получают синтетическим путем. Это твердое вещество черного цвета со стеклянным блеском. Без доступа воздуха при нагревании карбин превращается в графит.

Существует еще одна форма углерода - аморфный неупорядоченную структуру получают при нагревании углеродосодержащих соединений. Большие залежи угля обнаруживаются в природных условиях. При этом вещество имеет несколько сортов. Уголь может быть представлен в виде сажи, костяного угля или кокса.

Как уже было указано, аллотропные модификации одного элемента характеризуются разной межатомной структурой. Кроме того, они наделены различными химическими и физическими свойствами.

Сера является еще одним элементом, способным к аллотропии. Это вещество применяется человеком с давних времен. Существуют разные аллотропные модификации серы. Наиболее популярной является ромбическая. Она представлена твердым веществом желтого цвета. Ромбическая сера не смачивается водой (плавает на поверхности). Это свойство применяется при добыче вещества. Ромбическая сера растворима в органических растворителях. Вещество обладает плохой электро- и теплопроводностью.

Кроме этого, существует пластическая и моноклинная сера. Первая представляет собой коричневую аморфную (похожую на резину) массу. Она образуется, если в холодную воду вылить расплавленную серу. Моноклинная представлена в виде темно-желтых игл. Под влиянием комнатной (или приближенной к ней) температуре обе эти модификации переходят в ромбическую серу.

При изучении материала предыдущих параграфов, вы уже познакомились с некоторыми веществами. Так, например, молекула газа водорода, состоит из двух атомов химического элемента водорода – Н + Н = Н2.

Простые вещества – вещества, в состав которых входят атомы одного вида

К простым веществам, из числа известных вам веществ, относят: кислород, графит, серу, азот, все металлы: железо, медь, алюминий, золото и т.д. Сера состоит только из атомов химического элемента серы, а графит состоит из атомов химического элемента углерода.

Нужно четко различать понятия «химический элемент» и «простое вещество» . Например, алмаз и углерод – не одно и тоже. Углерод – химический элемент, а алмаз – простое вещество, образованное химическим элементов углеродом. В данном случае химический элемент (углерод) и простое вещество (алмаз) называются по-разному. Часто химический элемент и отвечающее ему простое вещество называются одинаково. Например, элементу кислороду, соответствует простое вещество – кислород.

Различать, где идет речь об элементе, а где о веществе, необходимо научиться! Например, когда говорят, что кислород входит в состав воды – речь идет об элементе кислороде. Когда говорят, что кислород – это газ, необходимый для дыхания – здесь идет речь о простом веществе кислороде.

Простые вещества химических элементов подразделяют на две группы – металлы и неметаллы.

Металлы и неметаллы кардинально отличаются по своим физическим свойствам. Все металлы при нормальных условиях твердые вещества, исключение составляет ртуть – единственный жидкий металл . Металлы непрозрачны, обладают характерным металлическим блеском. Металлы пластичны, хорошо проводят тепло и электрический ток.

Неметаллы не похожи друг на друга по физическим свойствам. Так, водород, кислород, азот – газы, кремний, сера, фосфор – твердые вещества. Единственный жидкий неметалл – бром – жидкость коричнево-красного цвета.

Если провести условную линию от химического элемента бора к химическому элементу астату, то в длинном варианте Периодической Системы над линией расположены неметаллические элементы, а под ней – металлические . В коротком варианте Периодической Системы под этой линией расположены неметаллические элементы, а над ней – как металлические, так и неметаллические элементы. Значит, определять, является элемент металлическим или неметаллическим, удобнее по длинному варианту Периодической Системы. Это деление условное, поскольку все элементы так или иначе проявляют как металлические, так и неметаллические свойства, но в большинстве случаев такое распределение соответствует действительности.

Сложные вещества и их классификация

Если в состав простых веществ входят атомы только одного вида, несложно догадаться, что в состав сложных веществ будут входить несколько видов различных атомов, как минимум двух. Примером сложного вещества является вода, ее химическая формула вам известна – Н2О . Молекулы воды состоят из двух видов атомов: водорода и кислорода.

Сложные вещества – вещества, в состав которых входят атомы различных видов

Проведем следующий эксперимент. Смешаем порошки серы и цинка. Поместим смесь на металлический лист и подожжем при помощи деревянной лучины. Смесь загорается и быстро сгорает ярким пламенем. После завершения химической реакции образовалось новое вещество, в состав которого входят атомы серы и цинка. Свойства этого вещества совершенно другие, нежели свойства исходных веществ – серы и цинка.

Сложные вещества принято делить на две группы: неорганические вещества и их производные и органические вещества и их производные. Например, каменная соль – это неорганическое вещество, а крахмал, содержащийся в картофеле – органическое вещество.

Типы строения веществ

По типу частиц, входящих в состав веществ, вещества делят на вещества молекулярного и немолекулярного строения.

В состав вещества могут входить различные структурные частицы, такие как атомы, молекулы, ионы. Следовательно, существует три типа веществ: вещества атомного, ионного и молекулярного строения. Вещества различного типа строения будут иметь различные свойства.

Вещества атомного строения

Примером веществ атомного строения могут быть вещества, образованные элементом углеродом: графит и алмаз . В состав этих веществ входят только атомы углерода, но свойства этих веществ очень сильно отличаются. Графит – хрупкое, легко расслаивающееся вещество серо-черного цвета. Алмаз – прозрачный, один из самых твердых на планете, минерал. Почему вещества, состоящие из одного типа атомов, имеют различные свойства? Все дело в строении этих веществ. Атомы углерода в графите и алмазе соединяются различным способом. Вещества атомного строения имеют высокие температуры кипения и плавления, как правило, нерастворимы в воде, нелетучи.

Кристаллическая решетка – вспомогательный геометрический образ, вводимый для анализа строения кристалла

Вещества молекулярного строения

Вещества молекулярного строения – это практически все жидкости и большинство газообразных веществ. Существуют и кристаллические вещества, в состав кристаллической решетки которых входят молекулы. Вода – вещество молекулярного строения. Лед также имеет молекулярное строение, но в отличие от жидкой воды, имеет кристаллическую решетку, где все молекулы строго упорядочены. Вещества молекулярного строения имеют невысокие температуры кипения и плавления, как правило хрупкие, не проводят электрический ток.

Вещества ионного строения

Вещества ионного строения – это твердые кристаллические вещества. Примером вещества ионного соединения может быть поваренная соль. Ее химическая формула NaCl. Как видим, NaCl состоит из ионов Na+ и Cl⎺, чередующихся в определенных местах (узлах) кристаллической решетки. Вещества ионного строения имеют высокие температуры плавления и кипения, хрупкие, как правило, хорошо растворимы в воде, не проводят электрический ток.

Понятия «атом», «химический элемент» и «простое вещество» не следует смешивать.

• «Атом» – конкретное понятие, так как атомы существуют реально.
• «Химический элемент» – это собирательное, абстрактное понятие; в природе химический элемент существует в виде свободных или химически связанных атомов, то есть простых и сложных веществ.

Названия химических элементов и соответствующих простых веществ совпадают в большинстве случаев.

Когда мы говорим о материале или компоненте смеси – например, колба наполнена газообразным хлором, водный раствор брома, возьмём кусочек фосфора, – мы говорим о простом веществе. Если же мы говорим, что в атоме хлора содержится 17 электронов, вещество содержит фосфор, молекула состоит из двух атомов брома, то имеем в виду химический элемент.

Нужно различать свойства (характеристики) простого вещества (совокупности частиц) и свойства (характеристики) химического элемента (изолированного атома определенного вида), см. таблицу ниже:

Сложные вещества необходимо отличать от смесей , которые тоже состоят из разных элементов.

Количественное соотношение компонентов смеси может быть переменным, а химические соединения имеют постоянный состав.

Например, в стакан чая вы можете внести одну ложку сахара, или несколько, а молекулы сахарозы С12Н22О11 содержит точно 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода.

Таким образом, состав соединений можно описать одной химической формулой, а состав смеси – нет.

Компоненты смеси сохраняют свои физические и химические свойства. Например, если смешать железный порошок с серой, то образуется смесь двух веществ. И сера, и железо в этой смеси сохраняют свои свойства: железо притягивается магнитом, а сера не смачивается водой и плавает по ее поверхности.

Если же сера и железо прореагируют друг с другом, образуется новое соединение с формулой FeS , не имеющее свойств ни железа, ни серы, но обладающее набором собственных свойств. В соединении FeS железо и сера связаны друг с другом, и разделить их методами, которыми разделяют смеси, нельзя.

Таким образом, вещества можно классифицировать по нескольким параметрам:

Выводы из статьи по теме Простые и сложные вещества

• Простые вещества – вещества, в состав которых входят атомы одного вида
• Простые вещества делят на металлы и неметаллы
• Сложные вещества – вещества, в состав которых входят атомы различных видов
• Сложные вещества делят на органические и неорганические
• Существуют вещества атомного, молекулярного и ионного строения, их свойства различны
• Кристаллическая решетка – вспомогательный геометрический образ, вводимый для анализа строения кристалла

Cтраница 1

Прозрачное вещество по структуре разделяется на аморфное и кристаллическое. Часть аморфного материала является связывающим веществом между прозрачными и непрозрачными кристаллами или представлена в виде зерен диаметром 4 - 120 мкм. Шарики меньших диаметров, как правило, гомогенные, а более крупные - аморфные или аморфные с кристаллическими включениями. Основное количество аморфных шариков бесцветны или имеют буровато-желтый или черный цвет. Черные шарики часто ограждены кристаллическим ореолом шириной 1 - 2 мкм или окружены кристаллическими оболочками. Учитывая полученные значения N, можно предположить, что аморфное вещество состоит, в основном, из стекловидной массы различного химического состава.  

Прозрачное вещество, например лист оконного стекла, должно также содержать некоторое количество поглощающих включений, поскольку наблюдается незначительное ослабление интенсивности света при установке такого листа на пути световых лучей. Кроме того, стекло при этом немного нагревается.  

Нечерные прозрачные вещества пропускают часть падающего на них излучения. Определим коэффициенты пропускания Tv и т как доли спектральной и полной энергии соответственно, которые пропускаются веществом.  

Алмаз-бесцветное, прозрачное вещество, чрезвычайно сильно преломляющее лучи света. Он кристаллизуется в кубической гра-нецентрированной решетке. При этом одна половина атомов располагается в вершинах и центрах граней одного куба, а другая - в вершинах и центрах граней другого куба, Смещенного относительно первого в направлении его пространственной диагонали. Расстояние между атомами в тетраэдрах равно 0 154 нм.  

Прозрачными веществами для электромагнитных волн являются диэлектрики, у которых магнитные свойства очень слабо зависят от их рода, поэтому их относительную магнитную проницаемость можно принять за единицу.  

Прозрачными веществами для электромагнитных волн являются диэлектрики, у которых магнитные свойства очень слабо зависят от их рода, поэтому их относительную магнитную проницаемость можно принять равной единице.  

Многие прозрачные вещества, которым свойственно отсутствие симметрии в их молекулярной или кристаллической структуре, обладают способностью вращать плоскость поляризованного излучения. Такие вещества называют оптически активными.  

Многие прозрачные вещества, для которых характерно отсутствие симметрии в молекулярной или кристаллической структуре, способны вращать плоскость поляризованного излучения (краткие сведения о природе плоскополяризованного излучения приведены в гл. Такие вещества называются оптически активными. Угол поворота плоскости поляризации меняется в широких пределах от одного оптически активного соединения к другому. Степень вращения зависит от числа молекул на пути излучения или для растворов, от их концентрации и длины сосуда, а также от длины волны излучения и температуры.  

Каждое прозрачное вещество имеет свой спектр поглощения. Если прозрачное вещество равномерно поглощает лучи всех цветов, то в проходящем свете при освещении белым светом оно бесцветно, а при цветном освещении оно имеет цвет тех лучей, которыми оно освещено. При, очень сильном поглощении лучей всех цветов тело кажется нам черным. Когда тело обладает избирательным поглощением, то при освещении лучами одного из тех цветов, которые оно пропускает, тело окрашено в тот же цвет.  

Многие прозрачные вещества, характеризующиеся отсутствием симметрии в их молекулярной или кристаллической структуре, обладают способностью вращать плоскость поляризованного излучения. Такие вещества называются оптически активными. Наиболее известными из них являются кварц и сахар. Однако многие органические и неорганические соединения также обладают этим свойством. Угол вращения плоскости поляризации изменяется в широких пределах для разных веществ. Вращение называется правым (), если оно происходит в направлении движения часовой стрелки для наблюдателя, смотрящего навстречу световому пучку, и левым (-), если оно происходит против движения часовой стрелки. Для любого сложного вещества угол вращения зависит от числа молекул, расположенных на пути пучка света или в случае раствора от концентрации последнего и длины сосуда. Он также зависит от длины волны излучения и температуры.  

Какие цвета относятся к коротко-волновой цветовой группе, средне-волновой цветовой группе, длинно-волновой цветовой группе?

Свойства прозрачных тел. Свойства непрозрачных тел?

Свет и цвет в природе

Свет - это видимое излучение, т. е. электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом.

Цвет - одно из свойств материального мира, воспринимаемое как осознанное зрительное ощущение. Тот или иной цвет «присваивается» человеком объектам в процессе их зрительного восприятия. В подавляющем большинстве случаев цветовое ощущение возникает в результате воздействия на глаз потоков электромагнитного излучения из диапазона длин волн, в котором это излучение воспринимается глазом (видимый диапазон - длины волн от 380 до 760 нм).

Поток лучистой энергии, падая на поверхность, частично проникает в глубь тела и угасает по мере проникновения его в толщу, а частично отражается от поверхности. Степень угасания зависит от характеристики лучевого потока и свойств тела, в котором происходит процесс. В таком случае говорят, что поверхность поглощает лучи.

В зависимости от расстояния, на которое световой луч проникает в глубь тела до полного угасания, все тела условно подразделяют на прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные. Абсолютно прозрачным для всех лучей считают только вакуум. К прозрачным телам относятся воздух, вода, стекло, хрусталь, некоторые виды пластмасс. Металлы принято считать непрозрачными. Фарфор, матовое стекло - полупрозрачные тела.

Вещество или среду называют "прозрачными", если можно сквозь это вещество или среду видеть предметы; в этом смысле веществом прозрачным называют, следовательно, такое, которое пропускает, не поглощая и не рассеивая, лучи всех или некоторых длин волн, действующих на сетчатую оболочку глаза. Если вещество свободно пропускает все или почти все лучи видимого глазом спектра, как, например, вода, стекло, кварц, то называют его "вполне прозрачным"; если же свободно проходят лишь некоторые лучи спектра, другие же поглощаются, то такую среду называют "прозрачной окрашенной", так как в зависимости от пропускаемых средой лучей рассматриваемые через нее предметы кажутся окрашенными в тот или другой цвет; таковы, например, цветные стекла, раствор медного купороса и т. д. Можно соответственной обработкой изменить степень П. среды, не меняя характера пропускаемых ею лучей; так, например, делая поверхность стеклянной пластинки матовой, т. е. покрывая ее сетью мелких неправильных граней, отражающих и рассеивающих свет, можно приготовить пластинку "полупрозрачную", через которую едва видны будут неясно контуры предметов; прибавив к прозрачной среде мелкий порошок вещества иного коэффициента преломления в подвешенном в ней состоянии (молочное стекло, эмульсии) или пропитав жидкостью почти непрозрачное вещество (бумага, пропитанная маслом; минерал гидрофан, пропитанный водой), мы получаем "просвечивающую" среду, через которую не видно уже контуров предметов, но различается еще присутствие источников света. П. среды обусловлена, таким образом, раньше всего количеством поглощаемых и рассеянных при прохождении через среду световых лучей; последнее же зависит от толщины среды, увеличиваясь по мере увеличения толщины пройденного лучами пути.

Весьма тонкие слои непрозрачных веществ (тонкие слои металлов) пропускают некоторое количество света, толстые же слои даже весьма прозрачных тел (вода) могут быть непрозрачны. Коэффициент поглощения зависит для данного вещества от длины волны проходящего света и для лучей различной длины волны у одного и того же вещества может быть весьма различен.

Тела могут быть прозрачными и непрозрачными. Отражение, поглощение, прохождение – могут быть лишь при освещении прозрачных предметов. Определённый цвет предмета фиксируется глазом после взаимодействия света с этим предметом в зависимости от длины волны отражённого цвета.

Так белый лист выглядит белым, потому что он отражает все цвета. Зелёный предмет отражает преимущественно зелёные лучи, синий предмет – синие лучи. Если же предмет поглощает весь упавший на него свет, то он воспринимается как чёрный

Воздушная среда задерживает и рассеивает часть фиолетовых, синих, голубых лучей, почти без помех пропуская остальные. Отсюда результат – синее небо над нашей головой. Утренние и вечерни зори окрашены в тёплые тона, так как солнечный свет, пробиваясь сквозь более толстый слой атмосферы, теряет много холодных лучей. И снег на вершинах гор, освещённых солнцем, кажется розоватым, благодаря тому, что яркий свет, отражённый белой поверхностью, по пути к нам лишается также части коротковолновых (холодных) лучей.

Отражение лучей. Луч света, падая на гладкую поверхность, отражается от нее под тем же углом, т.е. угол падения луча равен углу его отражения. По характеру отражения лучей света поверхности делят на зеркальные, глянцевые и матовые.

Зеркальные поверхности отражают практически весь лучевой поток под тем же углом к поверхности, не рассеивая его.

Глянцевые поверхности, например окрашенные эмалевыми красками, отражают значительную часть лучей в направлении, близком к зеркальному, несколько рассеивая их. Примером такого рода поверхностей являются поверхности, окрашенные эмалевыми красками.

Матовые поверхности рассеивают лучи света в результате некоторой шероховатости (например, свежая высохшая штукатурка, стена, покрытая клеевой краской, неокрашенное дерево).

Которую может различать человек, - это узкий диапазон цветов (цвета радуги), существующих в природе. Цвет видимого спектра заключён между длинами волн 750х10 -9 м (соответствует границе света в красную сторону) и 250х10 -9 м (соответствует границе света в фиолетовую сторону). Любой предмет, вещество имеют определённый цвет , отличающий его от других сходных по форме и размеру предметов. Этот предмет имеет свойство поглощать и отражать свет. Как известно, дневной свет - белый цвет (именно такой свет мы рассматриваем при оценке цвета предмета) состоит из 3-х основных цветов: зелёный, синий и красный. состоит именно из 7 цветов радуги, которые в свою очередь образованы из эти 3-х цветов.

Цвет предмета мы видим таким, который отразился от его поверхности ту длину волны, которая отражается от поверхности предмета или свет, испускаемый данным предметом. Таким образом, предмет приобретает именно такой цвет, который он отражает. Остальные цвета поглощаются предметом и не попадают на сетчатку нашего глаза.

Кристаллы сахара - прозрачные, но мы видим его того цвета, свет которого падает на его поверхность, свет многократно отражается и преломляется в гранях кристаллов

Природа формирования цветовых оттенков в свете заложена в строении вещества. Из курса физики известно о существовании модели атома Бора, где электроны вращаются вокруг атома (как планеты вокруг солнца). Каждый электрон имеет определённый энергетический уровень (для простоты понимания сравним эти уровни с этажами многоэтажного дома). При переходе с одного этажа на другой происходит освобождение энергии - если переход осуществляется на более нижний уровень, и поглощение энергии – при переходе на более высокий уровень. Освобождение энергии есть не что иное, как излучение света определённого цвета (длины волны, энергия которой в точности соответствует выполненному переходу). Поглощение энергии происходит при попадании света на предмет.

Сложные вещества , как известно, состоят из более простых веществ , связанных между собой на молекулярном уровне. Некоторые вещества имеют более крепкую химическую связь, другие – менее крепкую. Чем крепче связь между атомами в веществе, тем менее интенсивная и более светлая окраска Это объясняется тем, что связующим атомы электронам “тяжелее” переходить на различные энергетические уровни («этажи дома»), то есть электроны менее «свободны». При слабой же связи связующие электроны способны покидать свои энергетические уровни и переходить на соседние уровни, как около своего атома, так и около соседнего атома. В этом лежит причина широкого спектра поглощения у веществ, имеющих непрочную химическую связь. Чем больше разнородных атомов, имеющих слабую связь, тем больше спектр поглощения, тем интенсивнее окрас вещества, тем оно более черное.

Почему сахарный песок белый, а сам кристаллик прозрачный? Поверхность кристаллика – практически идеальная, гладкая, так как формируется кристаллической решёткой, по гладкости и ровности её можно сравнить с зеркальной поверхностью. Как известно зеркало очень хорошо отражает падающие на него лучи. Зеркало – гладкий и очень тонкий слой серебряных пластинок на поверхности стекла. Кристаллик сахара, в отличии от зеркала, обладает также и пропускной способностью света, так как его грани прозрачные. Свет, попадая на поверхность кристаллика, частично отражается от ровной и гладкой поверхности, преломляется, проходя через верхнюю грань, проходит кристалл, частично отражается от нижней грани, преломляется и выходит из кристалла. Свет прошёл через кристалл – поэтому мы видим кристалл прозрачным. Что происходит, когда кристаллов много? В этом случае происходит почти то же самое, но картина несколько меняется. Со всеми кристалликами сахара происходят все те же явления, но при этом, когда свет выходи из одного кристаллика, он тут же попадает в другой, и картина повторяется сначала.

Так свет может путешествовать по десяткам, сотням и тысячам кристалликов, и в каждом кристаллике будет происходить то же самое. В этом случае свет будет получать многократные отражения от граней соседних кристаллов, возвращаться снова в кристалл до тех пор, пока на его пути не будет новых кристаллов. Таким образом, происходит накапливание световой энергии в кристаллах, которые как бы «не выпускают свет». Именно поэтому мы видит сахарный песок белым, точнее того цвета, которым его освещаем.

В разных средах происходит по разному. Преломление зависит от коэффициента преломления среды, через которую проходит свет. Коэффициент преломления равен математическому отношению скорости света в вакууме к скорости света в среде, где определяется преломление. Преломление среды можно определить также, как математическое отношение (Sin) угла падения к (sin) угла преломления. Чем больше плотность среды, тем больше коэффициент преломления. Например воздух n (воздуха)= 1,0002926; воды 1,332986; алмаз 2,419; То есть, если сравнивать рисунки предметов, полученные при просмотре через воздух, воду и алмаз, то самое кривое изображение будет при просмотре через алмаз.

Главная » Сленг » Прозрачные и полупрозрачные вещества. Вещества ионного строения