Химический элемент, простое и сложное вещество

Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Атомы с разными зарядами ядер относятся к различным химическим элементам. К настоящему времени достоверно известно более 110 элементов или видов атомов. Из них только 92 встречаются в природе, а остальные получают искусственным путем в результате осуществления ядерных реакций.

Самым распространенным элементом земной коры является кислород О ( 49% по массе), второе место занимает кремний Si ( 27%), затем следуют алюминий, железо, кальций, натрий, калий, магний и водород. Эти девять элементов составляют более 98% массы земной коры. На долю же всех остальных 83 элементов приходится менее 2%.

Атомы химических элементов могут существовать изолированно друг от друга (в несвязанном виде) и могут входить в состав молекул различных веществ, образуя химические связи между собой.

Изолированно друг от друга атомы находятся, главным образом, в космическом пространстве или в недрах звезд. На Земле же атомы химических элементов (кроме благородных газов) входят в состав молекул химических веществ.

Следует отметить, что существует несколько определений понятия «вещество».

В физическом (более широком) смысле веществом называется любое материальное образование, имеющее массу покоя. В его роли выступает материя на разных стадиях ее организации – от элементарных частиц до сложных образований: элементарные частицы  ядра атомов  атомы  молекулы  различные объединения атомов ионов или молекул в виде твердых тел, жидкостей или газов.

В химическом же смысле веществом называется устойчивая совокупность молекул, обладающая определенными химическими и физическими свойствами (для веществ молекулярной структуры) или устойчивая агрегация конкретных атомов либо ионов, организованная в соответствующий тип кристаллической решетки и тоже обладающая определенными химическими и физическими свойствами (для веществ немолекулярной структуры).

Химические вещества делятся на простые и сложные. Молекулы (или формульные единицы) простых веществ состоят из атомов одного вида. Молекулы (формульные единицы) сложных веществ – из атомов разных видов. Сложные вещества часто называются химическими соединениями.

Если атомы химического элемента входят в состав молекул простых веществ, то считается, что этот элемент существует в «свободном» виде (или форме). Если же атомы элемента входят в состав молекул сложных веществ, то считается, что он существует в «связанном» виде (или форме).

Одни элементы на Земле существуют только в связанном виде (галогены, щелочные и щелочноземельные металлы и др.). Другие – одновременно и в свободном, и в связанном виде.

Некоторые химические элементы могут образовывать несколько простых веществ, отличающихся друг от друга своими свойствами. Это явление называется аллотропией, а соответствующие простые вещества – аллотропными модификациями.

Возникновение и существование аллотропных модификаций объясняется двумя причинами:

1. Наличием в молекулах неодинакового числа атомов, например: кислород (О₂), озон (О₃).

2. Разным строением кристаллической решетки, например: алмаз, графит, карбин.

Многие простые вещества носят то же название, что и химические элементы. Но это разные понятия, и путать их нельзя.

Химический элемент – это более общее понятие. Оно характеризуется определенным зарядом ядра его атомов, строением их электронных оболочек, определенными значениями валентности, степени окисления, электроотрицательности.

Простое вещество является более узким понятием. Это одна из форм существования химического элемента. Оно характеризуется определенными физическими и химическими свойствами.

Под физическими свойствами простого или сложного вещества подразумевается ряд его параметров, определяющих индивидуальность данного вещества без учета его способности превращаться в другие вещества.

Наиболее важными с точки зрения химии физическими свойствами вещества являются его агрегатное состояние, плотность, растворимость в различных растворителях, температура кипения, плавления, цвет, запах, вкус и т.д.

Под химическими свойствами подразумевают способность веществ превращаться друг в друга при их взаимодействии (контакте), а также вследствие воздействия различных внешних факторов: температуры, давления, ионизирующих излучений.