01 · 物质的组成与分类

物质的组成

1. 任何物质都是由 元素 组成

2. 单质：只由 一种元素 组成的 纯净物

   化合物：由 多种元素 组成的 纯净物

3. 元素在物质中的存在形态：

   1. 游离态：元素以 单质 形式存在的状态
   2. 化合态：元素以 化合物 形式存在的状态

4. 同素异形体

   1. 同种元素 形成不同 单质 称为 同素异形体

   2. 原子个数不同：如 $\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$ 和 $\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

   3. 原子排列方式不同：如金刚石和石墨

   4. 同素异形体之间的性质差异主要体现在 物理性质 上，他们的化学性质相似

   同素异形体之间的转化属于化学变化

5. 同位素

   质子数相同中子数不同的同一元素的不同核素

   同位素之间化学性质相似

物质的分类

$$\mathrm{物}\mathrm{质}\{\begin{array}{l}\mathrm{纯}\mathrm{净}\mathrm{物}\{\begin{array}{l}\mathrm{化}\mathrm{合}\mathrm{物}\{\begin{array}{l}\mathrm{有}\mathrm{机}\mathrm{化}\mathrm{合}\mathrm{物}\\ \mathrm{无}\mathrm{机}\mathrm{化}\mathrm{合}\mathrm{物}\end{array}\\ \mathrm{单}\mathrm{质}\{\begin{array}{l}\mathrm{金}\mathrm{属}\mathrm{单}\mathrm{质}\\ \mathrm{非}\mathrm{金}\mathrm{属}\mathrm{单}\mathrm{质}\end{array}\end{array}\\ \mathrm{混}\mathrm{合}\mathrm{物}:\mathrm{溶}\mathrm{液}、\mathrm{胶}\mathrm{体}、\mathrm{浊}\mathrm{液}\end{array}$$

混合物

混合物是由两种或两种以上物质混合而成的物质

下面列举常见的混合物：

1. 分散系：溶液、胶体、浊液等

2. 高分子化合物：蛋白质、纤维素、淀粉、塑料等（聚合度不同的物质混合所以是混合物）

3. 其他物质：石油及其各种馏分、天然气、油脂、福尔马林、氨水、王水、碱石灰等

纯净物

单质

单质是由同一种元素组成的纯净物

1. 金属单质：例如：$\mathrm{K}、\mathrm{Ca}、\mathrm{Na}、\mathrm{Mg}、\mathrm{Al}$ 等
2. 非金属单质：例如：$\mathrm{S}、\mathrm{Cl}{\phantom{A}}_2、\mathrm{He}$ 等

1. 只含一种元素的物质不一定是纯净物。如氧气 $\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$ 和臭氧 $\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ 混合得到的物质是混合物。
2. 同种元素的同位素单质混合得到的物质是纯净物。如氢的同位素氕氘氚组成的双原子分子 $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2、\mathrm{D}{\phantom{A}}_2、\mathrm{T}{\phantom{A}}_2$ 混合在一起得到的是纯净物
3. 含水的物质不一定是混合物。如胆矾 $\mathrm{CuSO}{\phantom{A}}_4\cdot 5\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$、绿矾 $\mathrm{FeSO}{\phantom{A}}_4\cdot 7\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$、明矾 $\mathrm{KAl}(\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\cdot 12\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$ 都是纯净物

化合物

化合物是由两种或两种以上的元素组成的纯净物

Ⅰ 氧化物

氧元素与另外一种化学元素组成的二元化合物叫做氧化物

$$\mathrm{氧}\mathrm{化}\mathrm{物}\{\begin{array}{l}\mathrm{不}\mathrm{成}\mathrm{盐}\mathrm{氧}\mathrm{化}\mathrm{物}:\mathrm{CO}、\mathrm{NO}\mathrm{等}\\ \mathrm{成}\mathrm{盐}\mathrm{氧}\mathrm{化}\mathrm{物}\{\begin{array}{l}\mathrm{碱}\mathrm{性}\mathrm{氧}\mathrm{化}\mathrm{物}:\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}、\mathrm{CaO}\mathrm{等}\\ \mathrm{酸}\mathrm{性}\mathrm{氧}\mathrm{化}\mathrm{物}:\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2、\mathrm{P}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5、\mathrm{Mn}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7\mathrm{等}\\ \mathrm{两}\mathrm{性}\mathrm{氧}\mathrm{化}\mathrm{物}:\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3,\mathrm{ZnO},\mathrm{BeO}\mathrm{等}\end{array}\\ \mathrm{过}\mathrm{氧}\mathrm{化}\mathrm{物}:\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2、\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\mathrm{等}\end{array}$$

a. 酸性氧化物

酸性氧化物指与水反应生成相应价态的酸，或与碱反应只生成一种相应价态的盐和水的氧化物。例如：$\mathrm{SO}{\phantom{A}}_2$、$\mathrm{SO}{\phantom{A}}_3$、$\mathrm{P}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_5$、$\mathrm{SiO}{\phantom{A}}_2$、$\mathrm{Mn}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7$ 等

1. 酸性氧化物不一定是非金属氧化物。如高锰酸酐 $\mathrm{Mn}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7$ 既是酸性氧化物，又是金属氧化物
2. 非金属氧化物不一定是酸性氧化物。如一氧化碳 $\mathrm{CO}$、一氧化氮 $\mathrm{NO}$、二氧化氮 $\mathrm{NO}{\phantom{A}}_2$ 都是不成盐氧化物
3. 酸性氧化物不一定能与水反应生成相应的酸。如二氧化硅 $\mathrm{SiO}{\phantom{A}}_2$ 不与水反应。能与碱反应生成盐和水的氧化物不一定是酸性氧化物。如二氧化氮 $\mathrm{NO}{\phantom{A}}_2$ 是不成盐氧化物，氧化铝 $\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ 是两性氧化物
4. 酸性氧化物一定是酸酐，但酸酐不一定是酸性氧化物。如乙酸酐 $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOOCCH}{\phantom{A}}_3$ 含有三种元素，不是氧化物，故不是酸性氧化物

b. 碱性氧化物

碱性氧化物指与水反应生成相应价态的碱，或与酸反应只生成一种相应价态的盐和水的氧化物。例如：$\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$、$\mathrm{CaO}$、$\mathrm{MgO}$、$\mathrm{FeO}$、$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ 等

1. 碱性氧化物一定是金属氧化物，但金属氧化物不一定是碱性氧化物。如高锰酸酐 $\mathrm{Mn}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_7$ 既是金属氧化物，又是酸性氧化物
2. 碱性氧化物不一定能与水反应生成相应的碱。如氧化铁 $\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ 不与水反应
3. 能与酸反应生成盐和水的氧化物不一定是碱性氧化物。如氧化铝 $\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ 是两性氧化物

c. 两性氧化物

两性氧化物是指既可以与酸反应生成相应价态的盐和水，又可以与碱反应生成相应价态的盐和水的氧化物。例如：$\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$、$\mathrm{PbO}$、$\mathrm{ZnO}$ 等

双性物质：

单质：$\mathrm{Al}、\mathrm{Zn}、\mathrm{Be}$

氧化物：$\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3、\mathrm{ZnO}、\mathrm{BeO}$

氢氧化物：$\mathrm{Al}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_3、\mathrm{Zn}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2、\mathrm{Be}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2$

盐：弱酸酸式盐

有机物：氨基酸、蛋白质

d. 不成盐氧化物

与两性氧化物完全相对地，不成盐氧化物是指既不可以与酸反应生成相应价态的盐和水，又不可以与碱反应生成相应价态的盐和水的氧化物。例如：$\mathrm{CO}$、$\mathrm{NO}$、$\mathrm{NO}{\phantom{A}}_2$ 等

Ⅱ 酸

酸是指在水溶液中电离时产生的阳离子都是是氢离子的化合物

$$\mathrm{酸}\{\begin{array}{l}\mathrm{按}\mathrm{电}\mathrm{离}\mathrm{出}\mathrm{的}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}\mathrm{数}\{\begin{array}{l}\mathrm{一}\mathrm{元}\mathrm{酸}:\mathrm{HCl}、\mathrm{HNO}{\phantom{A}}_3\mathrm{等}\\ \mathrm{二}\mathrm{元}\mathrm{酸}:\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4、\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{等}\\ \mathrm{多}\mathrm{元}\mathrm{酸}:\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{PO}{\phantom{A}}_4\mathrm{等}\end{array}\\ \mathrm{按}\mathrm{酸}\mathrm{根}\mathrm{是}\mathrm{否}\mathrm{含}\mathrm{氧}\{\begin{array}{l}\mathrm{无}\mathrm{氧}\mathrm{酸}:\mathrm{HCl}、\mathrm{HF}\mathrm{等}\\ \mathrm{含}\mathrm{氧}\mathrm{酸}:\mathrm{HClO}{\phantom{A}}_4、\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4\mathrm{等}\end{array}\\ \mathrm{按}\mathrm{酸}\mathrm{性}\mathrm{强}\mathrm{弱}\{\begin{array}{l}\mathrm{强}\mathrm{酸}:\mathrm{HCl}、\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4、\mathrm{HNO}{\phantom{A}}_3、\mathrm{HClO}{\phantom{A}}_4、\mathrm{HBr}、\mathrm{HI}\\ \mathrm{弱}\mathrm{酸}:\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}、\mathrm{HF}\mathrm{等}\end{array}\\ \mathrm{按}\mathrm{有}\mathrm{无}\mathrm{挥}\mathrm{发}\mathrm{性}\{\begin{array}{l}\mathrm{挥}\mathrm{发}\mathrm{性}\mathrm{酸}:\mathrm{HCl}、\mathrm{HNO}{\phantom{A}}_3\mathrm{等}\\ \mathrm{难}\mathrm{挥}\mathrm{发}\mathrm{性}\mathrm{酸}:\mathrm{HClO}{\phantom{A}}_4、\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{PO}{\phantom{A}}_4\mathrm{等}\end{array}\end{array}$$

Ⅲ 碱

碱是指在水溶液中电离时产生的阴离子都是氢氧根离子的化合物

$$\mathrm{碱}\{\begin{array}{l}\mathrm{按}\mathrm{水}\mathrm{溶}\mathrm{性}\{\begin{array}{l}\mathrm{可}\mathrm{溶}\mathrm{性}\mathrm{碱}:\mathrm{NaOH}、\mathrm{KOH}、\mathrm{Ba}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2\mathrm{等}\\ \mathrm{难}\mathrm{溶}\mathrm{性}\mathrm{碱}:\mathrm{Mg}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2、\mathrm{Cu}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2\mathrm{等}\end{array}\\ \mathrm{按}\mathrm{碱}\mathrm{性}\mathrm{强}\mathrm{弱}\{\begin{array}{l}\mathrm{强}\mathrm{碱}:\mathrm{KOH}、\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2、\mathrm{Ba}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2、\mathrm{NaOH}\\ \mathrm{弱}\mathrm{碱}:\mathrm{NH}{\phantom{A}}_3\cdot \mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}、\mathrm{Fe}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_3\mathrm{等}\end{array}\end{array}$$

Ⅳ 盐

盐是指金属离子或铵根离子（ $\mathrm{NH}{\phantom{A}}_4^{+}$ ）与酸根离子或非金属离子结合的化合物

$$\mathrm{盐}\{\begin{array}{l}\mathrm{正}\mathrm{盐}:\mathrm{BaSO}{\phantom{A}}_4、\mathrm{KNO}{\phantom{A}}_3、\mathrm{NaCl}\mathrm{等}\\ \mathrm{酸}\mathrm{式}\mathrm{盐}:\mathrm{NaHCO}{\phantom{A}}_3、\mathrm{KHSO}{\phantom{A}}_4\mathrm{等}\\ \mathrm{碱}\mathrm{式}\mathrm{盐}:\mathrm{Cu}{\phantom{A}}_2(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3,\mathrm{Mg}(\mathrm{OH})\mathrm{Cl}\mathrm{等}\\ \mathrm{复}\mathrm{盐}:\mathrm{KAl}(\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4){\phantom{A}}_2\cdot 12\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\mathrm{等}\end{array}$$

a. 正盐：在酸和碱完全中和生成的盐中，不含酸中的氢离子，也不含有碱中的氢氧根离子，这样的盐叫做正盐

b. 酸式盐：电离时生成的阳离子除金属离子（或 $\mathrm{NH}{\phantom{A}}_4^{+}$ ）外还有氢离子，阴离子为酸根离子的盐叫做酸式盐

c. 碱式盐：电离时生成的阴离子除酸根离子外还有氢氧根离子

d. 复盐： 由两种金属离子（可含 $\mathrm{NH}{\phantom{A}}_4^{+}$ ）和一种酸根离子构成的盐叫做复盐

材料分类

1. 金属材料：$\mathrm{Fe}、\mathrm{Cu}、\mathrm{Al}$、合金 等
2. 无机非金属材料
   1. 传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥 等
   2. 新型无机非金属材料：高温结构陶瓷、光导纤维 等
3. 有机高分子材料
   1. 天然有机高分子材料：淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶 等
   2. 合成有机高分子材料：塑料、合成纤维、合成橡胶 等

高温结构陶瓷作为新型无机非金属材料，那就不是像常规陶瓷那样主要成分是硅酸盐了

其他分类方式

电离程度

• 电解质

  在水溶液或熔融状态下能够导电的 化合物，如 $\mathrm{HCl}、\mathrm{NaOH}、\mathrm{NaCl}$ 等

  • 强电解质：强酸、强碱、盐（大部分）、金属氧化物
  • 弱电解质：弱酸、弱碱、水、盐（$\mathrm{HgCl}{\phantom{A}}_2、(\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COO}){\phantom{A}}_2\mathrm{Pb}$）

• 非电解质

  在水溶液和熔融状态下都不能导电的 化合物，包含大多数有机化合物（酸类除外）、非金属氧化物（ $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$ 除外），如酒精、葡萄糖、$\mathrm{CH}{\phantom{A}}_4$ 等

• 既不是电解质，也不是非电解质：单质和混合物

• 电解质导电条件：水溶液或熔融状态。电解质不是任何状态下都能导电，如固态 $\mathrm{NaCl}$ 不导电，溶于水或熔融状态下才能导电
• 电解质必须自身电离导电。如 $\mathrm{NH}{\phantom{A}}_3、\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2、\mathrm{SO}{\phantom{A}}_2$ 等溶于水均能导电，但是溶于水后的产物导电，不是自身电离导电，所以均属于非电解质