Koko ympärillämme oleva maailma koostuu mikroskooppisista hiukkasista. Yhdessä ne muodostavat yksinkertaisia ja monimutkaisia aineita, joilla on erilaisia ominaisuuksia ja luonnetta. Kuinka erottaa toinen toisistaan? Mikä on ominaista monimutkaisille kemikaaleille?
Aineen olemus
Tiede tuntee 118 kemiallista alkuainetta. Ne kaikki edustavat atomeja, pienimpiä hiukkasia, jotka voivat reagoida. Alkuaineiden kemialliset ominaisuudet riippuvat niiden rakenteesta. Itsenäisesti ne eivät voi olla luonnossa ja yhdistyvät varmasti muiden atomien kanssa. Joten ne muodostavat yksinkertaisia ja monimutkaisia aineita.
Niitä kutsutaan yksinkertaisiksi, jos ne koostuvat vain yhdentyyppisistä atomeista. Esimerkiksi happi (O) on alkuaine. Sen kaksi atomia, jotka liittyvät toisiinsa, muodostavat yksinkertaisen aineen happimolekyylin, jonka kaava on O2. Kun kolme happiatomia yhdistetään molekyyliksi, saadaan otsonia - O3.
Monimutkainen aine on eri alkuaineiden yhdistelmä. Esimerkiksi vedellä on kaava H2O. Jokainen sen molekyyli koostuu kahdesta vetyatomista (H) ja yhdestä happiatomista. Luonnossa tällaisia aineita on paljon enemmän kuin yksinkertaisia. Näitä ovat sokeri, suola,hiekkaa jne.
Monimutkaiset aineet
Monimutkaisia yhdisteitä muodostuu kemiallisten reaktioiden seurauksena, jolloin energiaa vapautuu tai imeytyy. Tällaisten reaktioiden aikana maailmassa tapahtuu satoja erilaisia prosesseja, joista monet ovat suoraan tärkeitä elävien organismien elämälle.
Koostumuksesta riippuen monimutkaiset aineet jaetaan orgaanisiin ja epäorgaanisiin. Kaikilla niillä on molekyylirakenne tai ei-molekyylirakenne. Jos aineen rakenneyksikkö on atomit ja ionit, nämä ovat ei-molekyyliyhdisteitä. Normaaleissa olosuhteissa ne ovat kiinteitä, sulavat ja kiehuvat korkeissa lämpötiloissa. Nämä voivat olla suoloja tai erilaisia mineraaleja.
Toisessa rakenteessa kaksi tai useampi atomi yhdistyy muodostaen molekyylin. Sen sisällä sidokset ovat erittäin vahvoja, mutta se on heikosti vuorovaikutuksessa muiden molekyylien kanssa. Niitä on kolmessa aggregaatiotilassa, yleensä haihtuvia, usein haisevia.
Orgaaniset yhdisteet
Luontossa on noin kolme miljoonaa orgaanista yhdistettä. Ne sisältävät hiiltä. Sen lisäksi yhdisteet sisältävät usein joitain metalleja, vetyä, fosforia, rikkiä, typpeä ja happea. Vaikka periaatteessa hiili pystyy yhdistymään melkein minkä tahansa alkuaineen kanssa.
Nämä aineet ovat osa eläviä organismeja. Nämä ovat arvokkaita proteiineja, rasvoja, hiilihydraatteja, nukleiinihappoja ja vitamiineja. Niitä löytyy elintarvikkeista, väriaineista, polttoaineista, alkoholeista, polymeereistä ja muista yhdisteistä.
Orgaanisilla aineilla on yleensä molekyylirakenne. Tässä suhteessa ne esiintyvät usein nestemäisissä ja kaasumaisissa oloissa. Niillä on alhaisemmat sulamis- ja kiehumispisteet kuin epäorgaanisilla yhdisteillä ja ne muodostavat kovalenttisia sidoksia.
Hiili yhdistyy muiden alkuaineiden kanssa muodostaen suljettuja tai avoimia ketjuja. Sen pääominaisuus on kyky homologiaan ja isomeriaan. Homologit muodostuvat, kun CH2 paria lisätään CH2 (metaani) pariin, jolloin muodostuu uusia yhdisteitä. Metaani voidaan muuttaa etaaniksi, propaaniksi, butaaniksi, pentaaniksi jne.
Isomeerit ovat yhdisteitä, joilla on sama massa ja koostumus, mutta erilaiset atomien kytkentätavat. Tässä suhteessa niiden ominaisuudet ovat myös erilaiset.
Epäorgaaniset yhdisteet
Epäorgaaniset yhdisteet eivät sisällä hiiltä. Ainoat poikkeukset ovat karbidit, karbonaatit, syanidit ja hiilen oksidit, esimerkiksi liitu, sooda, hiilidioksidi ja hiilimonoksidi sekä jotkut muut yhdisteet.
Luonnossa on vähemmän monimutkaisia epäorgaanisia yhdisteitä kuin orgaanisia. Niille on ominaista ei-molekyylirakenne ja ionisidosten muodostuminen. Ne muodostavat kiviä ja mineraaleja, ja niitä on vedessä, maaperässä ja elävissä organismeissa.
Aineiden ominaisuuksien perusteella ne voidaan jakaa:
- oksidit - alkuaineen sidos hapella, jonka hapetusaste on miinus kaksi (hematiitti, alumiinioksidi, magnetiitti);
- suolat - metalli-ionien sidos happamaan jäännökseen (kivisuola, lapis, magnesiumsuola);
- hapot - vedyn ja happaman jäännöksen (rikki-, pii-, kromihappo) sidos);
- emäkset - metalli-ionien ja hydroksidi-ionien sidos (emäksinen sooda, sammutettu kalkki).
