Kemian kurssi kouluissa alkaa 8. luokalla tieteen yleisten perusteiden opiskelulla: kuvataan mahdollisia atomien välisiä sidostyyppejä, kidehilan tyyppejä ja yleisimmät reaktiomekanismit. Tästä tulee perusta tärkeän, mutta tarkemman osan - epäorgaanisten aineiden - tutkimiselle.
Mikä tämä on
Epäorgaaninen kemia on tiedettä, joka tarkastelee jaksollisen järjestelmän kaikkien elementtien rakenteen, perusominaisuuksien ja reaktiivisuuden periaatteita. Tärkeä rooli epäorgaanisessa on jaksollisella lailla, joka virtaviivaistaa aineiden systemaattista luokittelua muuttamalla niiden massaa, lukumäärää ja tyyppiä.
Kurssilla käydään läpi myös taulukon elementtien vuorovaikutuksessa syntyneet yhdisteet (ainoa poikkeus on hiilivetyjen alue, jota käsitellään orgaanisten luvuissa). Epäorgaanisen kemian tehtävien avulla voit harjoitella käytännössä hankittua teoreettista tietoa.
Tiede historiassaaspekti
Nimi "epäorgaaninen" syntyi sen ajatuksen mukaisesti, että se kattaa osan kemiallisesta tiedosta, joka ei liity biologisten organismien toimintaan.
Ajan mittaan on todistettu, että suurin osa orgaanisesta maailmasta voi tuottaa "elämättömiä" yhdisteitä ja minkä tahansa tyyppisiä hiilivetyjä syntetisoidaan laboratoriossa. Joten ammoniumsyanaatista, joka on alkuaineiden kemiassa suola, saksalainen tiedemies Wehler pystyi syntetisoimaan ureaa.
Sekaannusten välttämiseksi molempien tieteiden nimikkeistön ja tutkimustyyppien luokituksen kanssa koulujen ja yliopistojen kurssien ohjelmaan sisältyy yleisen kemian jälkeen epäorgaanisten aineiden tutkimus perustieteenä. Tieteellinen maailma ylläpitää samanlaista järjestystä.
Epäorgaanisten aineiden luokat
Kemia tarjoaa sellaisen materiaalin esittelyn, jossa epäorgaanisten aineiden johdantoluvut käsittelevät alkuaineiden jaksollista lakia. Tämä on erikoistyyppinen luokitus, joka perustuu oletukseen, että ytimien atomivaraukset vaikuttavat aineiden ominaisuuksiin ja nämä parametrit muuttuvat syklisesti. Aluksi taulukko rakennettiin heijastamaan alkuaineiden atomimassojen kasvua, mutta pian tämä sarja hylättiin sen epäjohdonmukaisuuden vuoksi, että epäorgaaniset aineet vaativat tämän kysymyksen tarkastelua.
Kemia ehdottaa jaksollisen taulukon lisäksi noin sadan funktion, klusterin ja kaavion olemassaoloa, jotka heijastavat ominaisuuksien jaksollisuutta.
Tällä hetkellä konsolidoitu versio harkitsemisestakäsitteet epäorgaanisen kemian luokkina. Taulukon sarakkeet osoittavat alkuaineet fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista riippuen, riveillä - keskenään samank altaiset jaksot.
Yksinkertaiset aineet epäorgaanisissa aineissa
Eimerkki jaksollisessa taulukossa ja yksinkertainen aine vapaassa tilassa ovat useimmiten eri asioita. Ensimmäisessä tapauksessa vain tietyntyyppiset atomit heijastuvat, toisessa - hiukkasten kytkentätyyppi ja niiden keskinäinen vaikutus stabiileissa muodoissa.
Yksinkertaisten aineiden kemiallinen sidos määrää niiden jakautumisen perheisiin. Siten voidaan erottaa kaksi laajaa atomiryhmätyyppiä - metallit ja ei-metallit. Ensimmäinen perhe sisältää 96 elementtiä 118 tutkitusta elementistä.
Metallit
Metallityyppi tarkoittaa, että hiukkasten välillä on samanniminen yhteys. Vuorovaikutus perustuu hilan elektronien sosialisaatioon, jolle on ominaista suuntautumattomuus ja tyydyttymättömyys. Siksi metallit johtavat lämpöä ja varautuvat hyvin, niillä on metallinen kiilto, muokattavuus ja sitkeys.
Perinteisesti metallit ovat jaksollisen taulukon vasemmalla puolella, kun vedetään suora viiva boorista astatiiniin. Tämän linjan lähellä olevat elementit ovat useimmiten luonteeltaan rajallisia ja niillä on kaksinainen ominaisuus (esimerkiksi germanium).
Metallit muodostavat enimmäkseen emäksisiä yhdisteitä. Tällaisten aineiden hapetusaste ei yleensä ylitä kahta. Ryhmässä metallisuus kasvaa, kun taas jaksossa se vähenee. Esimerkiksi radioaktiivisella franciumilla on enemmän emäksisiä ominaisuuksia kuin natriumilla, jaHalogeeniperheessä jodilla on jopa metallinen kiilto.
Muuten tilanne on kaudella - inertit kaasut täydentävät alatasot, joita ennen on aineita, joilla on vastakkaiset ominaisuudet. Jaksollisen järjestelmän vaaka-avaruudessa alkuaineiden ilmentynyt reaktiivisuus muuttuu emäksisestä amfoteeriseen happamaan. Metallit ovat hyviä pelkistäviä aineita (hyväksyvät elektroneja, kun sidoksia muodostuu).
Epämetallit
Tämäntyyppiset atomit sisältyvät epäorgaanisen kemian pääluokkiin. Epämetallit ovat jaksollisen taulukon oikealla puolella, ja niillä on tyypillisesti happamia ominaisuuksia. Useimmiten nämä alkuaineet esiintyvät yhdisteiden muodossa keskenään (esimerkiksi boraatit, sulfaatit, vesi). Vapaassa molekyylitilassa rikin, hapen ja typen olemassaolo tiedetään. On myös useita kaksiatomisia ei-metallikaasuja - kahden edellä mainitun lisäksi näitä ovat vety, fluori, bromi, kloori ja jodi.
Nämä ovat yleisimpiä aineita maan päällä - pii, vety, happi ja hiili ovat erityisen yleisiä. Jodi, seleeni ja arseeni ovat erittäin harvinaisia (tämä sisältää myös radioaktiiviset ja epävakaat kokoonpanot, jotka sijaitsevat taulukon viimeisillä jaksoilla).
Yhdisteissä epämetallit käyttäytyvät pääasiassa happoina. Ne ovat voimakkaita hapettavia aineita, koska ne pystyvät kiinnittämään ylimääräisen määrän elektroneja tason täydentämiseksi.
Monimutkaiset aineet epäorgaanisissa aineissa
Aineiden, joita edustaa yksi atomiryhmä, lisäksitehdään ero yhdisteiden välillä, jotka käsittävät useita erilaisia konfiguraatioita. Tällaiset aineet voivat olla binäärisiä (koostuvat kahdesta eri hiukkasesta), kolmi-, nelielementtisiä ja niin edelleen.
Kaksialkuaineaineet
Kemia pitää erityisen tärkeänä molekyylien sidosten binaarisuutta. Epäorgaanisten yhdisteiden luokkia tarkastellaan myös atomien välisen sidoksen kann alta. Se voi olla ioninen, metallinen, kovalenttinen (polaarinen tai ei-polaarinen) tai sekoitettu. Tyypillisesti tällaisilla aineilla on selvästi emäksisiä (metallin läsnä ollessa), amforteerisia (kaksois - erityisesti alumiinille ominaista) tai happamia (jos on alkuaine, jonka hapetusaste on +4 tai korkeampi) ominaisuuksia.
Kolmen elementin kumppanit
Epäorgaanisen kemian aiheet antavat mahdollisuuden pohtia tämän tyyppistä atomien yhdistämistä. Yhdisteet, jotka koostuvat useammasta kuin kahdesta atomiryhmästä (useimmiten epäorgaaniset käsittelevät kolmen alkuainelajeja), muodostuvat yleensä fysikaalis-kemiallisilta parametreilta merkittävästi toisistaan poikkeavien komponenttien osallistuessa.
Mahdolliset sidostyypit ovat kovalenttisia, ionisia ja sekamuotoisia. Tyypillisesti kolmielementtiset aineet ovat käyttäytymiseltään samanlaisia kuin binääriaineet, koska toinen atomien välisen vuorovaikutuksen voimista on paljon vahvempi kuin toinen: heikko muodostuu toissijaisesti ja sillä on kyky dissosioitua nopeammin liuoksessa.
Epäorgaanisen kemian luokat
Suurin osa epäorgaanisella kurssilla tutkituista aineista voidaan ottaa huomioon yksinkertaisella luokittelulla riippuen niiden koostumuksesta jaominaisuuksia. Joten hydroksidit, hapot, oksidit ja suolat erotetaan. Heidän suhteensa pohtiminen on parempi aloittaa tutustumalla hapettuneiden muotojen käsitteeseen, jossa voi esiintyä melkein mitä tahansa epäorgaanista ainetta. Tällaisten yhdisteiden kemiaa käsitellään oksideja koskevissa luvuissa.
Oksidit
Oksidi on minkä tahansa kemiallisen alkuaineen yhdiste, jonka happi on hapetustilassa -2 (peroksideissa -1). Sidos muodostuu johtuen elektronien rekyylistä ja kiinnittymisestä O2 (kun happi on elektronegatiivisin alkuaine).
Voi osoittaa sekä happamia että amfoteerisia ja emäksisiä ominaisuuksia riippuen toisesta atomiryhmästä. Jos se on metalli, se ei oksidissa ylitä hapetusastetta +2, jos se on ei-metalli - +4:stä ja yli. Näytteissä, joissa parametrien luonne on kaksoisarvo, arvo +3.
Hapot epäorgaanisissa aineissa
Happamilla yhdisteillä on keskimääräinen reaktio alle 7 vetykationien pitoisuuden vuoksi, jotka voivat liueta ja korvautua myöhemmin metalli-ionilla. Luokituksen mukaan ne ovat monimutkaisia aineita. Useimmat hapot voidaan saada laimentamalla vastaavat oksidit vedellä, esimerkiksi rikkihapon muodostuksessa SO3.
epäorgaanisen kemian perustiedot
Tämän tyyppisten yhdisteiden ominaisuudet johtuvat hydroksyyliradikaalin OH läsnäolosta, joka saa aikaan väliaineen reaktion yli 7. Liukoisia emäksiä kutsutaan ns.alkalit, ne ovat vahvimpia tässä aineluokassa täydellisen dissosioitumisen (hajoaminen ioneiksi nesteessä) vuoksi. OH-ryhmä suolojen muodostuksessa voidaan korvata happamilla tähteillä.
Epäorgaaninen kemia on kaksoistiete, joka voi kuvata aineita eri näkökulmista. Protolyyttisessä teoriassa emäksiä pidetään vetykationin vastaanottajina. Tämä lähestymistapa laajentaa tämän aineluokan käsitettä ja kutsuu alkaliksi mitä tahansa ainetta, joka pystyy vastaanottamaan protonin.
Suolat
Tämäntyyppiset yhdisteet ovat emästen ja happojen välissä, koska ne ovat niiden vuorovaikutuksen tulos. Siten metalli-ioni (joskus ammonium, fosfonium tai hydroksonium) toimii yleensä kationina ja happojäännös anionisena aineena. Kun suolaa muodostuu, vety korvataan toisella aineella.
Riippuen reagenssien lukumäärän ja niiden vahvuuden suhteesta toisiinsa, on järkevää harkita usean tyyppisiä vuorovaikutustuotteita:
- emäksisiä suoloja saadaan, jos hydroksyyliryhmät eivät ole täysin substituoituja (tällaisilla aineilla on alkalinen reaktioympäristö);
- happosuoloja muodostuu päinvastaisessa tapauksessa - reagoivan emäksen puuttuessa yhdisteeseen jää osittain vetyä;
- Kuuluisimpia ja helpoimmin ymmärrettäviä ovat keskimääräiset (tai normaalit) näytteet - ne ovat reagenssien täydellisen neutraloinnin tuote, jolloin muodostuu vettä ja aine, jossa on vain metallikationi tai sen analogi ja happojäännös.
Epäorgaaninen kemia on tiede, johon liittyykunkin luokan jakaminen fragmenteiksi, joita tarkastellaan eri aikoina: jotkut - aikaisemmin, toiset - myöhemmin. Syvemmällä tutkimuksella erotetaan neljä muuta suolatyyppiä:
- Double sisältää yhden anionin kahden kationin läsnä ollessa. Yleensä tällaisia aineita saadaan yhdistämällä kaksi suolaa, joissa on sama happojäännös, mutta eri metallit.
- Sekoitettu tyyppi on edellisen vastakohta: sen perusta on yksi kationi kahdella eri anionilla.
- Kidehydraatit - suolat, joiden kaavassa on vettä kiteisessä tilassa.
- Kompleksit ovat aineita, joissa kationi, anioni tai molemmat ovat klusterien muodossa muodostavan alkuaineen kanssa. Tällaisia suoloja voidaan saada pääasiassa alaryhmän B alkuaineista.
Muita epäorgaanisen kemian työpajaan sisältyviä aineita, jotka voidaan luokitella suoloiksi tai erillisiksi osaamisluvuiksi, ovat hydridit, nitridit, karbidit ja intermetallit (useiden metallien yhdisteet, jotka eivät ole metalliseoksia).
Tulokset
Epäorgaaninen kemia on tiede, joka kiinnostaa jokaista alan asiantuntijaa kiinnostuksen kohteistaan riippumatta. Se sisältää ensimmäiset koulussa opitut luvut tästä aiheesta. Epäorgaanisen kemian kurssi mahdollistaa suurten tietomäärien systematisoinnin ymmärrettävän ja yksinkertaisen luokituksen mukaisesti.
