Το μάθημα της χημείας στα σχολεία ξεκινά στην 8η τάξη με τη μελέτη των γενικών θεμελίων της επιστήμης: περιγράφονται πιθανοί τύποι δεσμών μεταξύ ατόμων, τύποι κρυσταλλικών δικτύων και οι πιο συνηθισμένοι μηχανισμοί αντίδρασης. Αυτό γίνεται το θεμέλιο για τη μελέτη μιας σημαντικής, αλλά πιο συγκεκριμένης ενότητας - των ανόργανων.
Τι είναι αυτό
Η ανόργανη χημεία είναι μια επιστήμη που εξετάζει τις αρχές της δομής, τις βασικές ιδιότητες και την αντιδραστικότητα όλων των στοιχείων του περιοδικού πίνακα. Σημαντικό ρόλο στο ανόργανο παίζει ο Περιοδικός Νόμος, ο οποίος εξορθολογίζει τη συστηματική ταξινόμηση των ουσιών αλλάζοντας τη μάζα, τον αριθμό και τον τύπο τους.
Το μάθημα καλύπτει επίσης ενώσεις που σχηματίζονται κατά την αλληλεπίδραση των στοιχείων του πίνακα (η μόνη εξαίρεση είναι η περιοχή των υδρογονανθράκων, η οποία εξετάζεται στα κεφάλαια των οργανικών). Οι εργασίες στην ανόργανη χημεία σάς επιτρέπουν να επεξεργαστείτε τις θεωρητικές γνώσεις που αποκτήσατε στην πράξη.
Η επιστήμη στο ιστορικόπτυχή
Το όνομα "ανόργανο" προέκυψε σύμφωνα με την ιδέα ότι καλύπτει ένα μέρος της χημικής γνώσης που δεν σχετίζεται με τις δραστηριότητες των βιολογικών οργανισμών.
Με την πάροδο του χρόνου, έχει αποδειχθεί ότι το μεγαλύτερο μέρος του οργανικού κόσμου μπορεί να παράγει «μη ζωντανές» ενώσεις και οι υδρογονάνθρακες οποιουδήποτε τύπου συντίθενται στο εργαστήριο. Έτσι, από το κυανικό αμμώνιο, το οποίο είναι ένα άλας στη χημεία των στοιχείων, ο Γερμανός επιστήμονας Wehler κατάφερε να συνθέσει ουρία.
Για να αποφευχθεί η σύγχυση με την ονοματολογία και την ταξινόμηση των τύπων έρευνας και στις δύο επιστήμες, το πρόγραμμα των σχολικών και πανεπιστημιακών μαθημάτων, ακολουθώντας τη γενική χημεία, περιλαμβάνει τη μελέτη των ανόργανων ως θεμελιώδη κλάδο. Ο επιστημονικός κόσμος διατηρεί παρόμοια σειρά.
Κατηγορίες ανόργανων ουσιών
Η Χημεία προβλέπει μια τέτοια παρουσίαση του υλικού, στην οποία τα εισαγωγικά κεφάλαια των ανόργανων ουσιών εξετάζουν τον Περιοδικό Νόμο των Στοιχείων. Αυτή είναι μια ταξινόμηση ειδικού τύπου, η οποία βασίζεται στην υπόθεση ότι τα ατομικά φορτία των πυρήνων επηρεάζουν τις ιδιότητες των ουσιών και αυτές οι παράμετροι αλλάζουν κυκλικά. Αρχικά, ο πίνακας κατασκευάστηκε ως αντανάκλαση της αύξησης των ατομικών μαζών των στοιχείων, αλλά σύντομα αυτή η ακολουθία απορρίφθηκε λόγω της ασυνέπειάς της ως προς την άποψη στην οποία οι ανόργανες ουσίες απαιτούν την εξέταση αυτού του ζητήματος.
Η χημεία, εκτός από τον περιοδικό πίνακα, υποδηλώνει την παρουσία περίπου εκατό ψηφίων, συστάδων και διαγραμμάτων που αντικατοπτρίζουν την περιοδικότητα των ιδιοτήτων.
Επί του παρόντος, μια ενοποιημένη εκδοχή εξέτασης αυτού του είδουςέννοιες ως κατηγορίες ανόργανης χημείας. Οι στήλες του πίνακα υποδεικνύουν τα στοιχεία ανάλογα με τις φυσικές και χημικές ιδιότητες, στις σειρές - περιόδους παρόμοιες μεταξύ τους.
Απλές ουσίες σε ανόργανα
Ένα σημάδι στον περιοδικό πίνακα και μια απλή ουσία σε ελεύθερη κατάσταση είναι τις περισσότερες φορές διαφορετικά πράγματα. Στην πρώτη περίπτωση, αντανακλάται μόνο ένας συγκεκριμένος τύπος ατόμων, στη δεύτερη - ο τύπος σύνδεσης των σωματιδίων και η αμοιβαία επιρροή τους σε σταθερές μορφές.
Ο χημικός δεσμός σε απλές ουσίες καθορίζει τη διαίρεση τους σε οικογένειες. Έτσι, μπορούν να διακριθούν δύο μεγάλοι τύποι ομάδων ατόμων - μέταλλα και μη μέταλλα. Η πρώτη οικογένεια περιλαμβάνει 96 στοιχεία από τα 118 που μελετήθηκαν.
Μέταλλα
Μεταλλικός τύπος υποδηλώνει την παρουσία της ίδιας σύνδεσης μεταξύ των σωματιδίων. Η αλληλεπίδραση βασίζεται στην κοινωνικοποίηση των ηλεκτρονίων του πλέγματος, η οποία χαρακτηρίζεται από μη κατευθυντικότητα και ακόρεστο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα μέταλλα μεταφέρουν καλά τη θερμότητα και τα φορτία, έχουν μεταλλική λάμψη, ελαττότητα και ολκιμότητα.
Συμβατικά, τα μέταλλα βρίσκονται στα αριστερά στον περιοδικό πίνακα όταν χαράσσεται μια ευθεία γραμμή από το βόριο στην αστατίνη. Τα στοιχεία που βρίσκονται κοντά σε αυτήν τη γραμμή έχουν συνήθως οριακή φύση και παρουσιάζουν δυαδικότητα ιδιοτήτων (για παράδειγμα, γερμάνιο).
Τα μέταλλα σχηματίζουν κυρίως βασικές ενώσεις. Οι καταστάσεις οξείδωσης τέτοιων ουσιών συνήθως δεν υπερβαίνουν τις δύο. Σε μια ομάδα η μεταλλικότητα αυξάνεται, ενώ σε μια περίοδο μειώνεται. Για παράδειγμα, το ραδιενεργό φράγκιο παρουσιάζει περισσότερες βασικές ιδιότητες από το νάτριο και σεΣτην οικογένεια των αλογόνου, το ιώδιο έχει ακόμη και μεταλλική γυαλάδα.
Διαφορετικά, η κατάσταση είναι στην περίοδο - τα αδρανή αέρια συμπληρώνουν τα υποεπίπεδα, πριν από τα οποία υπάρχουν ουσίες με αντίθετες ιδιότητες. Στον οριζόντιο χώρο του περιοδικού πίνακα, η εκδηλωμένη αντιδραστικότητα των στοιχείων αλλάζει από βασική σε αμφοτερική σε όξινη. Τα μέταλλα είναι καλοί αναγωγικοί παράγοντες (δέχονται ηλεκτρόνια όταν σχηματίζονται δεσμοί).
Μη μέταλλα
Αυτός ο τύπος ατόμων περιλαμβάνεται στις κύριες κατηγορίες της ανόργανης χημείας. Τα μη μέταλλα καταλαμβάνουν τη δεξιά πλευρά του περιοδικού πίνακα, παρουσιάζοντας τυπικά όξινες ιδιότητες. Τις περισσότερες φορές, αυτά τα στοιχεία εμφανίζονται με τη μορφή ενώσεων μεταξύ τους (για παράδειγμα, βορικά, θειικά, νερό). Στην ελεύθερη μοριακή κατάσταση είναι γνωστή η ύπαρξη θείου, οξυγόνου και αζώτου. Υπάρχουν επίσης αρκετά διατομικά μη μεταλλικά αέρια - εκτός από τα δύο παραπάνω, αυτά περιλαμβάνουν υδρογόνο, φθόριο, βρώμιο, χλώριο και ιώδιο.
Αυτές είναι οι πιο κοινές ουσίες στη γη - το πυρίτιο, το υδρογόνο, το οξυγόνο και ο άνθρακας είναι ιδιαίτερα κοινά. Το ιώδιο, το σελήνιο και το αρσενικό είναι πολύ σπάνια (αυτό περιλαμβάνει επίσης ραδιενεργές και ασταθείς διαμορφώσεις, οι οποίες βρίσκονται στις τελευταίες περιόδους του πίνακα).
Στις ενώσεις, τα αμέταλλα συμπεριφέρονται κυρίως ως οξέα. Είναι ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες λόγω της ικανότητας να συνδέουν έναν επιπλέον αριθμό ηλεκτρονίων για να ολοκληρώσουν το επίπεδο.
Σύνθετες ουσίες σε ανόργανα
Εκτός από τις ουσίες που αντιπροσωπεύονται από μία ομάδα ατόμων,γίνεται διάκριση μεταξύ ενώσεων που περιλαμβάνουν πολλές διαφορετικές διαμορφώσεις. Τέτοιες ουσίες μπορεί να είναι δυαδικές (αποτελούμενες από δύο διαφορετικά σωματίδια), τριών, τεσσάρων στοιχείων και ούτω καθεξής.
Ουσίες δύο στοιχείων
Η Χημεία αποδίδει ιδιαίτερη σημασία στη δυαδικότητα των δεσμών στα μόρια. Οι κατηγορίες ανόργανων ενώσεων εξετάζονται επίσης από την άποψη του δεσμού που σχηματίζεται μεταξύ των ατόμων. Μπορεί να είναι ιοντικό, μεταλλικό, ομοιοπολικό (πολικό ή μη πολικό) ή μικτό. Τυπικά, τέτοιες ουσίες εμφανίζουν σαφώς βασικές (παρουσία μετάλλου), αμφορτερικές (διπλή - ιδιαίτερα χαρακτηριστική του αλουμινίου) ή όξινες (εάν υπάρχει στοιχείο με κατάσταση οξείδωσης +4 και άνω) ιδιότητες.
Συνεργάτες τριών στοιχείων
Τα θέματα της ανόργανης χημείας προβλέπουν την εξέταση αυτού του τύπου συγχώνευσης ατόμων. Οι ενώσεις που αποτελούνται από περισσότερες από δύο ομάδες ατόμων (τις περισσότερες φορές τα ανόργανα αφορούν είδη τριών στοιχείων) σχηματίζονται συνήθως με τη συμμετοχή συστατικών που διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους ως προς τις φυσικοχημικές παραμέτρους.
Πιθανοί τύποι δεσμών είναι ομοιοπολικοί, ιονικοί και μικτοί. Συνήθως, οι ουσίες τριών στοιχείων έχουν παρόμοια συμπεριφορά με τις δυαδικές, λόγω του γεγονότος ότι η μία από τις δυνάμεις της διατομικής αλληλεπίδρασης είναι πολύ ισχυρότερη από την άλλη: η αδύναμη σχηματίζεται δευτερογενώς και έχει την ικανότητα να διασπάται ταχύτερα στο διάλυμα.
Τάξεις ανόργανης χημείας
Η συντριπτική πλειονότητα των ουσιών που μελετήθηκαν στην ανόργανη πορεία μπορούν να εξεταστούν με μια απλή ταξινόμηση ανάλογα με τη σύνθεσή τους καιιδιότητες. Άρα διακρίνονται υδροξείδια, οξέα, οξείδια και άλατα. Η εξέταση της σχέσης τους είναι καλύτερο να ξεκινήσει με μια γνωριμία με την έννοια των οξειδωμένων μορφών, στις οποίες μπορεί να εμφανιστεί σχεδόν οποιαδήποτε ανόργανη ουσία. Η χημεία τέτοιων συνεργατών συζητείται στα κεφάλαια για τα οξείδια.
Οξείδια
Το οξείδιο είναι μια ένωση οποιουδήποτε χημικού στοιχείου με οξυγόνο σε κατάσταση οξείδωσης ίση με -2 (σε υπεροξείδια -1, αντίστοιχα). Ο σχηματισμός δεσμού συμβαίνει λόγω της ανάκρουσης και της προσκόλλησης ηλεκτρονίων με τη μείωση του O2 (όταν το οξυγόνο είναι το πιο ηλεκτραρνητικό στοιχείο).
Μπορεί να παρουσιάσει τόσο όξινες, όσο και αμφοτερικές και βασικές ιδιότητες, ανάλογα με τη δεύτερη ομάδα ατόμων. Αν είναι μέταλλο, στο οξείδιο δεν υπερβαίνει την κατάσταση οξείδωσης +2, αν είναι αμέταλλο - από +4 και πάνω. Σε δείγματα με τη διπλή φύση των παραμέτρων, η τιμή +3.
Οξέα σε ανόργανα
Οι όξινες ενώσεις έχουν μέση αντίδραση μικρότερη από 7 λόγω της περιεκτικότητας σε κατιόντα υδρογόνου, τα οποία μπορούν να εισέλθουν σε διάλυμα και στη συνέχεια να αντικατασταθούν από ένα μεταλλικό ιόν. Σύμφωνα με την ταξινόμηση, είναι σύνθετες ουσίες. Τα περισσότερα οξέα μπορούν να ληφθούν με αραίωση των αντίστοιχων οξειδίων με νερό, για παράδειγμα, με το σχηματισμό θειικού οξέος μετά από ενυδάτωση SO3.
Βασική Ανόργανη Χημεία
Οι ιδιότητες αυτού του τύπου ενώσεων οφείλονται στην παρουσία της ρίζας υδροξυλίου ΟΗ, η οποία δίνει την αντίδραση του μέσου πάνω από 7. Οι διαλυτές βάσεις ονομάζονταιαλκάλια, είναι τα ισχυρότερα σε αυτή την κατηγορία ουσιών λόγω πλήρους διάσπασης (διάσπαση σε ιόντα σε υγρό). Η ομάδα ΟΗ στον σχηματισμό αλάτων μπορεί να αντικατασταθεί από όξινα υπολείμματα.
Η ανόργανη χημεία είναι μια διπλή επιστήμη που μπορεί να περιγράψει ουσίες από διαφορετικές οπτικές γωνίες. Στην πρωτολυτική θεωρία, οι βάσεις θεωρούνται ως αποδέκτες κατιόντων υδρογόνου. Αυτή η προσέγγιση επεκτείνει την έννοια αυτής της κατηγορίας ουσιών, αποκαλώντας αλκάλια κάθε ουσία που μπορεί να δεχθεί ένα πρωτόνιο.
Αλάτια
Αυτός ο τύπος ενώσεων βρίσκεται μεταξύ βάσεων και οξέων, καθώς είναι το προϊόν της αλληλεπίδρασής τους. Έτσι, ένα ιόν μετάλλου (μερικές φορές αμμώνιο, φωσφόνιο ή υδροξόνιο) συνήθως δρα ως κατιόν και ένα υπόλειμμα οξέος δρα ως ανιονική ουσία. Όταν σχηματίζεται ένα άλας, το υδρογόνο αντικαθίσταται από μια άλλη ουσία.
Ανάλογα με την αναλογία του αριθμού των αντιδραστηρίων και την ισχύ τους σε σχέση μεταξύ τους, είναι λογικό να ληφθούν υπόψη διάφοροι τύποι προϊόντων αλληλεπίδρασης:
- λαμβάνονται βασικά άλατα εάν οι ομάδες υδροξυλίου δεν είναι πλήρως υποκατεστημένες (τέτοιες ουσίες έχουν αλκαλικό περιβάλλον αντίδρασης).
- όξινα άλατα - με έλλειψη βάσης που αντιδρά, το υδρογόνο παραμένει μερικώς στην ένωση.
- Τα πιο διάσημα και πιο εύκολα κατανοητά είναι τα μέτρια (ή κανονικά) δείγματα - είναι το προϊόν της πλήρους εξουδετέρωσης αντιδραστηρίων με σχηματισμό νερού και μιας ουσίας με μόνο μεταλλικό κατιόν ή ανάλογό του και ένα υπόλειμμα οξέος.
Στην αντίθετη περίπτωση σχηματίζονται
Η ανόργανη χημεία είναι μια επιστήμη που περιλαμβάνειη διαίρεση καθεμιάς από τις τάξεις σε θραύσματα που εξετάζονται σε διαφορετικούς χρόνους: μερικά - νωρίτερα, άλλα - αργότερα. Με μια πιο εις βάθος μελέτη, διακρίνονται 4 ακόμη είδη αλάτων:
Το
Άλλες ουσίες που περιλαμβάνονται στο εργαστήριο ανόργανης χημείας που μπορούν να ταξινομηθούν ως άλατα ή ως ξεχωριστά κεφάλαια γνώσης περιλαμβάνουν υδρίδια, νιτρίδια, καρβίδια και διαμεταλλίδια (ενώσεις πολλών μετάλλων που δεν είναι κράμα).
Αποτελέσματα
Η ανόργανη χημεία είναι μια επιστήμη που ενδιαφέρει κάθε ειδικό σε αυτόν τον τομέα, ανεξάρτητα από τα ενδιαφέροντά του. Περιλαμβάνει τα πρώτα κεφάλαια που μελετήθηκαν στο σχολείο σε αυτό το μάθημα. Το μάθημα της ανόργανης χημείας προβλέπει τη συστηματοποίηση μεγάλων ποσοτήτων πληροφοριών σύμφωνα με μια κατανοητή και απλή ταξινόμηση.
