Η κύρια ερώτηση στην οποία πρέπει να γνωρίζει κάποιος την απάντηση για να κατανοήσει σωστά την εικόνα του κόσμου είναι τι είναι μια ουσία στη χημεία. Αυτή η έννοια διαμορφώνεται στη σχολική ηλικία και καθοδηγεί το παιδί στην περαιτέρω ανάπτυξη. Όταν ξεκινάτε να μελετάτε τη χημεία, είναι σημαντικό να βρείτε κοινό έδαφος με αυτήν σε καθημερινό επίπεδο, αυτό σας επιτρέπει να εξηγήσετε με σαφήνεια και ευκολία ορισμένες διαδικασίες, ορισμούς, ιδιότητες κ.λπ.
Δυστυχώς, λόγω της ατέλειας του εκπαιδευτικού συστήματος, πολλοί άνθρωποι χάνουν ορισμένα βασικά στοιχεία. Η έννοια της "ουσίας στη χημεία" είναι ένα είδος ακρογωνιαίο λίθο, η έγκαιρη αφομοίωση αυτού του ορισμού δίνει σε ένα άτομο το σωστό ξεκίνημα στην μετέπειτα εξέλιξη στον τομέα της φυσικής επιστήμης.
Σχηματισμός έννοιας
Πριν προχωρήσουμε στην έννοια της ύλης, είναι απαραίτητο να ορίσουμε ποιο είναι το αντικείμενο της χημείας. Οι ουσίες είναι αυτό που μελετά άμεσα η χημεία, οι αμοιβαίοι μετασχηματισμοί, η δομή και οι ιδιότητές τους. Σε γενικές γραμμές, η ύλη είναι από τι αποτελούνται τα φυσικά σώματα.
Λοιπόν, τι είναι μια ουσία στη χημεία; Ας σχηματίσουμε έναν ορισμό περνώντας από μια γενική έννοια σε μια καθαρά χημική. Η ουσία είναι ένας ορισμένος τύπος ύλης, που έχει απαραίτητα μάζα, η οποίαμπορεί να μετρηθεί. Αυτό το χαρακτηριστικό διακρίνει την ύλη από έναν άλλο τύπο ύλης - ένα πεδίο που δεν έχει μάζα (ηλεκτρικό, μαγνητικό, βιοπεδίο κ.λπ.). Η ύλη, με τη σειρά της, είναι από την οποία είμαστε φτιαγμένοι εμείς και τα πάντα γύρω μας.
Ένα ελαφρώς διαφορετικό χαρακτηριστικό της ύλης, που καθορίζει από τι αποτελείται - αυτό είναι ήδη θέμα χημείας. Οι ουσίες σχηματίζονται από άτομα και μόρια (μερικά ιόντα), πράγμα που σημαίνει ότι κάθε ουσία που αποτελείται από αυτές τις μονάδες τύπου είναι ουσία.
Απλές και σύνθετες ουσίες
Αφού κατακτήσετε τον βασικό ορισμό, μπορείτε να προχωρήσετε στην περίπλοκή του. Οι ουσίες έρχονται σε διαφορετικά επίπεδα οργάνωσης, δηλαδή απλές και σύνθετες (ή ενώσεις) - αυτή είναι η πρώτη διαίρεση σε κατηγορίες ουσιών, η χημεία έχει πολλές επόμενες διαιρέσεις, λεπτομερείς και πιο σύνθετες. Αυτή η ταξινόμηση, σε αντίθεση με πολλές άλλες, έχει αυστηρά καθορισμένα όρια, κάθε σύνδεση μπορεί ξεκάθαρα να αποδοθεί σε ένα από τα αμοιβαία αποκλειόμενα είδη.
Μια απλή ουσία στη χημεία είναι μια ένωση που αποτελείται από άτομα ενός μόνο στοιχείου από τον περιοδικό πίνακα του Mendeleev. Κατά κανόνα, αυτά είναι δυαδικά μόρια, δηλαδή, που αποτελούνται από δύο σωματίδια που συνδέονται μέσω ενός ομοιοπολικού μη πολικού δεσμού - ο σχηματισμός ενός κοινού μοναχικού ζεύγους ηλεκτρονίων. Έτσι, τα άτομα του ίδιου χημικού στοιχείου έχουν την ίδια ηλεκτραρνητικότητα, δηλαδή την ικανότητα να συγκρατούν μια κοινή πυκνότητα ηλεκτρονίων, επομένως δεν μετατοπίζεται σε κανέναν από τους συμμετέχοντες του δεσμού. Παραδείγματα απλών ουσιών (μη μετάλλων) -υδρογόνο και οξυγόνο, χλώριο, ιώδιο, φθόριο, άζωτο, θείο κ.λπ. Ένα μόριο μιας τέτοιας ουσίας όπως το όζον αποτελείται από τρία άτομα και όλα τα ευγενή αέρια (αργό, ξένο, ήλιο, κ.λπ.) αποτελούνται από ένα. Στα μέταλλα (μαγνήσιο, ασβέστιο, χαλκός κ.λπ.) υπάρχει ο δικός του τύπος δεσμού - μεταλλικός, ο οποίος πραγματοποιείται λόγω της κοινωνικοποίησης των ελεύθερων ηλεκτρονίων μέσα στο μέταλλο και δεν παρατηρείται ο σχηματισμός μορίων ως τέτοιος. Κατά την εγγραφή μιας μεταλλικής ουσίας, απλώς υποδεικνύεται το σύμβολο του χημικού στοιχείου χωρίς δείκτες.
Μια απλή ουσία στη χημεία, παραδείγματα της οποίας δόθηκαν παραπάνω, διαφέρει από μια σύνθετη ως προς την ποιοτική της σύνθεση. Οι χημικές ενώσεις σχηματίζονται από άτομα διαφορετικών στοιχείων, από δύο ή περισσότερα. Σε τέτοιες ουσίες, λαμβάνει χώρα ομοιοπολικός πολικός ή ιοντικός τύπος δέσμευσης. Δεδομένου ότι διαφορετικά άτομα έχουν διαφορετική ηλεκτραρνητικότητα, όταν σχηματίζεται ένα κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων, μετατοπίζεται προς ένα πιο ηλεκτραρνητικό στοιχείο, γεγονός που οδηγεί σε κοινή πόλωση του μορίου. Ο ιονικός τύπος είναι μια ακραία περίπτωση του πολικού, όταν ένα ζεύγος ηλεκτρονίων περνά εντελώς σε έναν από τους συμμετέχοντες που συνδέονται, τότε τα άτομα (ή ομάδες αυτών) μετατρέπονται σε ιόντα. Δεν υπάρχει σαφές όριο μεταξύ αυτών των τύπων, ο ιονικός δεσμός μπορεί να ερμηνευτεί ως ομοιοπολικός ισχυρά πολικός. Παραδείγματα σύνθετων ουσιών είναι το νερό, η άμμος, το γυαλί, τα άλατα, τα οξείδια κ.λπ.
Τροποποιήσεις ουσίας
Ουσίες που ονομάζονται απλές έχουν στην πραγματικότητα ένα μοναδικό χαρακτηριστικό που δεν είναι εγγενές σε πολύπλοκες. Ορισμένα χημικά στοιχεία μπορούν να σχηματίσουν διάφορες μορφέςαπλή ουσία. Η βάση είναι ακόμα ένα στοιχείο, αλλά η ποσοτική σύνθεση, η δομή και οι ιδιότητες διακρίνουν ριζικά τέτοιους σχηματισμούς. Αυτό το χαρακτηριστικό ονομάζεται αλλοτροπία.
Το οξυγόνο, το θείο, ο άνθρακας και άλλα στοιχεία έχουν αρκετές αλλοτροπικές τροποποιήσεις. Για το οξυγόνο, αυτά είναι O2 και O3, ο άνθρακας δίνει τέσσερις τύπους ουσιών - καρβίνη, διαμάντι, γραφίτης και φουλερένια, το μόριο θείου είναι ρομβική, μονοκλινική και πλαστική τροποποίηση. Μια τόσο απλή ουσία στη χημεία, παραδείγματα της οποίας δεν περιορίζονται σε αυτά που αναφέρονται παραπάνω, έχει μεγάλη σημασία. Συγκεκριμένα, τα φουλερένια χρησιμοποιούνται ως ημιαγωγοί στην τεχνολογία, φωτοαντιστάσεις, πρόσθετα για την ανάπτυξη μεμβρανών διαμαντιών και για άλλους σκοπούς, ενώ στην ιατρική είναι ισχυρά αντιοξειδωτικά.
Τι συμβαίνει με τις ουσίες;
Κάθε δευτερόλεπτο μέσα και γύρω υπάρχει ένας μετασχηματισμός ουσιών. Η Χημεία εξετάζει και εξηγεί εκείνες τις διαδικασίες που συνοδεύονται από ποιοτική ή/και ποσοτική αλλαγή στη σύνθεση των αντιδρώντων μορίων. Παράλληλα, συχνά αλληλένδετες, συμβαίνουν και φυσικοί μετασχηματισμοί, οι οποίοι χαρακτηρίζονται μόνο από αλλαγή στο σχήμα, το χρώμα των ουσιών ή την κατάσταση συσσωμάτωσης και ορισμένα άλλα χαρακτηριστικά.
Τα χημικά φαινόμενα είναι αντιδράσεις αλληλεπίδρασης διαφόρων ειδών, για παράδειγμα, ενώσεις, υποκαταστάσεις, ανταλλαγές, αποσυνθέσεις, αναστρέψιμες, εξώθερμες, οξειδοαναγωγικές κ.λπ., ανάλογα με την αλλαγή της παραμέτρου που ενδιαφέρει. Τα φυσικά φαινόμενα περιλαμβάνουν: εξάτμιση, συμπύκνωση, εξάχνωση, διάλυση, κατάψυξη, ηλεκτρική αγωγιμότητακαι τα λοιπά. Συχνά συνοδεύουν ο ένας τον άλλον, για παράδειγμα, ο κεραυνός κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας είναι μια φυσική διαδικασία και η απελευθέρωση του όζοντος υπό τη δράση του είναι χημική.
Φυσικές ιδιότητες
Μια ουσία στη χημεία είναι ένα θέμα που έχει ορισμένες φυσικές ιδιότητες. Με την παρουσία, την απουσία, τον βαθμό και την έντασή τους, μπορεί κανείς να προβλέψει πώς θα συμπεριφέρεται μια ουσία σε ορισμένες συνθήκες, καθώς και να εξηγήσει ορισμένα χημικά χαρακτηριστικά των ενώσεων. Έτσι, για παράδειγμα, τα υψηλά σημεία βρασμού οργανικών ενώσεων που περιέχουν υδρογόνο και ένα ηλεκτραρνητικό ετεροάτομο (άζωτο, οξυγόνο κ.λπ.) δείχνουν ότι ένας τέτοιος χημικός τύπος αλληλεπίδρασης όπως ο δεσμός υδρογόνου εκδηλώνεται σε μια ουσία. Χάρη στη γνώση ποιες ουσίες έχουν την καλύτερη ικανότητα να μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα, τα καλώδια και τα καλώδια της ηλεκτρικής καλωδίωσης κατασκευάζονται από ορισμένα μέταλλα.
Χημικές ιδιότητες
Η καθιέρωση, η έρευνα και η μελέτη της άλλης όψης του νομίσματος των ιδιοτήτων είναι η χημεία. Οι ιδιότητες των ουσιών από την άποψή της είναι η αντιδραστικότητα τους στην αλληλεπίδραση. Ορισμένες ουσίες είναι εξαιρετικά δραστικές με αυτή την έννοια, για παράδειγμα, μέταλλα ή οποιοιδήποτε οξειδωτικοί παράγοντες, ενώ άλλες, ευγενή (αδρανή) αέρια, πρακτικά δεν εισέρχονται σε αντιδράσεις υπό κανονικές συνθήκες. Οι χημικές ιδιότητες μπορούν να ενεργοποιηθούν ή να παθητικοποιηθούν ανάλογα με τις ανάγκες, μερικές φορές χωρίς ιδιαίτερη δυσκολία και σε ορισμένες περιπτώσεις όχι εύκολα. Οι επιστήμονες περνούν πολλές ώρες στα εργαστήρια, μέσω δοκιμής και λάθους, πετυχαίνοντας τους στόχους τους.στόχους, μερικές φορές δεν επιτυγχάνονται. Με την αλλαγή των περιβαλλοντικών παραμέτρων (θερμοκρασία, πίεση κ.λπ.) ή με τη χρήση ειδικών ενώσεων - καταλυτών ή αναστολέων - είναι δυνατό να επηρεαστούν οι χημικές ιδιότητες των ουσιών και ως εκ τούτου η πορεία της αντίδρασης.
Ταξινόμηση χημικών ουσιών
Όλες οι ταξινομήσεις βασίζονται στη διαίρεση των ενώσεων σε οργανικές και ανόργανες. Το κύριο στοιχείο των οργανικών είναι ο άνθρακας, που συνδυάζεται μεταξύ τους και το υδρογόνο, τα άτομα άνθρακα σχηματίζουν έναν σκελετό υδρογονάνθρακα, ο οποίος στη συνέχεια γεμίζεται με άλλα άτομα (οξυγόνο, άζωτο, φώσφορος, θείο, αλογόνα, μέταλλα και άλλα), κλείνει σε κύκλους ή κλάδους, δικαιολογώντας έτσι μια μεγάλη ποικιλία οργανικών ενώσεων. Μέχρι σήμερα, 20 εκατομμύρια τέτοιες ουσίες είναι γνωστές στην επιστήμη. Ενώ υπάρχουν μόνο μισό εκατομμύριο μεταλλικές ενώσεις.
Κάθε ένωση είναι ξεχωριστή, αλλά έχει επίσης πολλά παρόμοια χαρακτηριστικά με άλλες σε ιδιότητες, δομή και σύνθεση, σε αυτή τη βάση υπάρχει μια ομαδοποίηση σε κατηγορίες ουσιών. Η χημεία έχει υψηλό επίπεδο συστηματοποίησης και οργάνωσης, είναι μια ακριβής επιστήμη.
Ανόργανες ουσίες
1. Τα οξείδια είναι δυαδικές ενώσεις με οξυγόνο:
α) όξινα - όταν αλληλεπιδρούν με το νερό, δίνουν οξύ, β) βασικά - όταν αλληλεπιδρούν με το νερό, δίνουν μια βάση.
2. Τα οξέα είναι ουσίες που αποτελούνται από ένα ή περισσότερα πρωτόνια υδρογόνου και ένα υπόλειμμα οξέος.
3. Βάσεις (αλκάλια) - αποτελούνται από μία ή περισσότερες ομάδες υδροξυλίου και ένα άτομο μετάλλου:
α) αμφοτερικά υδροξείδια - παρουσιάζουν ιδιότητες τόσο οξέων όσο και βάσεων.
4. Τα άλατα είναι το αποτέλεσμα μιας αντίδρασης εξουδετέρωσης μεταξύ ενός οξέος και ενός αλκαλίου (μια διαλυτή βάση), που αποτελείται από ένα άτομο μετάλλου και ένα ή περισσότερα υπολείμματα οξέος:
α) όξινα άλατα - το ανιόν του υπολείμματος οξέος περιέχει ένα πρωτόνιο, το αποτέλεσμα της ατελούς διάστασης του οξέος.
β) βασικά άλατα - μια ομάδα υδροξυλίου συνδέεται με το μέταλλο, το αποτέλεσμα της ατελούς διάστασης της βάσης.
Οργανικές Ενώσεις
Υπάρχουν πάρα πολλές κατηγορίες ουσιών στην οργανική ύλη, είναι δύσκολο να θυμηθεί κανείς έναν τέτοιο όγκο πληροφοριών ταυτόχρονα. Το κύριο πράγμα είναι να γνωρίζουμε τις βασικές διαιρέσεις σε αλειφατικές και κυκλικές ενώσεις, καρβοκυκλικές και ετεροκυκλικές, κορεσμένες και ακόρεστες. Οι υδρογονάνθρακες έχουν επίσης πολλά παράγωγα στα οποία το άτομο υδρογόνου αντικαθίσταται από αλογόνο, οξυγόνο, άζωτο και άλλα άτομα, καθώς και λειτουργικές ομάδες.
Η ουσία στη χημεία είναι η βάση της ύπαρξης. Χάρη στην οργανική σύνθεση, ένα άτομο σήμερα έχει μια τεράστια ποσότητα τεχνητών ουσιών που αντικαθιστούν τις φυσικές και επίσης δεν έχουν ανάλογα στα χαρακτηριστικά τους στη φύση.
