Chemia nieorganiczna: pojęcie, pytania i zadania. Co studiuje chemię nieorganiczną

Przebieg chemii nieorganicznej zawiera wiele specjalnych terminów niezbędnych do przeprowadzenia obliczeń ilościowych. Rozważmy szczegółowo niektóre z jego głównych sekcji.

Funkcje specjalne

Chemia nieorganiczna została stworzona w celu określenia właściwości substancji pochodzenia mineralnego.

Do głównych działów tej nauki należą:

• analiza struktury, właściwości fizyczne i chemiczne;
• związek między strukturą a reaktywnością;
• tworzenie nowych metod syntezy substancji;
• opracowywanie technologii czyszczenia mieszanin;
• metody wytwarzania materiałów typu nieorganicznego.

Klasyfikacja

Chemia nieorganiczna dzieli się na kilka sekcji zajmujących się badaniem pewnych fragmentów:

• pierwiastki chemiczne;
• klasy substancji nieorganicznych;
• substancje półprzewodnikowe;
• pewne (przejściowe) związki.

Połączenie międzysystemowe

Chemia nieorganiczna jest powiązana z chemią fizyczną i analityczną, która ma potężny zestaw narzędzi, które umożliwiają wykonywanie obliczeń matematycznych. Teoretyczny materiał rozważany w tej sekcji jest wykorzystywany w radiochemii, geochemii, agrochemii, a także w chemii jądrowej.

Stosowana chemia nieorganiczna jest związana z metalurgią, technologią chemiczną, elektroniką, wydobyciem i przetwarzaniem minerałów, materiałami konstrukcyjnymi i budowlanymi oraz oczyszczaniem ścieków przemysłowych.

Historia rozwoju

Chemia ogólna i nieorganiczna ewoluowała wraz z ludzką cywilizacją, dlatego obejmuje kilka odrębnych sekcji. Na początku XIX wieku Berzelius opublikował tabelę mas atomowych. Ten okres był początkiem rozwoju tej nauki.

Podstawą chemii nieorganicznej były badania Avogadro i Gay-Lussaca dotyczące właściwości gazów i cieczy. Hess był w stanie uzyskać matematyczną zależność pomiędzy ilością ciepła i stanem skupienia materii, co znacznie rozszerzyło horyzonty chemii nieorganicznej. Na przykład pojawiła się teoria atomowo-molekularna, która odpowiadała na wiele pytań.

Na początku XIX wieku Davy był w stanie rozłożyć elektrochemicznie. wodorotlenki sodu i potas, otwierając nowe możliwości produkcji prostych substancji przez elektrolizę. Faraday, w oparciu o dzieło Davy'ego, wyprowadził prawa elektrochemii.

Od drugiej połowy dziewiętnastego wieku kurs chemii nieorganicznej znacznie się rozszerzył. Odkrycia Vanta-Hoffa, Arrheniusa, Oswalda wprowadziły nowe trendy w teorii rozwiązań. W tym okresie sformułowano prawo masowego działania, które umożliwia przeprowadzanie różnych obliczeń jakościowych i ilościowych.

Teoria wartościowości, stworzona przez Würz i Kekule, umożliwiła znalezienie odpowiedzi na wiele pytań dotyczących chemii nieorganicznej związanych z występowaniem różnych form tlenków i wodorotlenków. Pod koniec XIX wieku odkryto nowe pierwiastki chemiczne: ruten, aluminium, lit: wanad, tor, lantan itp. Stało się to możliwe po wprowadzeniu w praktyce technik analizy spektralnej. Innowacje, które pojawiły się w tym okresie w nauce, nie tylko wyjaśniły reakcje chemiczne w chemii nieorganicznej, ale także umożliwiły przewidywanie właściwości otrzymanych produktów, ich pola zastosowania.

Pod koniec XIX wieku istniało 63 różnych pierwiastków, a informacje pojawiały się na różnych substancjach chemicznych. Ale z powodu braku pełnej klasyfikacji naukowej, nie udało się rozwiązać w żaden sposób wszystkich zadań w chemii nieorganicznej.

Prawo Mendelejewa

Okresowe prawo, stworzone przez Dmitrija Iwanowicza, stało się podstawą do usystematyzowania wszystkich elementów. Dzięki odkryciu Mendelejewa chemicy zdołali skorygować idee na temat atomowych mas pierwiastków, aby przewidzieć właściwości substancji, które jeszcze nie zostały odkryte. Teoria Mosleya, Rutherforda, Bohra dała fizyczne uzasadnienie okresowego prawa Mendelejewa.

Chemia nieorganiczna i teoretyczna

Aby zrozumieć, jakie są studia chemiczne, należy wziąć pod uwagę podstawowe pojęcia zawarte w tym kursie.

Głównym zagadnieniem teoretycznym zbadanym w tym rozdziale jest okresowe prawo Mendelejewa. Chemia nieorganiczna w tabelach, przedstawiona na szkolnym kursie, wprowadza młodych naukowców w główne klasy substancji nieorganicznych, ich wzajemne połączenia. Teoria wiązania chemicznego uwzględnia naturę wiązania, jego długość, energię, polarność. Metoda orbitali molekularnych, wiązań walencyjnych, teoria pola krystalicznego to główne zagadnienia, które pozwalają nam wyjaśnić cechy strukturalne i właściwości substancji nieorganicznych.

Termodynamika chemiczna i kinetyka, odpowiadając na pytania dotyczące zmian energii układu, opisu konfiguracji elektronów jonów i atomów, ich przekształcania w złożone substancje oparte na teorii nadprzewodnictwa, dały początek nowej sekcji - chemii materiałów półprzewodnikowych.

Zastosowany charakter

Chemia nieorganiczna dla manekinów wiąże się z wykorzystaniem zagadnień teoretycznych w przemyśle. Ta sekcja chemii stała się podstawą dla różnych gałęzi przemysłu związanych z produkcją amoniaku, kwasu siarkowego, dwutlenku węgla, nawozów mineralnych, metali i stopów. Za pomocą metod chemicznych w inżynierii otrzymuje się stopy o pożądanych właściwościach i właściwościach.

Przedmiot i zadania

Co studiuje chemię? To jest nauka o substancjach, ich przemianach i zastosowaniach. W tym przedziale czasowym istnieją wiarygodne informacje o istnieniu około stu tysięcy różnych związków nieorganicznych. Podczas przemian chemicznych zachodzi zmiana w składzie cząsteczek, powstają substancje o nowych właściwościach.

Jeśli uczysz się chemii nieorganicznej od podstaw, musisz najpierw zapoznać się z jej działami teoretycznymi, a dopiero potem możesz zacząć praktyczne wykorzystanie zdobytej wiedzy. Wśród wielu zagadnień poruszanych w tej części chemii należy wymienić teorię atomowo-molekularną.

Cząsteczka w nim jest uważana za najmniejszą cząstkę substancji o jej właściwościach chemicznych. Jest podzielna na atomy, które są najmniejszymi cząstkami materii. Cząsteczki i atomy są w ciągłym ruchu, charakteryzują się elektrostatycznymi siłami odpychania i przyciągania.

Chemia nieorganiczna od podstaw powinna opierać się na definicji pierwiastka chemicznego. Pod nim zwyczajowo należy rozumieć typ atomów o określonym ładunku jądrowym, strukturę powłok elektronowych. W zależności od struktury są w stanie wejść w różne interakcje, tworząc substancje. Kochanie cząsteczki jest układem elektrycznie neutralnym, to znaczy podlega w pełni prawom istniejącym w mikrosystemach.

Dla każdego elementu istniejącego w przyrodzie można określić liczbę protonów, elektronów, neutronów. Jako przykład podajemy sód. Liczba protonów w jądrze odpowiada liczbie porządkowej, tj. 11 i jest równa liczbie elektronów. Aby obliczyć liczbę neutronów, konieczne jest odjęcie jej liczby atomowej od względnej masy atomowej sodu (23), otrzymamy 12. Dla niektórych pierwiastków zidentyfikowano izotopy, które różnią się liczbą neutronów w jądrze atomowym.

Formułowanie wzorów walencyjnych

Co jeszcze charakteryzuje chemia nieorganiczna? Tematy poruszone w tej sekcji implikują formułowanie wzorów substancji, przeprowadzanie obliczeń ilościowych.

Na początek przeanalizujmy cechy formułowania walencyjnych wzorów. W zależności od tego, jakie elementy zostaną zawarte w składzie substancji, istnieją pewne zasady określania wartościowości. Zacznijmy od przygotowania związków binarnych. Problem ten poruszany jest w szkolnym kursie chemii nieorganicznej.

W przypadku metali znajdujących się w głównych podgrupach układu okresowego, wskaźnik wartościowości odpowiada numerowi grupy, jest wartością stałą. Metale w podgrupach wtórnych mogą wykazywać różne wartościowości.

Istnieją pewne cechy określające wartościowość niemetali. Jeśli w związku znajduje się na końcu formuły, to wykazuje niższą wartościowość. Podczas obliczania numer grupy, w której znajduje się ten element, jest odejmowany od ośmiu. Na przykład w tlenkach tlen wykazuje wartość 2.

Jeśli niemetal znajduje się na początku formuły, demonstruje maksymalną wartościowość równą numerowi swojej grupy.

Jak zrobić formułę substancji? Istnieje pewien algorytm, który mają nawet dzieci w wieku szkolnym. Najpierw musisz zapisać znaki elementów, o których mowa w nazwie związku. Element wskazany jako ostatni w nazwie jest umieszczany jako pierwszy w formule. Następnie nad każdym z nich ustaw, używając reguł, indeks walencji. Pomiędzy wartościami określ najmniejszą całkowitą wielokrotność. Kiedy jest podzielony na wartościowości, pobierz indeksy, znajdujące się pod znakami elementów.

Podajmy przykład wariantu preparatu tlenku węgla (4). Najpierw umieszczamy szereg znaków węgla i tlenu, które są częścią tego związku nieorganicznego, uzyskujemy CO. Ponieważ pierwszy element ma zmienną wartościowość, jest pokazany w nawiasach, w tlenie uznawany jest za odejmowany od ośmiu do sześciu (numer grupy), dwa są otrzymywane. Ostateczna formuła proponowanego tlenku będzie miała postać CO2.

Spośród wielu terminów naukowych stosowanych w chemii nieorganicznej szczególne znaczenie ma alotropia. Wyjaśnia istnienie kilku prostych substancji w oparciu o jeden pierwiastek chemiczny, różniących się właściwościami i strukturą.

Klasy substancji nieorganicznych

Istnieją cztery główne klasy substancji nieorganicznych, które zasługują na szczegółowe rozważenie. Zacznijmy od krótkiego opisu tlenków. Klasa ta zakłada związki binarne, w których tlen jest koniecznie obecny. W zależności od tego, który element rozpoczyna formułę, istnieje podział na trzy grupy: podstawową, kwasową, amfoteryczną.

Metale o wartościowości wyższej niż cztery, a także wszystkie niemetale, tworzą tlenki kwasów z tlenem. Wśród ich podstawowych właściwości chemicznych, możemy zauważyć zdolność oddziaływania z wodą (wyjątkiem jest krzemionka), reakcje z podstawowymi tlenkami, alkaliami.

Metale, których wartościowości nie przekraczają dwóch, tworzą podstawowe tlenki. Wśród głównych właściwości chemicznych tego podgatunku należy wybrać tworzenie się alkaliów za pomocą wody, soli z kwasowymi tlenkami i kwasami.

Metale przejściowe (cynk, beryl, aluminium) charakteryzują się powstawaniem związków amfoterycznych. Ich główną różnicą jest dwoistość właściwości: reakcje z alkaliami i kwasami.

Tereny nazywane są skalą klasa związków nieorganicznych o podobnej strukturze i właściwościach. Cząsteczki takich związków zawierają jedną lub kilka grup hydroksylowych. Sam termin został zastosowany do tych substancji, które tworzą sole w wyniku interakcji. Alkalia to zasady o środowisku alkalicznym. Należą do nich wodorotlenki pierwszej i drugiej grupy głównych podgrup układu okresowego.

Teoretycznie dysocjacja elektrolityczna zasadami są związki, które mogą dysocjować w roztworze wodnym na jony wodorotlenowe i kationy metali. W przypadku metali o zmiennej wartościowości należy podać nazwę związku.

Teoria protonów Brønsteda wyjaśniła główną różnicę między zasadami a kwasami. Zgodnie z tą teorią kwas jest substancją zdolną do uwalniania protonów. Podstawą jest związek, który akceptuje te protony. Kwas i baza, które uczestniczą w wymianie, tworzą parę kwasowo-zasadową.

Spośród właściwości charakterystycznych dla alkaliów, odnotowujemy ich reakcje z kwasowymi i amfoteryczne tlenki, oraz możliwość wymiany jonów z kwasami i solami. Nierozpuszczalne zasady, które są słabymi elektrolitami, mogą ulec rozkładowi po ogrzaniu do tlenku odpowiedniego metalu i wody.

W chemii nieorganicznej kwasy zajmują szczególne miejsce. Zazwyczaj klasyfikuje się je w związki jednozasadowe, dwuzasadowe, trójzasadowe, biorąc pod uwagę liczbę protonów wodoru w cząsteczce. Silne kwasy (azotowy, siarkowy) są w stanie przepuszczać metale z ósmej grupy, ale bardzo dobrze reagują z metalami o niskiej aktywności, tworząc sól, wodę, a także związek gazowy (z wyjątkiem złota i platyny).

Wszystkie roztwory kwasów łatwo reagują z aktywnymi metalami, które znajdują się w elektrochemicznej serii Beketova na wodór. Ponadto ta klasa charakteryzuje się reakcją z tlenkami i wodorotlenkami, różnymi solami.

Sole to duża klasa substancji nieorganicznych o szczególnym znaczeniu dla praktycznego zastosowania. W zależności od ich składu istnieje kilka różnych typów. W składzie substancji średnich (normalnych) są tylko kationy metali i aniony z pozostałościami kwasowymi. Takie sole są uważane za najbardziej powszechne w przyrodzie. W życiu codziennym używa się na przykład chlorek sodu (chlorek sodu).

W kwasowych solach, oprócz metalu i kwasowej pozostałości, występują kationy wodoru. Na przykład wodorowęglan sodu (soda oczyszczona) jest popularnym związkiem w przemyśle cukierniczym. Jony wodorotlenowe występują w głównych solach zamiast w kationach wodorowych. Sole podwójne są integralną częścią wielu naturalnych minerałów. Tak więc chlorek sodu, potas (sylwinit) znajduje się w skorupie ziemskiej. Ten związek jest stosowany w przemyśle do izolacji metali alkalicznych.

W chemii nieorganicznej istnieje specjalna sekcja zajmująca się badaniem złożonych soli. Związki te aktywnie uczestniczą w procesach metabolicznych zachodzących w żywych organizmach.

Termochemia

Ta sekcja zakłada uwzględnienie wszystkich przekształceń chemicznych z punktu widzenia utraty lub pozyskiwania energii. Hess był w stanie ustalić związek między entalpią, entropią i wyprowadzić prawo wyjaśniające zmianę temperatury dla każdej reakcji. Efekt termiczny, który charakteryzuje ilość energii uwolnionej lub wchłoniętej w danej reakcji, określa się jako różnicę między sumą entalpii produktów reakcji i substancji wyjściowych, biorąc pod uwagę współczynniki stereochemiczne. Prawo Hessa jest fundamentalne w termochemii i pozwala na obliczenia ilościowe dla każdej transformacji chemicznej.

Chemia koloidów

Dopiero w XX wieku ta sekcja chemii stała się odrębną nauką, zajmującą się różnymi płynnymi, stałymi, gazowymi układami. Zawiesiny, zawiesiny, emulsje, różniące się rozmiarem cząstek, parametrami chemicznymi, są szczegółowo badane w chemii koloidalnej. Wyniki licznych badań są aktywnie wdrażane w przemyśle farmaceutycznym, medycznym i chemicznym, umożliwiają naukowcom i inżynierom syntezę substancji o pożądanych właściwościach chemicznych i fizycznych.

Wniosek

Chemia nieorganiczna jest obecnie jedną z największych sekcji chemii, zawiera ogromną liczbę zagadnień teoretycznych i praktycznych, pozwalających uzyskać pojęcie o składzie substancji, ich właściwościach fizycznych, przemianach chemicznych, głównych gałęziach zastosowania. Jeśli posiadasz podstawowe pojęcia, prawa, możesz wymyślić równania reakcji chemicznych, przeprowadzić przy użyciu różnych obliczeń matematycznych. Wszystkie części chemii nieorganicznej związane z kompilacją wzorów, zapisywanie równań reakcji, rozwiązanie problemów dla rozwiązań są oferowane dzieciom na egzaminie końcowym.