Неорганска хемија: појам, питања и задаци. Шта проучава неорганска хемија

Курс неорганске хемије садржи многе посебне појмове који су потребни за извођење квантитативних прорачуна. Хајде да детаљно размотримо неке од његових главних делова.

Посебне карактеристике

Неорганска хемија је створена да би се одредиле карактеристике супстанци минералног порекла.

Међу главним деловима ове науке су:

• анализа структуре, физичких и хемијских својстава;
• однос између структуре и реактивности;
• стварање нових метода за синтезу супстанци;
• развој технологија за чишћење смеша;
• методе израде материјала неорганског типа.

Класификација

Неорганска хемија је подељена у неколико секција које се баве проучавањем појединих фрагмената:

• хемијски елементи;
• класе неорганских супстанци;
• полуводичке супстанце;
• одређена (пролазна) једињења.

Интерцоннецтион

Неорганска хемија је повезана са физичком и аналитичком хемијом, која има моћан скуп алата који вам омогућавају да извршите математичке прорачуне. Теоријски материјал који се разматра у овом одељку користи се у радиохемији, геокемији, агрокемији, као иу нуклеарној хемији.

Примењена неорганска хемија повезана је са металургијом, хемијском технологијом, електроником, рударством и прерадом минерала, структурним и грађевинским материјалима, и чишћењем индустријских ефлуената.

Историја развоја

Општа и неорганска хемија еволуирала је заједно са људском цивилизацијом, тако да укључује неколико одвојених одељака. Почетком деветнаестог века Берзелиус је објавио табелу атомских маса. Овај период је био почетак развоја ове науке.

Основа неорганске хемије биле су Авогадро и Гаи-Луссац студије о карактеристикама гасова и течности. Хес је био у стању да извуче математичку везу између количине топлоте и агрегатног стања материје, што је значајно проширило хоризонте неорганске хемије. На пример, појавила се атомско-молекуларна теорија, која је одговорила на многа питања.

Почетком деветнаестог века, Дави је био у стању да се електрохемијски разложи. натријум хидроксиди и калиј, отварајући нове могућности за производњу једноставних супстанци електролизом. Фарадаи, заснован на раду Давија, изведен је из закона о електрокемији.

Од друге половине деветнаестог века, ток неорганске хемије се значајно проширио. Открића Вант-Хофф-а, Аррхениуса, Освалда увела су нове трендове у теорији рјешења. Управо у том периоду формулисан је закон масовног дјеловања, који је омогућио провођење различитих квалитативних и квантитативних прорачуна.

Теорија валенције, коју су створили Вурз и Кекуле, омогућила је да се пронађу одговори на многа питања неорганске хемије везана за постојање различитих облика оксида и хидроксида. Крајем деветнаестог века откривени су нови хемијски елементи: рутенијум, алуминијум, литиј: ванадијум, торијум, лантан итд. То је постало могуће након увођења техника спектралне анализе у праксу. Иновације које су се појавиле у том периоду у науци нису само објасниле хемијске реакције у неорганској хемији, већ су и омогућиле предвиђање својстава добијених производа, њихове области примене.

До краја деветнаестог века било је познато да постоји 63 различита елемента, а информације се појављују о различитим хемијским супстанцама. Али због недостатка њихове потпуне научне класификације, било је могуће нипошто ријешити све задатке у неорганској хемији.

Мендељејев закон

Периодични закон, који је створио Дмитриј Ивановић, постао је основа за систематизацију свих елемената. Захваљујући открићу Мендељејева, хемичари су успјели исправити идеје о атомским масама елемената, предвидјети својства оних твари које још нису откривене. Теорија Мослеиа, Рутхерфорда, Бохра, давала је физичку потврду периодичном закону Мендељејева.

Неорганска и теоријска хемија

Да бисте разумели које студије хемије треба да размотрите основне концепте укључене у овај курс.

Главно теоријско питање проучено у овом одељку је периодични закон Мендељејева. Неорганска хемија у табелама, представљена у школском курсу, уводи младе истраживаче у главне класе неорганских супстанци, њихов међусобни однос. Теорија хемијске везе разматра природу везе, њену дужину, енергију, поларитет. Метода молекуларних орбитала, валентних веза, теорија кристалног поља су главни проблеми који нам омогућавају да објаснимо структурна својства и својства неорганских супстанци.

Хемијска термодинамика и кинетика, одговарајући на питања о промени енергије система, опису електронских конфигурација јона и атома, њиховој трансформацији у комплексне супстанце засноване на теорији суперпроводљивости, довела је до новог дела - хемије полупроводничких материјала.

Примењени карактер

Неорганска хемија за лутке укључује употребу теоријских питања у индустрији. Ова секција хемије постала је основа за разне индустрије које се односе на производњу амонијака, сумпорне киселине, угљен-диоксида, минералних ђубрива, метала и легура. Уз помоћ хемијских метода у инжењерингу добијају се легуре жељених својстава и карактеристика.

Предмет и задаци

Шта студира хемија? То је наука о супстанцама, њиховим трансформацијама и применама. У овом временском интервалу постоје поуздане информације о постојању око сто хиљада различитих неорганских једињења. Током хемијских трансформација долази до промене у саставу молекула, формирају се супстанце са новим својствима.

Ако студирате неорганску хемију од нуле, прво се морате упознати са њеним теоријским одељцима, а тек након тога можете почети практичну употребу стеченог знања. Међу многим питањима која се обрађују у овом дијелу кемијске науке, потребно је споменути атомско-молекуларну теорију.

Молекул у њему се сматра најмањом честицом супстанце са њеним хемијским својствима. Она је дељива на атоме, који су најмање честице материје. Молекули и атоми су у сталном кретању, карактеришу их електростатичке силе одбијања и привлачности.

Неорганска хемија од нуле треба да се заснива на дефиницији хемијског елемента. Под уобичајеним се подразумева тип атома са одређеним нуклеарним набојем, структура електронских љуски. У зависности од структуре, они су у стању да улазе у различите интеракције, формирајући супстанце. Вољети молекул је електрично неутралан систем, тј. Потпуно је подложан свим законима који постоје у микросистемима.

За сваки елемент који постоји у природи, можете одредити број протона, електрона, неутрона. Као пример, дајемо натријум. Број протона у њеном језгру одговара редном броју, тј. 11, и једнак је броју електрона. Да би се израчунао број неутрона, потребно је одузети његов атомски број од релативне атомске масе натријума (23), а за неке елементе идентифицирани су изотопи који се разликују по броју неутрона у атомском језгру.

Формулисање валентних формула

Шта још карактерише неорганска хемија? Теме обухваћене овим одјељком подразумијевају формулацију формула за твари, провођење квантитативних прорачуна.

За почетак, анализирамо карактеристике формулације валентних формула. У зависности од тога који ће елементи бити укључени у састав супстанце, постоје одређена правила за одређивање валенције. Почнимо са припремом бинарних једињења. Ово питање се разматра у школском курсу неорганске хемије.

За метале који се налазе у главним подгрупама периодне табеле, индекс валенције одговара броју групе, је константна вредност. Метали у секундарним подгрупама могу имати различите валенције.

Постоје неке карактеристике у одређивању валенције неметала. Ако се у једињењу налази на крају формуле, онда она показује мању валенцију. При израчунавању, број групе у којој се налази овај елемент се одузима од осам. На пример, у оксидима, кисеоник показује валенцију од два.

Ако се неметал налази на почетку формуле, он показује максималну валенцију једнаку броју њене групе.

Како направити формулу супстанце? Постоји одређени алгоритам који чак и школска дјеца посједују. Прво морате да запишете знаке елемената који се помињу у имену једињења. Елемент који је последњи наведен у имену је први у формули. Затим, преко сваког од њих поставите, користећи правила, индекс валенције. Између вредности одређује се најмањи укупан број. Када се подели на валенције, добијамо индексе, који се налазе испод знакова елемената.

Да наведемо пример варијанте формулације угљен моноксида (4). Прво, постављамо низ знакова угљеника и кисеоника, који су део овог неорганског једињења, добијамо ЦО. Пошто први елемент има променљиву валенцију, он је приказан у заградама, у кисеонику се сматра да је одузето од осам по шест (број групе), два су добијена. Коначна формула предложеног оксида ће бити у облику ЦО ₂ .

Међу многим научним терминима који се користе у неорганској хемији, алотропија је од посебног интереса. Она објашњава постојање неколико једноставних супстанци на основу једног хемијског елемента, које се разликују по својим својствима и структури.

Класе неорганских супстанци

Постоје четири главне класе неорганских супстанци које заслужују детаљно разматрање. Почнимо са кратким описом оксида. Ова класа подразумева бинарна једињења у којима је неопходно присутан кисеоник. У зависности од тога који елемент почиње формулу, постоји њихова подела на три групе: базичне, киселе, амфотерне.

Метали са валенцијом већом од четири, као и сви неметали, формирају киселе оксиде са кисеоником. Међу њиховим основним хемијским својствима, уочавамо способност интеракције са водом (изузетак је силицијум диоксид), реакције са основним оксидима, алкалијама.

Метали чија валенција не прелази два основна оксида. Међу главним хемијским својствима ове подврсте, изаберите формирање алкалија са водом, соли са киселим оксидима и киселинама.

За прелазне метале (цинк, берилијум, алуминијум) карактерише формирање амфотерних једињења. Њихова главна разлика је дуалност својстава: реакције са алкалијама и киселинама.

Основа се зове скала класа неорганских једињења сличне структуре и својстава. Молекули таквих једињења садрже једну или више хидроксилних група. Сам термин је примењен на оне супстанце које формирају соли као резултат интеракције. Алкалије су базе које имају алкално окружење. Они укључују хидроксиде прве и друге групе главних подгрупа периодне табеле.

У теорији електролитичка дисоцијација базе су једињења која могу дисоциирати у воденом раствору у хидроксидне јоне и металне катионе. За метале са варијабилном валенцијом, мора бити назначено у називу једињења.

Брøнстедова теорија протона објаснила је главну разлику између база и киселина. Према овој теорији, киселина је супстанца способна да ослободи протоне. База је једињење које прихвата те протоне. Киселина и база, које учествују у размени, стварају кисело-базни пар.

Од особина карактеристичних за алкалије, уочавамо њихове реакције са киселинама и амфотерни оксиди, и могућност размене јона са киселинама и солима. Нетопљиве базе, које су слаби електролити, могу се разградити када се загреју до оксида одговарајућег метала и воде.

У неорганској хемији посебно место заузимају киселине. Обично се класификују у монобазична, дибазична, трибазична једињења, узимајући у обзир број водоникових протона у молекулу. Јаке киселине (азотне, сумпорне) су способне за пролазак метала осме групе, али веома добро реагују на ниско-активне метале, формирајући со, воду и гасовито једињење (осим злата и платине).

Сви киселински раствори лако реагују са активним металима, који се налазе у електрохемијским серијама Бекетова до водоника. Поред тога, ова класа се карактерише реакцијом са оксидима и хидроксидима, различитим солима.

Соли су велика класа неорганских супстанци од посебног значаја за практичну употребу. У зависности од њиховог састава, постоји неколико различитих типова. У саставу средњих (нормалних) супстанци постоје само метални катиони и аниони киселинског остатка. Такве соли се сматрају најчешћим у природи. У свакодневном животу, на пример, користи се натријум хлорид (натријум хлорид).

У киселим солима, поред остатка метала и киселине, постоје катиони водоника. На пример, натријум бикарбонат (сода за печење) је популарно једињење у кондиторској индустрији. Хидроксидни јони се налазе у главним солима уместо катионима водоника. Двоструке соли су саставни дио многих природних минерала. Дакле, натријум хлорид, калијум (силвините) је у земљиној кори. Ово једињење се користи у индустрији за изолацију алкалних метала.

У неорганској хемији постоји посебан одељак који се бави проучавањем комплексних соли. Ова једињења су активно укључена у метаболичке процесе који се одвијају у живим организмима.

Тхермоцхемистри

Овај одељак претпоставља разматрање свих хемијских трансформација са становишта губитка енергије или аквизиције. Хесс је успио успоставити везу између енталпије, ентропије и извести закон који објашњава промјену температуре за сваку реакцију. Термички ефекат, који карактерише количину енергије која се ослобађа или апсорбује у датој реакцији, одређује се као разлика између сума енталпија производа реакције и почетних супстанци, узимајући у обзир стереохемијске коефицијенте. Хесов закон је фундаментални у термокемији и омогућава квантитативне прорачуне за сваку хемијску трансформацију.

Цоллоид цхемистри

Само у двадесетом веку, овај део хемије је постао посебна наука, која се бавила разним течним, чврстим, гасовитим системима. Суспензије, суспензије, емулзије, које се разликују по величини честица, хемијским параметрима, детаљно су проучаване у колоидној хемији. Резултати бројних студија се активно примењују у фармацеутској, медицинској и хемијској индустрији, омогућавају научницима и инжењерима да синтетишу супстанце са жељеним хемијским и физичким карактеристикама.

Закључак

Неорганска хемија је тренутно један од највећих одељака хемије, садржи огроман број теоријских и практичних питања, омогућавајући да добијемо представу о саставу супстанци, њиховим физичким својствима, хемијским трансформацијама, главним гранама примене. Ако поседујете основне појмове, законе, можете направити једнаџбе хемијских реакција, извршити различите математичке прорачуне користећи их. Деца на завршном испиту нуде све секције неорганске хемије везане за компилацију формула, снимање једначина реакција, решавање проблема за решења.