Anorganická chemie: koncept, otázky a úkoly. Co je studium anorganické chemie

Kurz anorganické chemie obsahuje mnoho zvláštních pojmů nutných k provedení kvantitativních výpočtů. Podívejme se podrobně na některé její hlavní části.

Zvláštní funkce

Anorganická chemie byla vytvořena pro stanovení vlastností látek minerálního původu.

Mezi hlavní části této vědy patří:

• analýza struktury, fyzikální a chemické vlastnosti;
• vztah mezi strukturou a reaktivitou;
• vytvoření nových metod syntézy látek;
• vývoj technologií pro čištění směsí;
• metody výroby materiálů anorganického typu.

Klasifikace

Anorganická chemie je rozdělena do několika částí, které se zabývají zkoumáním některých fragmentů:

• chemické prvky;
• třídy anorganických látek;
• polovodičové látky;
• určité (přechodné) sloučeniny.

Propojení

Anorganická chemie je propojena s fyzikální a analytickou chemii, která má výkonnou sadu nástrojů, která vám umožní provádět matematické výpočty. Teoretický materiál, uvažovaný v této části, se používá v radiochémii, geochemii, agrochemii a také v jaderné chemii.

Aplikovaná anorganická chemie je spojena s metalurgií, chemickou technologií, elektronikou, těžbou a zpracováním nerostů, stavebními a stavebními materiály a čištění průmyslových odpadních vod.

Historie vývoje

Obecná a anorganická chemie se vyvinula společně s lidskou civilizací, proto zahrnuje několik samostatných sekcí. Na začátku devatenáctého století vydal Berzelius stůl atomových mas. Toto období bylo začátkem vývoje této vědy.

Základem anorganické chemie byly studie Avogadro a Gay-Lussac o vlastnostech plynů a kapalin. Hess dokázal odvodit matematickou souvislost mezi množstvím tepla a stavem agregace hmoty, která výrazně rozšířila obzory anorganické chemie. Například se objevila atomová molekulární teorie, která odpověděla na mnoho otázek.

Na začátku devatenáctého století se Davy dokázal elektrochemicky rozložit. hydroxidy sodíku a draslíku, což otevírá nové příležitosti pro výrobu jednoduchých látek elektrolýzou. Faraday, založený na práci Davy, odvodil zákony elektrochemie.

Od druhé poloviny devatenáctého století výrazně vzrostl průběh anorganické chemie. Objevy Vant-Hoff, Arrhenius, Oswald představily nové trendy v teorii řešení. Během tohoto období bylo formulováno právo hromadného jednání, které umožnilo provádět různé kvalitativní a kvantitativní výpočty.

Teorie valence, kterou vytvořili Würz a Kekule, umožnila najít odpovědi na mnoho otázek anorganické chemie související s existencí různých forem oxidů a hydroxidů. Na konci devatenáctého století byly objeveny nové chemické prvky: ruthenium, hliník, lithium: vanadium, thorium, lanthanum atd. To bylo možné po zavedení technik spektrální analýzy do praxe. Inovace, které se v tomto období objevily ve vědě, vysvětlovaly nejen chemické reakce v anorganické chemii, ale také umožnily předvídat vlastnosti získaných produktů a jejich oblast použití.

Koncem devatenáctého století bylo známo, že existují 63 různých prvků a na různých chemických látkách se objevují informace. Ale kvůli nedostatku jejich úplné vědecké klasifikace nebylo možné v žádném případě vyřešit všechny úkoly v anorganické chemii.

Mendeleevův zákon

Periodický zákon, který vytvořil Dmitrij Ivanovič, se stal základem systematizace všech prvků. Díky objevu Mendeleeva se chemikům podařilo napravit představy o atomových hmotách prvků, předpovědět vlastnosti těch látek, které dosud nebyly objeveny. Teorie Mosley, Rutherford, Bohr, dala fyzické zdůvodnění periodického práva Mendelejeva.

Anorganická a teoretická chemie

Abyste pochopili, jaké chemické studie je nutné zvážit základní pojmy obsažené v tomto kurzu.

Hlavním teoretickým tématem v této části je periodický zákon Mendelejeva. Anorganická chemie v tabulkách, prezentovaná v kurzu, zavádí mladé vědce do hlavních tříd anorganických látek, jejich vzájemnou provázanost. Teorie chemické vazby zvažuje povahu vazby, její délku, energii, polaritu. Metoda molekulárních orbitálů, valenčních vazeb, teorie krystalového pole jsou hlavními problémy, které nám umožňují vysvětlit strukturální rysy a vlastnosti anorganických látek.

Chemická termodynamika a kinetika, odpovědi na otázky týkající se změn v energii systému, popis elektronové konfigurace iontů a atomů, jejich transformace na složité látky založené na teorii supravodivosti, vyvolaly novou část - chemii polovodičových materiálů.

Aplikovaný znak

Anorganická chemie pro figuríny zahrnuje použití teoretických otázek v průmyslu. Tato sekce chemie se stala základem pro řadu průmyslových odvětví souvisejících s produkcí amoniaku, kyseliny sírové, oxidu uhličitého, minerálních hnojiv, kovů a slitin. Pomocí chemických metod ve strojírenství získávají slitiny s požadovanými vlastnostmi a vlastnostmi.

Předmět a úkoly

Co je studium chemie? To je věda o látkách, jejich přeměnách a aplikacích. V tomto časovém intervalu existují spolehlivé informace o existenci asi sto tisíc různých anorganických sloučenin. Při chemických přeměnách dochází ke změně složení molekul, vytvářejí se látky s novými vlastnostmi.

Pokud studujete anorganickou chemii od začátku, musíte se nejprve seznámit s jejími teoretickými částmi a teprve poté můžete začít praktické využití poznatků získaných. Mezi mnoha problémy řešenými v této části chemické vědy je třeba zmínit atomovou molekulární teorii.

Molekula v ní je považována za nejmenší částice látky s jejími chemickými vlastnostmi. To je dělitelné pro atomy, které jsou nejmenší částice hmoty. Molekuly a atomy jsou v neustálém pohybu, jsou charakterizovány elektrostatickými silami odpudivosti a přitažlivosti.

Anorganická chemie od nuly by měla vycházet z definice chemického prvku. Pod tím je obvyklé znamenat typ atomů s určitým jaderným nábojem, strukturu elektronových nábojů. V závislosti na struktuře jsou schopni vstupovat do různých interakcí, tvořících látky. Milování molekuly je elektricky neutrální systém, to znamená, že je plně podřízený všem zákonům, které existují v mikrosystémech.

Pro každý prvek, který existuje v přírodě, můžete určit počet protonů, elektronů, neutronů. Jako příklad dáváme sodík. Počet protonů v jádru odpovídá pořadovému číslu, tj. 11, a je rovno počtu elektronů. Pro výpočet počtu neutronů je nutné odečíst atomové číslo od relativní atomové hmotnosti sodíku (23), dostaneme 12. Pro některé prvky byly identifikovány izotopy, které se liší v počtu neutronů v atomovém jádru.

Formulování valenčních vzorců

Co jiného charakterizuje anorganická chemie? Témata obsažená v této části zahrnují formulaci látek, provádění kvantitativních výpočtů.

Začněme, analyzujme vlastnosti formulace valenčních vzorců. V závislosti na tom, jaké prvky budou zahrnuty do složení látky, existují určitá pravidla pro určení valence. Začněme přípravou binárních sloučenin. Tento problém je řešen v kurzu anorganické chemie.

U kovů umístěných v hlavních podskupinách periodické tabulky odpovídá index valence číslu skupiny, je konstantní hodnotou. Kovy v sekundárních podskupinách mohou vykazovat různé valence.

Existují některé vlastnosti při určování valence nekovů. Je-li ve sloučenině umístěn na konci vzorce, vykazuje nižší valence. Při výpočtu se odečte číslo skupiny, ve které je tento prvek umístěn, od osmi. Například, v kyslích, kyslík vykazuje valence dvou.

Pokud je nekovová položka umístěna na začátku vzorce, demonstruje maximální valence rovnající se počtu jejích skupin.

Jak vytvořit vzorec látky? Existuje určitý algoritmus, který dokonce mají i školní děti. Nejprve musíte zapsat značky prvků uvedených v názvu směsi. Prvek, který je uveden poslední v názvu, je umístěn nejprve ve vzorci. Dále, nad každým z nich nastaví, pomocí pravidel, valence index. Mezi hodnotami se stanoví nejmenší celkový násobek. Když je rozdělena do valencí, získáte indexy umístěné pod značkami prvků.

Uveďme příklad varianty formulace oxidu uhelnatého (4). Nejprve umístíme několik značek uhlíku a kyslíku, které jsou součástí této anorganické sloučeniny, získáme CO. Vzhledem k tomu, že první prvek má proměnnou valenci, je v závorkách uvedeno, že v kyslíku je odečteno od osmi do šesti (číslo skupiny), dva jsou získány. Konečný vzorec navrhovaného oxidu bude ve formě CO ₂ .

Mezi mnoha vědeckými pojmy používanými v anorganické chemii je zvláště zajímavá alotropie. Vysvětluje existenci několika jednoduchých látek založených na jednom chemickém prvku, které se liší jejich vlastnostmi a strukturou.

Třídy anorganických látek

Existují čtyři hlavní třídy anorganických látek, které si zaslouží podrobnou pozornost. Začněme stručným popisem oxidů. Tato třída předpokládá binární sloučeniny, ve kterých je nutně přítomen kyslík. V závislosti na tom, který prvek začíná vzorec, je rozdělení na tři skupiny: základní, kyselé, amfoterní.

Kovy s valencí větší než čtyři, stejně jako všechny nekovy, tvoří oxidy kyselin s kyslíkem. Mezi jejich základní chemické vlastnosti spatřujeme schopnost interakce s vodou (výjimkou je oxid křemičitý), reakce se základními oxidy, zásadami.

Kovy, jejichž síla nepřesahuje dva, tvoří základní oxidy. Mezi hlavní chemické vlastnosti tohoto poddruhu, vyberte tvorbu alkálie s vodou, soli s kyselinami a kyselinami.

U přechodných kovů (zinek, beryllium, hliník) se vyznačuje tvorbou amfoterních sloučenin. Jejich hlavním rozdílem je dualita vlastností: reakce s alkáliemi a kyselinami.

Důvody se nazývají stupnice třída anorganických sloučenin které mají podobnou strukturu a vlastnosti. Molekuly takových sloučenin obsahují jednu nebo několik hydroxylových skupin. Samotný termín byl aplikován na látky, které v důsledku interakce vytvářejí soli. Alkálie jsou baze s alkalickým prostředím. Tito zahrnují hydroxidy první a druhé skupiny hlavních podskupin periodické tabulky.

Teoreticky elektrolytická disociace báze jsou sloučeniny, které se mohou ve vodném roztoku disociovat na hydroxidové ionty a kovové kationty. U kovů s proměnnou valencí musí být uvedeno v názvu sloučeniny.

Brønstedova protonová teorie vysvětlila hlavní rozdíl mezi základy a kyselinami. Podle této teorie je kyselina látka schopná uvolňovat protony. Základem je sloučenina, která přijímá tyto protony. Kyselina a báze, které se podílejí na výměně, vytvářejí páru kyselých bází.

Z vlastností, které jsou charakteristické pro alkálie, zaznamenáváme jejich reakce s kyselými a amfoterní oxidy, a možnost výměny iontů kyselinami a solemi. Nerozpustné báze, které jsou slabými elektrolyty, se mohou při zahřátí na oxid odpovídajícího kovu a vody rozložit.

V anorganické chemii zaujímají kyseliny zvláštní místo. Obvykle se dělí na monobázické, dvoubázové, tribázické sloučeniny s přihlédnutím k počtu protonů vodíku v molekule. Silné kyseliny (dusičná, sírová) jsou schopné přecházet kovy osmé skupiny, ale velmi dobře reagují s nízkými aktivními kovy, tvořícími sůl, vodu a také plynnou sloučeninu (s výjimkou zlata a platiny).

Všechny kyselé roztoky snadno reagují s aktivními kovy, které se nacházejí v elektrochemické řadě Beketov na vodík. Kromě toho se tato třída vyznačuje reakcí s oxidy a hydroxidy, různými solemi.

Soli jsou velká třída anorganických látek, která jsou pro praktické použití zvláště důležitá. V závislosti na jejich složení existuje několik různých typů. Ve složení středních (normálních) látek existují pouze kovové kationty a anionty kyselých zbytků. Takové soli jsou považovány za nejběžnější. V každodenním životě se například používá chlorid sodný (chlorid sodný).

V kyselých solích jsou navíc k kovu a kyselým zbytkům přítomny kationty vodíku. Například hydrogenuhličitan sodný (soda do pečiva) je oblíbenou složkou v cukrářském průmyslu. Hydroxidové ionty se nacházejí v hlavních solích namísto vodíkových kationtů. Dvojité soli jsou nedílnou součástí mnoha přírodních minerálů. Takže chlorid sodný, draslík (sylvinit) je v zemské kůře. Tato sloučenina se používá v průmyslu pro izolaci alkalických kovů.

V anorganické chemii je věnována zvláštní studie komplexních solí. Tyto sloučeniny se aktivně podílejí na metabolických procesech vyskytujících se v živých organizmech.

Termochemie

Tato část předpokládá zohlednění všech chemických změn z hlediska ztrát nebo získání energie. Hess dokázal vytvořit vztah mezi entalpií, entropií a odvodit zákon vysvětlující změnu teploty pro jakoukoliv reakci. Tepelný účinek, který charakterizuje množství energie uvolněné nebo absorbované v dané reakci, se stanoví jako rozdíl mezi součtem entalpií reakčních produktů a výchozími látkami, přičemž se berou v úvahu stereochemické koeficienty. Hessův zákon je základem termochemie a umožňuje kvantitativní výpočty pro každou chemickou transformaci.

Koloidní chemie

Teprve ve dvacátém století se tato sekce chemie stala samostatnou vědou, která se zabývala řadou kapalných, pevných a plynných systémů. Suspenze, suspenze, emulze, které se liší velikostí částic, chemickými parametry, jsou podrobně studovány v koloidní chemii. Výsledky mnoha studií se aktivně provádějí ve farmaceutickém, lékařském a chemickém průmyslu, umožňují vědcům a inženýrům syntetizovat látky s požadovanými chemickými a fyzikálními vlastnostmi.

Závěr

Anorganická chemie je v současnosti jednou z největších částí chemie, obsahuje obrovské množství teoretických i praktických otázek, které umožňují získat představu o složení látek, jejich fyzikálních vlastnostech, chemických přeměnách, hlavních odvětvích aplikace. Pokud vlastníte základní pojmy, zákony, můžete vytvořit rovnice chemických reakcí a provádět různé matematické výpočty s nimi. Veškeré úseky anorganické chemie související se sestavením vzorců, záznamem reakčních rovnic, řešením problémů řešení jsou nabízeny dětem na závěrečné zkoušce.