Co je látka? Struktura a vlastnosti látek
Z fyzikálního kurzu je známo, že atomy chemických prvků mají formu volných částic. Mohou být vzájemně kombinovány různými způsoby typy chemických vazeb. Výsledkem jsou molekuly látek, jednoduché i složité. Tímto způsobem vzniká jedna z forem existence hmoty, která je na světě nejběžnější. V našem článku budeme uvažovat o struktuře a vlastnostech látek a poskytneme příklady různých stavů: pevných, kapalných a plynných.
Obecné charakteristiky sloučenin
Kyslík, který dýchá živé bytosti, diamanty, ukládání uhlí - to jsou příklady jednoduchých látek, jejichž vlastnosti závisí na struktuře jejich molekul. Obsahují atomy pouze jednoho chemického prvku - uhlíku, kyslíku, dusíku. Některé prvky mohou tvořit ne jeden, ale několik jednoduchých látek. Odlišují se od sebe nejen ve vzhledu, ale také ve své vnitřní struktuře, a tedy i ve vlastnostech. Mluvíme o alotropických změnách, na kterých se zabýváme. Oproti nim jsou částice složité sloučeniny, která je jiným názvem látky, sestávají z atomů různých prvků. Voda, sůl, ethylalkohol, škrob - seznam složitých sloučenin, které tvoří předměty hmotného světa, může pokračovat neomezeně.
Alotropie
Jak striktní je grafitové jádro tužky, diamant v rafinovaném rámu a bílý krystalický prášek karbyanu extrahovaný z kráteru Arizona ... Ale všechny tři tyto jednoduché sloučeniny se skládají pouze z atomů uhlíku. Proč se od sebe liší? Co je látka nazvaná chemotorickou alotropickou modifikací? Odpověď nalezneme ve vnitřní struktuře směsi, tj. Ve vlastnostech tvaru krystalové mřížky. V přírodě se alotropie vyskytuje zřídka. Kyslík a ozon jsou dalším příkladem těchto látek. Odlišují se v počtu atomů kyslíku ve složení molekul: v kyslíku jsou dva, tři v ozonu.
Diamant a grafit
Obří molekula, ve které je každý atom uhlíku spojen se čtyřmi dalšími v téže vzdálenosti, je diamant. Kovalentní vazby mezi částicemi je extrémně odolná, krystal dokonale odráží světelné paprsky, a proto je považován za nejdražší šperk. Nevykonává elektrický proud a je vysoce přírodní materiál používaný pro vrtání vrtů a řezání skla. Co je látka - grafit? Jeho tmavě šedé krystaly jsou na dotyk tlusté, měkké a snadno zanechávají značku na papíře. Atomy v molekule jsou uspořádány ve vrstvách. Jedná se o vodiče proudu a používá se v elektrotechnice.
Co je karbin?
Carbin je třetí uhlíková modifikace. V 60. letech 20. století byl získán v laboratoři ruského vědce V. V. Korshaka a poté nalezen v přírodě jako součást meteoritu. Struktura jeho uhlíkových řetězců je lineární, sloučenina má vzhled vlákna, prášku nebo bílých filmů. Carbin má vlastnosti polovodičů, v ideálním případě přežívá v lidském těle. Proto se používá k výrobě umělých protéz kloubů, krevních cév, prvků v oftalmologii, urologii a zubní protetiky.
Stav hmoty
Pokud má sloučenina atomovou strukturu a patří k nekovům, pak její částice jsou spojeny jednou kovalentní vazbou. Z tohoto důvodu jsou takové molekuly diatomické. Jaké jsou následující vzorce: Cl 2 , N 2, O 2 ? Jedná se o molekuly chloru, dusíku, kyslíku. Ve výše uvedeném příkladu jsou látky v plynném stavu a jejich částice se pohybují v různých směrech a interakční síly mezi nimi jsou velmi slabé. Jiný obraz je pozorován, když agregovaná forma sloučeniny je hustá - kondenzovaná. Kapaliny a pevné látky, na rozdíl od plynů, zaujímají určitý objem při konstantní teplotě. Jejich částice se silně přitahují, povaha těchto spojení je elektrická. Zajímavá je struktura sloučenin kovů s řadou specifických vlastností: tepelná vodivost, tvárnost, tvárnost a elektrická vodivost. Co je látka-kov z pohledu jeho struktury? krystalová mřížka? Může být srovnáván s obrovským komplexem atomů obsahujících společné elektrony. Oni se pohybují uvnitř krystalu a tvoří takzvaný elektronový plyn, který je příčinou všech uvedených charakteristik kovů. Takže jsme zjistili, že chemické sloučeniny mají tři stavy agregace: tuhé, kapalné a plynné.
Jak ovlivňuje vnitřní struktura látky své vlastnosti?
Pevná krystalická forma je v přírodě nejčastější. Struktura látky je určena konfigurací krystalové mřížky, která naopak ovlivňuje fyzikální a chemické vlastnosti. Například nejvyšší tvrdost diamantu je způsobena skutečností, že ve svých mřížcích existují atomy, jejichž vzájemné síly jsou poměrně velké. Kovalentní vazby, které takto vznikly, pevně drží částice vedle sebe a zajišťují stabilitu konstrukce. Naproti tomu krystaly jódu se mohou při zahřátí rychle zhoršit. I bez přechodu do kapalné fáze je jod sublimován před vytvořením páry, tj. Sublimátů. Tento jev je vysvětlen zvláštními vlastnostmi vnitřní struktury krystalického jódu. V uzlech své mřížky ve velkých vzdálenostech od sebe jsou molekuly. Pod vlivem vysoké teploty se snadno oddělí od sebe a vytvářejí plynnou fázi. Iontové sloučeniny typ krystalové mřížky jsou vynikající vodiče proudu. Jsou odolné a trvanlivé, mají nabité částice v mřížích - ionty. Elektrostatické přitahovací síly vznikají mezi kationty a anionty, proto jsou krystaly solí dostatečně tvrdé a trvanlivé.
Nomenklatura připojení
Spolu s dobře známými, triviálními, to jest názvy, které jsou již dlouho v každodenním životě zavedeny, například: soda nebo sůl, je spíše rozmanitá vědecká klasifikace chemických sloučenin. Takže v racionální nomenklatuře jsou rozděleny na jednoduché a složité kovy a nekovy. V kategorizátoru IUPAC se věnuje velká pozornost různým skupinám organických sloučenin. Název látky v ní závisí na tom, zda se v molekule vyskytují jednotlivé, dvojité, trojité vazby nebo cykly. Například sloučeniny obsahující sigma vazbu se nazývají alkany a molekuly nenasyceného charakteru se označují jako alkeny nebo alkiny. Vzhledem k tomu, že arzenál nových, syntetických organických sloučenin jsou neustále aktualizovány, jsou klasifikovány podle mezinárodní nomenklatury IUPAC. To zajišťuje zásadu systematické a pomáhá chemikům z celého světa provádět společný výzkum.
V našem článku jsme odpověděli na otázky: co je látka a jak její fyzikální a chemické vlastnosti závisí na její vnitřní struktuře.