Az iskolai kémiatanfolyam a 8. osztályban kezdődik a tudomány általános alapjainak tanulmányozásával: ismertetjük az atomok közötti kötések lehetséges típusait, a kristályrácsok típusait és a leggyakoribb reakciómechanizmusokat. Ez lesz az alapja egy fontos, de specifikusabb szakasz – a szervetlen anyagok – tanulmányozásának.
Mi ez
A szervetlen kémia olyan tudomány, amely a periódusos rendszer összes elemének szerkezeti elveit, alapvető tulajdonságait és reakcióképességét veszi figyelembe. A szervetlenségben fontos szerepet játszik a periódusos törvény, amely egyszerűsíti az anyagok szisztematikus osztályozását tömegük, számuk és típusuk megváltoztatásával.
A kurzus kiterjed a táblázat elemeinek kölcsönhatása során keletkező vegyületekre is (az egyetlen kivétel a szénhidrogének területe, amivel a szerves anyagok fejezetei foglalkoznak). A szervetlen kémia feladatai lehetővé teszik a gyakorlatban megszerzett elméleti ismeretek kidolgozását.
Tudomány a történelembenszempont
A "szervetlen" elnevezés annak az elképzelésnek megfelelően jött létre, hogy a kémiai ismeretek egy részét takarja, amely nem kapcsolódik a biológiai szervezetek tevékenységéhez.
Idővel bebizonyosodott, hogy a szerves világ nagy része képes "élettelen" vegyületeket előállítani, és bármilyen típusú szénhidrogént szintetizálnak a laboratóriumban. Wehler német tudós tehát képes volt karbamidot szintetizálni az ammónium-cianátból, amely egy só az elemek kémiájában.
A nómenklatúrával és a kutatástípusok osztályozásával való összetévesztés elkerülése érdekében mindkét tudományban az iskolai és egyetemi kurzusok programja az általános kémia után a szervetlen anyagok tanulmányozását tartalmazza, mint alapvető tudományágat. A tudományos világ hasonló sorrendet tart fenn.
Szervetlen anyagok osztályai
A kémia biztosítja az anyag olyan bemutatását, amelyben a szervetlen anyagok bevezető fejezetei az elemek periódusos törvényét veszik figyelembe. Ez egy speciális típusú besorolás, amely azon a feltételezésen alapul, hogy az atommagok atomi töltései befolyásolják az anyagok tulajdonságait, és ezek a paraméterek ciklikusan változnak. Kezdetben a táblázat az elemek atomtömegének növekedését tükrözi, de hamarosan ezt a sorozatot elvetették, mert nem következetes volt abban a tekintetben, hogy a szervetlen anyagok ezt a kérdést megkövetelik.
A kémia a periódusos rendszeren kívül körülbelül száz ábra, klaszter és diagram jelenlétére utal, amelyek tükrözik a tulajdonságok periodicitását.
Jelenleg az ilyen mérlegelés konszolidált változatafogalmak, mint a szervetlen kémia osztályai. A táblázat oszlopai a fizikai és kémiai tulajdonságoktól függő elemeket jelölik, a sorokban - egymáshoz hasonló időszakokat.
Egyszerű anyagok szervetlen anyagokban
Egy jel a periódusos rendszerben és egy egyszerű anyag szabad állapotban legtöbbször különböző dolgok. Az első esetben csak egy bizonyos típusú atom tükröződik, a másodikban a részecskék kapcsolatának típusa és kölcsönös befolyásuk stabil formában.
Az egyszerű anyagok kémiai kötése határozza meg családokra való felosztásukat. Így az atomcsoportok két nagy típusát lehet megkülönböztetni - a fémeket és a nemfémeket. Az első család 96 elemet tartalmaz a 118 vizsgált elemből.
Fémek
A fém típus azt jelenti, hogy a részecskék között azonos nevű kapcsolat van. A kölcsönhatás alapja a rács elektronjainak szocializációja, amelyre jellemző az irányítatlanság és a telítetlenség. Ezért a fémek jól vezetik a hőt és töltenek, fémes csillogással, alakíthatósággal és hajlékonysággal rendelkeznek.
Hagyományosan a fémek a periódusos rendszer bal oldalán vannak, amikor a bórtól az asztatinig húzunk egy egyenest. Az ehhez a vonalhoz közeli elemek leggyakrabban határjellegűek, és kettős tulajdonságokat mutatnak (például germánium).
A fémek többnyire bázikus vegyületeket képeznek. Az ilyen anyagok oxidációs foka általában nem haladja meg a kettőt. Egy csoportban a fémesség növekszik, míg egy periódusban csökken. Például a radioaktív francium több bázikus tulajdonságot mutat, mint a nátriumA halogéncsaládban a jódnak még fémes fénye is van.
Egyébként a helyzet a periódusban van - inert gázok teszik teljessé az alszinteket, előtte ellentétes tulajdonságú anyagok vannak. A periódusos rendszer vízszintes terében az elemek megnyilvánuló reaktivitása bázikustól amfoteren át savassá változik. A fémek jó redukálószerek (a kötések kialakulásakor elektronokat fogadnak el).
Nemfémek
Ez az atomtípus a szervetlen kémia főbb osztályaiba tartozik. A nemfémek a periódusos rendszer jobb oldalát foglalják el, jellemzően savas tulajdonságokat mutatva. Leggyakrabban ezek az elemek egymással vegyületek formájában fordulnak elő (például borátok, szulfátok, víz). Szabad molekuláris állapotban a kén, oxigén és nitrogén létezése ismert. Számos kétatomos nemfémes gáz is létezik – a fenti kettőn kívül ezek közé tartozik a hidrogén, a fluor, a bróm, a klór és a jód.
Ezek a leggyakoribb anyagok a Földön – különösen gyakori a szilícium, a hidrogén, az oxigén és a szén. A jód, a szelén és az arzén nagyon ritka (ide tartoznak a radioaktív és instabil konfigurációk is, amelyek a táblázat utolsó szakaszaiban találhatók).
A vegyületekben a nemfémek túlnyomórészt savakként viselkednek. Erőteljes oxidálószerek, mivel további számú elektront tudnak csatolni a szint teljesítéséhez.
Komplex anyagok szervetlen anyagokban
Azon anyagokon kívül, amelyeket egy atomcsoport képvisel,különbséget tesznek a több különböző konfigurációt tartalmazó vegyületek között. Az ilyen anyagok lehetnek binárisak (két különböző részecskéből állnak), három-, négyelemesek és így tovább.
Kételemes anyagok
A kémia különös jelentőséget tulajdonít a molekulákban lévő kötések binárisságának. A szervetlen vegyületek osztályait az atomok között kialakuló kötés szempontjából is figyelembe vesszük. Lehet ionos, fémes, kovalens (poláris vagy nem poláris) vagy vegyes. Az ilyen anyagok jellemzően egyértelműen bázikus (fém jelenlétében), amforteres (kettős – különösen az alumíniumra jellemző) vagy savas (ha van +4 vagy annál magasabb oxidációs állapotú elem) tulajdonságokat mutatnak.
Háromelemes társulások
A szervetlen kémia témakörei az atomok ilyen típusú összeolvadásának megfontolását teszik lehetővé. A kettőnél több atomcsoportból álló vegyületek (leggyakrabban a szervetlenek háromelemes csoportokkal foglalkoznak) általában olyan komponensek részvételével jönnek létre, amelyek fizikai-kémiai paramétereiben jelentősen különböznek egymástól.
A kötések lehetséges típusai a kovalens, ionos és vegyes kötések. Jellemzően a háromelemes anyagok viselkedésükben hasonlítanak a binárisakéhoz, mivel az atomközi kölcsönhatás egyik ereje sokkal erősebb, mint a másik: a gyenge másodlagosan képződik, és az oldatban gyorsabban disszociál.
Szervetlen kémia osztályai
A szervetlen tanfolyamon vizsgált anyagok túlnyomó többsége egyszerű osztályozással figyelembe vehető összetételüktől függőentulajdonságait. Tehát hidroxidok, savak, oxidok és sók különböztethetők meg. Kapcsolatuk mérlegelését jobb az oxidált formák fogalmának megismerésével kezdeni, amelyben szinte bármilyen szervetlen anyag megjelenhet. Az ilyen vegyületek kémiáját az oxidokról szóló fejezetekben tárgyaljuk.
oxidok
Az oxid bármely kémiai elem olyan vegyülete, amelynek oxigén oxidációs állapota -2 (peroxidokban -1). A kötés kialakulása az elektronok visszarúgása és kapcsolódása miatt következik be az O2 redukciójával (amikor az oxigén a legelektronegatívabb elem).
A második atomcsoporttól függően savas, amfoter és bázikus tulajdonságokat is mutathat. Ha fémről van szó, akkor az oxidban nem haladja meg a +2 oxidációs állapotot, ha nem fém - +4-től és afelettitől. A kettős paraméterű mintákban a +3.
érték
Savak szervetlen anyagokban
A savas vegyületek közepes reakciója 7-nél kisebb a hidrogénkationok tartalma miatt, amelyek feloldódhatnak, majd fémionokkal helyettesíthetők. Osztályozásuk szerint összetett anyagok. A legtöbb sav előállítható a megfelelő oxidok vízzel való hígításával, például a SO3.
. kénsav képződésével.
Alapvető szervetlen kémia
Az ilyen típusú vegyületek tulajdonságait az OH hidroxilgyök jelenléte adja, amely a közeg 7 feletti reakcióját adja. Az oldható bázisokat ún.lúgok, ezek a legerősebbek ebben az anyagosztályban a teljes disszociáció (folyadékban ionokká bomlás) miatt. A sók képződésében az OH csoport savas maradékokkal helyettesíthető.
A szervetlen kémia kettős tudomány, amely az anyagokat különböző nézőpontokból írja le. A protolitikus elméletben a bázisokat hidrogénkation-akceptornak tekintik. Ez a megközelítés kibővíti az anyagok ezen osztályának fogalmát, lúgosnak nevezve minden olyan anyagot, amely képes protont fogadni.
Sók
Az ilyen típusú vegyületek bázisok és savak között találhatók, mivel ezek kölcsönhatásának termékei. Így egy fémion (néha ammónium, foszfónium vagy hidroxónium) általában kationként, egy savmaradék pedig anionos anyagként működik. Amikor só képződik, a hidrogént egy másik anyag helyettesíti.
A reagensek számának és egymáshoz viszonyított erősségének arányától függően ésszerű többféle kölcsönhatási terméket figyelembe venni:
- bázikus sókat kapunk, ha a hidroxilcsoportok nincsenek teljesen helyettesítve (az ilyen anyagok reakciókörnyezete lúgos);
- savas sók az ellenkező esetben képződnek - reagáló bázis hiányában a hidrogén részben a vegyületben marad;
- A leghíresebb és legkönnyebben érthető az átlagos (vagy normál) minták – ezek a reagensek teljes semlegesítésének termékei víz és olyan anyag képződésével, amely csak fémkationt vagy annak analógját és savmaradékot tartalmaz..
A szervetlen kémia olyan tudomány, amely magában foglaljaaz egyes osztályok felosztása töredékekre, amelyeket különböző időpontokban vesznek figyelembe: egyesek - korábban, mások - később. Egy alaposabb vizsgálattal további 4 sótípust különböztetnek meg:
- A Double egyetlen aniont tartalmaz két kation jelenlétében. Az ilyen anyagokat általában úgy állítják elő, hogy két sót ugyanazzal a savmaradékkal, de különböző fémekkel kevernek össze.
- A kevert típus az előző ellentéte: alapja egy kation két különböző anionnal.
- Kristályhidrátok – sók, amelyek képletében kristályos állapotban van víz.
- A komplexek olyan anyagok, amelyekben egy kation, anion vagy mindkettő klaszterek formájában van jelen egy alkotó elemmel. Ilyen sókat főként a B alcsoport elemeiből nyerhetünk.
A szervetlen kémia műhelyében szereplő egyéb anyagok, amelyek sókként vagy külön ismeretfejezetként besorolhatók, közé tartoznak a hidridek, nitridek, karbidok és intermetallidok (több fém vegyületei, amelyek nem ötvözetek).
Eredmények
A szervetlen kémia olyan tudomány, amely minden szakembert érdekel ezen a területen, érdeklődési körétől függetlenül. Tartalmazza az iskolában tanult első fejezeteket ebben a témában. A szervetlen kémia tantárgy lehetővé teszi nagy mennyiségű információ közérthető és egyszerű osztályozással történő rendszerezését.
