A szervetlen kémia az általános kémia része. Szervetlen vegyületek tulajdonságainak, viselkedésének – szerkezetének és más anyagokkal való reakcióképességének – vizsgálatával foglalkozik. Ez az irány az összes anyagot feltárja, kivéve azokat, amelyek szénláncokból épülnek fel (ez utóbbiak a szerves kémia tanulmányozásának tárgyai).
Leírás
A kémia összetett tudomány. Kategóriákra való felosztása pusztán önkényes. Például a szervetlen és szerves kémiát a bioszervetlennek nevezett vegyületek kapcsolják össze. Ezek közé tartozik a hemoglobin, a klorofill, a B-vitamin12 és sok enzim.
Az anyagok vagy folyamatok tanulmányozása során nagyon gyakran figyelembe kell venni a más tudományokkal való különféle kapcsolatokat. Az általános és szervetlen kémia magában foglalja az egyszerű és összetett anyagokat, amelyek száma megközelíti a 400 000-et. Tulajdonságuk vizsgálata gyakran a fizikai kémiai módszerek széles skáláját foglalja magában, mivel egyesíthetik egy tudományra jellemző tulajdonságokat, mint pl.fizika. Az anyagok minőségét a vezetőképesség, a mágneses és optikai aktivitás, a katalizátorok hatása és egyéb "fizikai" tényezők befolyásolják.
A szervetlen vegyületeket általában funkciójuk szerint osztályozzák:
- savak;
- föld;
- oxidok;
- só.
Az oxidokat gyakran fémekre (bázikus oxidokra vagy bázikus anhidridekre) és nemfém-oxidokra (savas oxidokra vagy savas anhidridekre) osztják.
Eredeti
A szervetlen kémia története több korszakra oszlik. A kezdeti szakaszban a tudást véletlenszerű megfigyelések révén halmozták fel. Ősidők óta próbálkoztak nem nemesfémek nemesfémekké alakítására. Az alkimista gondolatot Arisztotelész az elemek átalakíthatóságáról szóló tanán keresztül hirdette.
A tizenötödik század első felében járványok tomboltak. Különösen a lakosság szenvedett himlőtől és pestistől. Aesculapius feltételezte, hogy a betegségeket bizonyos anyagok okozzák, és az ellenük való küzdelmet más anyagok segítségével kell lefolytatni. Ez vezetett az úgynevezett orvosi-kémiai időszak kezdetéhez. Abban az időben a kémia önálló tudomány lett.
Egy új tudomány megjelenése
A reneszánsz idején a kémia egy tisztán gyakorlati területről kezdett „elsajátítani” az elméleti fogalmakat. A tudósok megpróbálták megmagyarázni az anyagokkal kapcsolatos folyamatokat. 1661-ben Robert Boyle bevezeti a „kémiai elem” fogalmát. 1675-ben Nicholas Lemmer szétválasztja a kémiai elemeketnövényekből és állatokból származó ásványi anyagokat, ezáltal előírja a szervetlen vegyületek kémiájának elkülönítését a szerves vegyületektől.
Később a vegyészek megpróbálták megmagyarázni az égés jelenségét. Georg Stahl német tudós megalkotta a flogisztonok elméletét, amely szerint az éghető test elutasítja a flogiszton nem gravitációs részecskéit. 1756-ban Mihail Lomonoszov kísérletileg bebizonyította, hogy bizonyos fémek égése a levegő (oxigén) részecskéihez kapcsolódik. Antoine Lavoisier is cáfolta a flogisztonok elméletét, ő lett a modern égéselmélet megalapítója. Bevezette a "kémiai elemek vegyülete" fogalmát is.
Fejlesztés
A következő időszak John D alton munkásságával kezdődik, és megpróbálja megmagyarázni a kémiai törvényeket az anyagok atomi (mikroszkópos) szintű kölcsönhatásán keresztül. Az első kémiai kongresszus 1860-ban Karlsruhében meghatározta az atom, a vegyérték, az ekvivalens és a molekula fogalmát. A periodikus törvény felfedezésének és a periodikus rendszer létrehozásának köszönhetően Dmitrij Mengyelejev bebizonyította, hogy az atom-molekuláris elmélet nemcsak a kémiai törvényekkel, hanem az elemek fizikai tulajdonságaival is összefügg.
A szervetlen kémia fejlődésének következő szakasza a radioaktív bomlás 1876-os felfedezéséhez és az atom felépítésének 1913-ban történt tisztázásához kapcsolódik. Albrecht Kessel és Gilbert Lewis 1916-os tanulmánya megoldja a kémiai kötések természetének problémáját. Willard Gibbs és Henrik Roszeb heterogén egyensúlyi elmélete alapján Nikolai Kurnakov 1913-ban megalkotta a modern szervetlen kémia egyik fő módszerét.fizikai és kémiai elemzés.
A szervetlen kémia alapjai
A szervetlen vegyületek a természetben ásványi anyagok formájában fordulnak elő. A talaj tartalmazhat vas-szulfidot, például piritet vagy kalcium-szulfátot gipsz formájában. A szervetlen vegyületek biomolekulákként is előfordulnak. Katalizátorként vagy reagensként történő felhasználásra szintetizálják őket. Az első fontos mesterséges szervetlen vegyület az ammónium-nitrát, amelyet a talaj trágyázására használnak.
Sók
Sok szervetlen vegyület kationokból és anionokból álló ionos vegyület. Ezek az úgynevezett sók, amelyek a szervetlen kémia kutatásának tárgyát képezik. Példák az ionos vegyületekre:
- Magnézium-klorid (MgCl2), amely Mg2+ kationokat és Cl- anionokat tartalmaz.
- Nátrium-oxid (Na2O), amely Na+ kationokból és O2- anionokból áll .
Minden sóban az ionok aránya olyan, hogy az elektromos töltések egyensúlyban legyenek, vagyis a vegyület egésze elektromosan semleges. Az ionokat oxidációs állapotukkal és a képződésük egyszerűségével írják le, amely azon elemek ionizációs potenciáljából (kationok) vagy elektronaffinitásából (anionok) következik, amelyekből keletkeznek.
A szervetlen sók közé tartoznak az oxidok, karbonátok, szulfátok és halogenidek. Sok vegyületet magas olvadáspont jellemez. A szervetlen sók általában szilárd kristályos képződmények. Egy másik fontos jellemzőjük azvízben való oldhatóság és könnyű kristályosodás. Egyes sók (pl. NaCl) nagyon jól oldódnak vízben, míg mások (pl. SiO2) szinte oldhatatlanok.
Fémek és ötvözetek
A fémek, például a vas, réz, bronz, sárgaréz, alumínium a periódusos rendszer bal alsó sarkában található kémiai elemek egy csoportját alkotják. Ebbe a csoportba 96 olyan elem tartozik, amelyeket magas hő- és elektromos vezetőképesség jellemez. Széles körben használják a kohászatban. A fémeket feltételesen vas- és színesfémekre, nehéz- és könnyűfémekre lehet osztani. Egyébként a leggyakrabban használt elem a vas, amely a világ termelésének 95%-át teszi ki az összes fémtípus közül.
Az ötvözetek összetett anyagok, amelyeket két vagy több fém folyékony halmazállapotú megolvasztásával és összekeverésével állítanak elő. Alapból állnak (százalékosan domináns elemek: vas, réz, alumínium stb.), kis mennyiségű ötvöző és módosító komponensekkel.
Az emberiség körülbelül 5000 féle ötvözetet használ. Ezek a fő anyagok az építőiparban és az iparban. Egyébként a fémek és a nemfémek között is vannak ötvözetek.
Osztályozás
A szervetlen kémia táblázatában a fémeket több csoportra osztjuk:
- 6 elem a lúgos csoportba tartozik (lítium, kálium, rubídium, nátrium, francium, cézium);
- 4 - alkáliföldfémben (rádium, bárium, stroncium, kalcium);
- 40 - átmenetben (titán, arany, volfrám, réz, mangán,szkandium, vas stb.);
- 15 – lantanidok (lantán, cérium, erbium stb.);
- 15 – aktinidák (urán, aktínium, tórium, fermium stb.);
- 7 – félfémek (arzén, bór, antimon, germánium stb.);
- 7 - könnyűfémek (alumínium, ón, bizmut, ólom stb.).
Nemfémek
A nemfémek lehetnek kémiai elemek és kémiai vegyületek is. Szabad állapotban egyszerű anyagokat képeznek, amelyek nem fémes tulajdonságokkal rendelkeznek. A szervetlen kémiában 22 elemet különböztetnek meg. Ezek a hidrogén, bór, szén, nitrogén, oxigén, fluor, szilícium, foszfor, kén, klór, arzén, szelén stb.
A legjellemzőbb nemfémek a halogének. Fémekkel reagálva olyan vegyületeket képeznek, amelyek kötése főleg ionos, például KCl vagy CaO. Amikor a nemfémek egymással kölcsönhatásba lépnek, kovalens kötésű vegyületeket képezhetnek (Cl3N, ClF, CS2 stb.).
Bázisok és savak
A bázisok összetett anyagok, amelyek közül a legfontosabbak a vízben oldódó hidroxidok. Oldott állapotban fémkationokkal és hidroxid-anionokkal disszociálnak, pH-juk pedig nagyobb, mint 7. A bázisok kémiailag ellentétesnek tekinthetők a savakkal, mert a vizet disszociáló savak addig növelik a hidrogénionok (H3O+) koncentrációját, amíg a bázis le nem redukálódik.
A savak olyan anyagok, amelyek bázisokkal kémiai reakciókban vesznek részt, és elektronokat vesznek el tőlük. A legtöbb gyakorlati jelentőségű sav vízoldható. Oldott állapotban disszociálnak a hidrogénkationokról(Н+) és savas anionok, és pH-értékük kisebb, mint 7.
