Az anyagok kémiai, fizikai tulajdonságai

2024 Szerző: Angel Austin | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 05:29

Ma körülbelül 2,5 millió különféle természetes eredetű és ember által mesterségesen előállított vegyület létezik. Mindegyik nagyon különböző, némelyikük pótolhatatlan résztvevője az élő szervezetekben végbemenő biológiai folyamatoknak. A vegyületeket az anyagok tulajdonságai különböztetik meg egymástól. A jellemzőket és azt, hogy mi mást tesz lehetővé egy adott kémiai molekula azonosítása, a továbbiakban megvizsgáljuk.

Mi az anyag?

Ha meghatározza ezt a fogalmat, rá kell mutatnia a fizikai testekkel való kapcsolatára. Végül is szokás figyelembe venni azt az anyagot, amelyből ezek a testek állnak. Tehát az üveg, a vas, a kén, a fa anyagok. Példákat vég nélkül lehet felhozni. Könnyebb megérteni a következőket: a szóban forgó kifejezés a világon létező molekulák különféle kombinációinak, valamint egyszerű egyatomos részecskékre utal.

Így víz, alkohol, savak, lúgok, fehérjék, szénhidrátok, só, cukor, homok, agyag, gyémánt, gázok és így tovább – ezek mind anyagok. A példák segítségével világosabban megragadhatja ennek a koncepciónak a lényegét.

A fizikai test olyan termék, amelyet a természet vagy az ember hoz létre különféle vegyületek alapján. Például egy üveg olyan test, amelyüvegből készült, a papírlap pedig a test, amely feldolgozott cellulóz vagy fa.

Természetesen minden molekula más. Különbségük alapját a fizikai, érzékszervi és kémiai tulajdonságaik nevezik. Meghatározásuk speciális módszerekkel történik, amelyek mindegyik tudománynak megvan a maga sajátja. Ez lehet matematikai, elemző, kísérleti, műszeres módszer és még sokféle. Például a kémia tudománya minden anyaghoz, pontosabban azonosításához a reagenst használja. A molekula szerkezeti jellemzői és a kémiai tulajdonságok előrejelzése alapján választják ki. Ezután kísérletileg igazolják, jóváhagyják és rögzítik az elméleti alapon.

Az anyagok osztályozása

A vegyületek csoportokra osztása számos különböző tulajdonságon alapulhat. Például az összesített állapot. E tényező szerint mindegyik négyféle lehet:

• plazma;
• gáz;
• folyékony;
• kristályos anyag (szilárd).

Ha egy "mélyebb" tulajdonságot veszünk alapul, akkor minden anyag felosztható:

• szerves - szén- és hidrogénatomok láncain és ciklusain alapul;
• szervetlen – mindenki más.

Az anyagok képleteit tükröző elemi összetétel szerint mindegyik a következő:

• egyszerű - egyfajta kémiai atomból;
• komplex – két vagy több különböző típusú elem.

Viszontegyszerűek fémekre és nemfémekre oszthatók. A vegyületeknek sok osztálya van: sók, bázisok, savak, oxidok, észterek, szénhidrogének, alkoholok, nukleinsavak és így tovább.

Különböző típusú összetett képletek

Mi az összefüggések vizuális, azaz grafikus megjelenítése? Természetesen ezek az anyagok képletei. Különbözőek. Fajtól függően a bennük található információ a molekuláról is eltérő. Tehát vannak ilyen lehetőségek:

1. Empírikus vagy molekuláris. Az anyag mennyiségi és minőségi összetételét tükrözi. Tartalmazza az alkotóelemek szimbólumait és a bal alsó sarkában található indexet, amely az atom mennyiségét mutatja a molekulában. Például N₂O, Na₂SO₄, AL_2(SO4₎3.
2. Elektronikus grafika. Ez a képlet megmutatja a vegyértékelektronok számát a vegyületet alkotó egyes elemekhez. Ezért ennek az opciónak megfelelően már előre megjósolható az anyagok bizonyos kémiai és fizikai tulajdonságai.
3. A szerves kémiában szokás a teljes és a rövidített szerkezeti képleteket használni. Ezek tükrözik az atomok kötési sorrendjét a molekulákban, emellett egyértelműen jelzik az anyag egy adott vegyületosztályhoz való tartozását. Ez pedig lehetővé teszi a molekula adott típusának pontos meghatározását és a rá jellemző összes kölcsönhatás előrejelzését.

Ezért a kémiai szimbolika és a vegyületek helyesen megfogalmazott képlete a legfontosabb része az összes ismert anyaggal végzett munka során. Ezek azok az elméleti alapok, amelyeket tudnod kellminden kémiahallgató.

Fizikai tulajdonságok

Egy nagyon fontos jellemző az anyagok megnyilvánuló fizikai tulajdonságai. Mi tartozik ebbe a csoportba?

1. Összesített állapot különféle feltételek mellett, beleértve a szabványos feltételeket is.
2. Forrás, olvasztás, fagyasztás, párolgási hőmérsékletek.
3. Organleptikus jellemzők: szín, illat, íz.
4. Oldékonyság vízben és más oldószerekben (például szerves).
5. Sűrűség és folyékonyság, viszkozitás.
6. Elektromos és hővezető képesség, hőkapacitás.
7. Elektromos áteresztőképesség.
8. Radioaktivitás.
9. Abszorpció és emisszió.
10. Induktivitás.

Számos mutató is nagyon fontos az anyagok tulajdonságait tükröző teljes listához. Ezek azonban a fizikai és a kémiai között vannak. Ez:

• elektródapotenciál;
• kristályrács típusa;
• elektronegativitás;
• keménység és ridegség;
• hajlékonyság és hajlékonyság;
• volatilitás vagy volatilitás;
• biológiai hatások az élő szervezetekre (mérgező, fullasztó, idegbénító, semleges, jótékony stb.).

Gyakran ezeket a mutatókat pontosan akkor említik, amikor az anyagok kémiai tulajdonságait már közvetlenül figyelembe veszik. Ezeket azonban a fizikai részben is megadhatja, ami nem lesz hiba.

Az anyagok kémiai tulajdonságai

Ebbe a csoportba tartozika vizsgált molekula minden lehetséges kölcsönhatása más egyszerű és összetett anyagokkal. Vagyis ezek közvetlenül kémiai reakciók. Mindegyik csatlakozástípusra szigorúan specifikusak. A közös csoporttulajdonságok azonban az anyagok egész osztályánál megkülönböztethetők.

Például minden sav képes reakcióba lépni fémekkel a fémfeszültségek elektrokémiai sorozatában elfogl alt helyétől függően. Ezenkívül mindegyikre jellemző a lúgokkal való semlegesítési reakció, az oldhatatlan bázisokkal való kölcsönhatás. A tömény kénsav és salétromsav azonban különleges, mivel fémekkel való kölcsönhatásuk termékei eltérnek az osztály többi tagjával való reakciók eredményeként kapott termékektől.

Mindegyik anyagnak sok kémiai tulajdonsága van. Számukat a vegyület aktivitása határozza meg, vagyis az, hogy képesek-e reagálni más komponensekkel. Vannak erősen reaktívak, vannak gyakorlatilag inertek. Ez szigorúan egyéni mutató.

Egyszerű anyagok

Ezek közé tartoznak azok, amelyek azonos típusú, de különböző számú atomokból állnak. Például: S_8, O_2, O_3, Au, N _2, P_4, CL_2, Ar és mások.

Az egyszerű anyagok kémiai tulajdonságai a következőkkel való kölcsönhatásra korlátozódnak:

• fémek;
• nem fémek;
• víz;
• savak;
• lúgok és amfoter hidroxidok;
• szerves vegyületek;
• sók;
• oxidok;
• peroxidok és anhidridek és másokmolekulák.

Ismét fel kell hívni a figyelmet arra, hogy ez az egyes esetek rendkívül sajátos jellemzője. Ezért az egyszerű anyagok fizikai és kémiai tulajdonságait egyenként kell figyelembe venni.

Komplex anyagok

Ebbe a csoportba azok a vegyületek tartoznak, amelyek molekuláit két vagy több különböző kémiai elem alkotja. Mindegyikük száma eltérő lehet. A megértés érdekében álljon itt néhány egyszerű példa:

• H₃PO₄;
• K₃[Fe(CN)₆];
• Cu(OH)₂;
• LiF;
• AL₂O₃ és mások.

Mivel mindegyik különböző anyagosztályba tartozik, lehetetlen megkülönböztetni az összes közös fizikai és kémiai jellemzőt. Ezek sajátos tulajdonságok, sajátosak és minden esetben egyediek.

Szervetlen anyagok

Ma több mint 500 ezer van belőlük. Vannak egyszerűek és összetettek is. Összességében a szervetlen vegyületeknek több fő osztálya különböztethető meg, amelyek minden változatát képviselik.

1. Egyszerű anyagok fémek.
2. oxidok.
3. Egyszerű anyagok, nem fémek.
4. Nemes- vagy inert gázok.
5. Peroxidok.
6. Anhidridek.
7. Illékony hidrogénvegyületek.
8. Hidridek.
9. Sók.
10. Savak.
11. Alapok.
12. Amfoter vegyületek.

Minden osztály bármely képviselője saját fizikai készlettel rendelkezikkémiai tulajdonságai, amelyek lehetővé teszik más vegyületektől való megkülönböztetését és azonosítását.

Szerves anyagok tulajdonságai

Az organikus tudomány a kémia egyik ága, amely a szervetlenektől eltérő vegyületek és tulajdonságaik tanulmányozásával foglalkozik. Szerkezetük szénatomokon alapul, amelyek különböző szerkezetekben egyesülhetnek egymással:

• lineáris és elágazó láncok;
• ciklusok;
• aromás gyűrűk;
• heterociklusok.

Az élő szervezetek éppen ilyen vegyületekből állnak, mert az élet alapja a fehérjék, zsírok és szénhidrátok. Mindegyikük a szerves anyagok képviselői. Ezért tulajdonságaik különlegesek. Mindazonáltal, függetlenül attól, hogy milyen molekuláról beszélünk, a fizikai-kémiai tulajdonságok egy bizonyos halmaza fogja jellemezni, amelyet korábban már említettünk.

Mi az élő anyag?

Az élet az az anyag, amelyből bolygónk teljes biomasszája áll. Vagyis azok az élőlények, amelyek életet alkotnak rajta:

• baktériumok és vírusok;
• egyszerű;
• növények;
• állatok;
• gomba;
• emberek.

Mivel az élőlények összetételében a vegyületek túlnyomó része szerves, éppen ezek tulajdoníthatók az élő anyagok csoportjához. Azonban nem minden. Csak azokat, amelyek nélkül az élő bioszféra képviselőinek létezése lehetetlen. Ezek fehérjék, nukleinsavak, hormonok, vitaminok, zsírok, szénhidrátok, aminosavak és mások. Bevezették az „élő anyag” kifejezéstVernadsky, a bolygó bioszférájáról szóló doktrína megalapítója.

Az élő anyag tulajdonságai:

• energia birtoklása annak átalakításának lehetőségével;
• önszabályozás;
• szabad mozgás;
• generációk váltakozása;
• extrém változatosság.

Kristályok és fémes anyagok

A kristályos minden olyan vegyületre vonatkozik, amely bizonyos típusú térrácsszerkezettel rendelkezik. Vannak atomi, molekuláris vagy fémkristályrácsos vegyületek. Típustól függően a kristályos anyagok tulajdonságai is eltérőek. A tipikus szilárd vegyületek finoman vagy durván diszpergált kristályok formájában a különféle sók.

Léteznek hasonló szerkezetű egyszerű anyagok is, mint például a gyémánt vagy grafit, drágakövek és féldrágakövek, ásványok, kőzetek. Fő tulajdonságaik:

• keménység;
• törékenység;
• átlagos olvadáspont és forráspont.

Azonban, mint mindig, előfordulhat, hogy nem minden tulajdonság felel meg mindenkinek.

Egy anyag fémes tulajdonságait a fémek és ötvözeteik mutatják meg. Számukra a közös jellemzők halmaza különböztethető meg:

• hajlékonyság és hajlékonyság;
• magas forráspont, olvadáspont;
• elektromos és hővezető képesség;
• fémes csillogás.