Kurs chemii w szkołach rozpoczyna się w 8 klasie nauką ogólnych podstaw nauki: opisane są możliwe rodzaje wiązań między atomami, rodzaje sieci krystalicznych i najczęstsze mechanizmy reakcji. Staje się to podstawą do badania ważnej, ale bardziej szczegółowej sekcji - materiałów nieorganicznych.
Co to jest
Chemia nieorganiczna to nauka, która uwzględnia zasady budowy, podstawowe właściwości i reaktywność wszystkich elementów układu okresowego. Ważną rolę w nieorganicznym odgrywa Prawo Okresowe, które usprawnia systematyczną klasyfikację substancji poprzez zmianę ich masy, liczby i rodzaju.
Kurs obejmuje również związki powstające podczas interakcji elementów tabeli (jedynym wyjątkiem jest obszar węglowodorów, który jest omówiony w rozdziałach o organicznych). Zadania z chemii nieorganicznej pozwalają przepracować wiedzę teoretyczną zdobytą w praktyce.
Nauka w historiiaspekt
Nazwa „nieorganiczna” powstała zgodnie z ideą, że obejmuje ona część wiedzy chemicznej, która nie jest związana z działalnością organizmów biologicznych.
Z biegiem czasu udowodniono, że większość organicznego świata może wytwarzać „nieożywione” związki, a wszelkie węglowodory są syntetyzowane w laboratorium. Tak więc z cyjanianu amonu, który jest solą w chemii pierwiastków, niemiecki naukowiec Wehler był w stanie zsyntetyzować mocznik.
Aby uniknąć zamieszania z nomenklaturą i klasyfikacją rodzajów badań w obu naukach, program kursów szkolnych i uniwersyteckich, zgodnie z chemią ogólną, obejmuje badanie substancji nieorganicznych jako podstawowej dyscypliny. Świat nauki zachowuje podobną sekwencję.
Klasy substancji nieorganicznych
Chemia zapewnia taką prezentację materiału, w której wprowadzające rozdziały materiałów nieorganicznych rozważają Prawo Okresowości Pierwiastków. Jest to klasyfikacja szczególnego typu, która opiera się na założeniu, że ładunki atomowe jąder wpływają na właściwości substancji, a parametry te zmieniają się cyklicznie. Początkowo tablica była budowana jako odzwierciedlenie przyrostu mas atomowych pierwiastków, jednak wkrótce kolejność ta została odrzucona ze względu na jej niespójność w aspekcie, w jakim substancje nieorganiczne wymagają rozważenia tego zagadnienia.
Chemia, oprócz układu okresowego, sugeruje obecność około stu cyfr, skupisk i diagramów, które odzwierciedlają okresowość właściwości.
Obecnie skonsolidowana wersja rozważania takichpojęcia jako klasy chemii nieorganicznej. Kolumny tabeli wskazują pierwiastki w zależności od właściwości fizykochemicznych, w rzędach - okresy zbliżone do siebie.
Proste substancje w nieorganicznych
Znak w układzie okresowym pierwiastków i prosta substancja w stanie wolnym to najczęściej różne rzeczy. W pierwszym przypadku odbija się tylko określony typ atomów, w drugim - rodzaj połączenia cząstek i ich wzajemne oddziaływanie w postaci stabilnej.
Wiązanie chemiczne w prostych substancjach determinuje ich podział na rodziny. W ten sposób można wyróżnić dwa szerokie typy grup atomów - metale i niemetale. Pierwsza rodzina obejmuje 96 elementów ze 118 zbadanych.
Metale
Typ metalu sugeruje obecność połączenia o tej samej nazwie między cząstkami. Oddziaływanie opiera się na socjalizacji elektronów sieci, która charakteryzuje się niekierunkowością i nienasyceniem. Dlatego metale dobrze przewodzą ciepło i ładunki, mają metaliczny połysk, ciągliwość i ciągliwość.
Konwencjonalnie, metale znajdują się po lewej stronie w układzie okresowym pierwiastków, gdy poprowadzona jest linia prosta od boru do astatu. Pierwiastki znajdujące się blisko tej linii mają najczęściej charakter graniczny i wykazują dwoistość właściwości (np. german).
Metale tworzą głównie związki podstawowe. Stopnie utlenienia takich substancji zwykle nie przekraczają dwóch. W grupie metaliczność wzrasta, podczas gdy z czasem maleje. Na przykład radioaktywny fran wykazuje bardziej podstawowe właściwości niż sód, a inW rodzinie halogenów jod ma nawet metaliczny połysk.
W przeciwnym razie sytuacja jest w okresie - gazy obojętne uzupełniają podpoziomy, przed którymi znajdują się substancje o przeciwnych właściwościach. W poziomej przestrzeni układu okresowego pierwiastków manifestowana reaktywność pierwiastków zmienia się od zasadowej poprzez amfoteryczne do kwaśnych. Metale są dobrymi środkami redukującymi (akceptują elektrony podczas tworzenia wiązań).
Niemetale
Ten typ atomów należy do głównych klas chemii nieorganicznej. Niemetale zajmują prawą stronę układu okresowego, wykazując właściwości typowo kwasowe. Najczęściej pierwiastki te występują ze sobą w postaci związków (np. borany, siarczany, woda). W stanie wolnej molekuły znane jest istnienie siarki, tlenu i azotu. Istnieje również kilka dwuatomowych gazów niemetalicznych - oprócz dwóch powyższych, są to wodór, fluor, brom, chlor i jod.
Są to najpowszechniejsze substancje na ziemi – szczególnie powszechne są krzem, wodór, tlen i węgiel. Jod, selen i arsen są bardzo rzadkie (dotyczy to również konfiguracji radioaktywnych i niestabilnych, które znajdują się w ostatnich okresach tabeli).
W związkach niemetale zachowują się głównie jak kwasy. Są silnymi utleniaczami ze względu na możliwość dołączenia dodatkowej liczby elektronów w celu ukończenia poziomu.
Złożone substancje w nieorganicznych
Oprócz substancji reprezentowanych przez jedną grupę atomów,rozróżnia się związki zawierające kilka różnych konfiguracji. Takie substancje mogą być binarne (składające się z dwóch różnych cząstek), trzy-, czteroelementowe i tak dalej.
Substancje dwuskładnikowe
Chemia przywiązuje szczególną wagę do binarności wiązań w cząsteczkach. Klasy związków nieorganicznych są również rozpatrywane z punktu widzenia wiązania utworzonego między atomami. Może być jonowy, metaliczny, kowalencyjny (polarny lub niepolarny) lub mieszany. Zazwyczaj takie substancje wyraźnie wykazują właściwości podstawowe (w obecności metalu), amforteryczne (podwójne - szczególnie charakterystyczne dla aluminium) lub kwaśne (jeśli występuje pierwiastek o stopniu utlenienia +4 i wyższym).
Trzyelementowi współpracownicy
Tematy chemii nieorganicznej przewidują rozważenie tego typu łączenia atomów. Związki składające się z więcej niż dwóch grup atomów (najczęściej nieorganiczne zajmują się gatunkami trzyelementowymi) powstają zwykle przy udziale składników znacznie różniących się od siebie parametrami fizykochemicznymi.
Możliwe typy wiązań to kowalencyjne, jonowe i mieszane. Zazwyczaj substancje trzyelementowe zachowują się podobnie do binarnych, ponieważ jedna z sił oddziaływania międzyatomowego jest znacznie silniejsza od drugiej: słaba powstaje wtórnie i ma zdolność do szybszej dysocjacji w roztworze.
Zajęcia z chemii nieorganicznej
Zdecydowaną większość badanych substancji nieorganicznych można rozpatrywać za pomocą prostej klasyfikacji w zależności od ich składu inieruchomości. Tak więc rozróżnia się wodorotlenki, kwasy, tlenki i sole. Rozważenie ich związku lepiej zacząć od zapoznania się z pojęciem form utlenionych, w których może pojawić się prawie każda substancja nieorganiczna. Chemia takich asocjatów została omówiona w rozdziałach poświęconych tlenkom.
Tlenki
Tlenek jest związkiem dowolnego pierwiastka chemicznego z tlenem na stopniu utlenienia równym -2 (odpowiednio w nadtlenkach -1). Tworzenie wiązań następuje w wyniku odrzutu i przyłączenia elektronów z redukcją O2 (gdy tlen jest pierwiastkiem najbardziej elektroujemnym).
Może wykazywać zarówno właściwości kwasowe, jak i amfoteryczne oraz zasadowe, w zależności od drugiej grupy atomów. Jeśli jest metalem, w tlenku nie przekracza stopnia utlenienia +2, jeśli jest niemetalem - od +4 wzwyż. W próbkach o dwoistym charakterze parametrów wartość +3.
Kwasy w nieorganicznych
Związki kwasowe mają średnią reakcję poniżej 7 ze względu na zawartość kationów wodorowych, które mogą przejść do roztworu, a następnie zostać zastąpione jonem metalu. Według klasyfikacji są to substancje złożone. Większość kwasów można otrzymać przez rozcieńczenie odpowiednich tlenków wodą, na przykład przy tworzeniu kwasu siarkowego po uwodnieniu SO3.
Podstawowa chemia nieorganiczna
Właściwości tego typu związków wynikają z obecności rodnika hydroksylowego OH, który daje reakcję ośrodka powyżej 7. Rozpuszczalne zasady to tzw.alkalia, są najsilniejsze w tej klasie substancji ze względu na całkowitą dysocjację (rozpad na jony w cieczy). Grupę OH w tworzeniu soli można zastąpić resztami kwasowymi.
Chemia nieorganiczna to nauka dualna, która może opisywać substancje z różnych perspektyw. W teorii protolitycznej zasady uważa się za akceptory kationów wodorowych. Takie podejście rozszerza pojęcie tej klasy substancji, nazywając zasady każdą substancją, która może przyjąć proton.
Sole
Ten typ związków znajduje się pomiędzy zasadami i kwasami, ponieważ jest produktem ich interakcji. Tak więc jon metalu (czasem amonowy, fosfoniowy lub hydroksonium) zwykle działa jako kation, a reszta kwasowa działa jako substancja anionowa. Kiedy tworzy się sól, wodór jest zastępowany inną substancją.
W zależności od stosunku liczby odczynników i ich siły w stosunku do siebie, racjonalne jest rozważenie kilku rodzajów produktów interakcji:
- sole podstawowe są otrzymywane, gdy grupy hydroksylowe nie są całkowicie podstawione (takie substancje mają alkaliczne środowisko reakcji);
- sole kwaśne powstają w przeciwnym przypadku - przy braku reagującej zasady wodór częściowo pozostaje w związku;
- Najbardziej znane i najłatwiejsze do zrozumienia są próbki średnie (lub normalne) - są one produktem całkowitej neutralizacji odczynników z wytworzeniem wody i substancji zawierającej tylko kation metalu lub jego analog i pozostałość kwasową.
Chemia nieorganiczna to nauka, która wymagapodział każdej z klas na fragmenty rozpatrywane w różnym czasie: niektóre – wcześniej, inne – później. W bardziej dogłębnym badaniu rozróżnia się 4 kolejne rodzaje soli:
- Double zawiera pojedynczy anion w obecności dwóch kationów. Zwykle takie substancje są otrzymywane przez połączenie dwóch soli z tą samą resztą kwasową, ale różnymi metalami.
- Typ mieszany jest przeciwieństwem poprzedniego: jego podstawą jest jeden kation z dwoma różnymi anionami.
- Wody kryształowe - sole, w których składzie znajduje się woda w stanie skrystalizowanym.
- Kompleksy to substancje, w których kation, anion lub obydwa występują w postaci skupisk z pierwiastkiem formującym. Takie sole można otrzymać głównie z pierwiastków podgrupy B.
Inne substancje zawarte w warsztacie chemii nieorganicznej, które można sklasyfikować jako sole lub jako oddzielne działy wiedzy, obejmują wodorki, azotki, węgliki i międzymetalidy (związki kilku metali, które nie są stopami).
Wyniki
Chemia nieorganiczna to nauka, która interesuje każdego specjalistę w tej dziedzinie, niezależnie od jego zainteresowań. Zawiera pierwsze rozdziały studiowane w szkole z tego przedmiotu. Kurs chemii nieorganicznej przewiduje usystematyzowanie dużej ilości informacji zgodnie ze zrozumiałą i prostą klasyfikacją.
