Właściwości chemiczne i fizyczne substancji

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 05:38

Dziś istnieje około 2,5 miliona różnych związków, zarówno pochodzenia naturalnego, jak i sztucznie zsyntetyzowanych przez człowieka. Wszystkie są bardzo różne, niektóre z nich są niezastąpionymi uczestnikami procesów biologicznych zachodzących w organizmach żywych. Związki różnią się między sobą właściwościami substancji. Charakterystyka i co jeszcze pozwala zidentyfikować konkretną cząsteczkę chemiczną, rozważymy dalej.

Co to jest substancja?

Jeśli zdefiniujesz to pojęcie, musisz wskazać jego związek z ciałami fizycznymi. Wszakże zwyczajowo rozważa się substancję, z której zbudowane są te ciała. Tak więc szkło, żelazo, siarka, drewno to substancje. Przykłady można podawać bez końca. Łatwiej jest zrozumieć, co następuje: rozważany termin odnosi się do całej różnorodności różnych kombinacji cząsteczek, które istnieją na świecie, a także prostych cząstek jednoatomowych.

Tak więc woda, alkohol, kwasy, zasady, białka, węglowodany, sól, cukier, piasek, glina, diament, gazy i tak dalej - to wszystko są substancje. Przykłady pozwalają wyraźniej uchwycić istotę tej koncepcji.

Ciało fizyczne to produkt stworzony przez naturę lub człowieka na bazie różnych związków. Na przykład szkło to korpus, któryjest wykonany ze szkła, a arkusz papieru to korpus, który jest przetwarzany na miazgę lub drewno.

Oczywiście wszystkie cząsteczki są różne. To, co leży u podstaw ich odmienności, to ich właściwości – fizyczne, organoleptyczne i chemiczne. Są one określane za pomocą specjalnych metod, które każda nauka ma swoją własną. Mogą to być metody matematyczne, analityczne, eksperymentalne, instrumentalne i wiele bardziej zróżnicowanych. Na przykład nauka chemia wykorzystuje dla każdej substancji, a raczej do jej identyfikacji, jej odczynnik. Jest wybierany na podstawie cech strukturalnych cząsteczki i przewidywania właściwości chemicznych. Następnie jest weryfikowany eksperymentalnie, zatwierdzany i ustalany w podstawie teoretycznej.

Klasyfikacja substancji

Podział związków na grupy może opierać się na wielu różnych cechach. Na przykład stan zagregowany. Wszystkie z nich mogą mieć cztery typy w zależności od tego współczynnika:

• plazma;
• gaz;
• ciecz;
• substancja krystaliczna (stała).

Jeśli przyjmiemy za podstawę bardziej „głęboką” cechę, wszystkie substancje można podzielić na:

• organiczny - oparty na łańcuchach i cyklach atomów węgla i wodoru;
• nieorganiczne - wszyscy inni.

Zgodnie ze składem pierwiastkowym, który odzwierciedla formuły substancji, wszystkie z nich to:

• proste - z jednego rodzaju atomu chemicznego;
• kompleks - dwa lub więcej różnych typów elementów.

Z koleiproste dzielą się na metale i niemetale. Związki mają wiele klas: sole, zasady, kwasy, tlenki, estry, węglowodory, alkohole, kwasy nukleinowe i tak dalej.

Różne rodzaje formuł złożonych

Co to jest wizualne, czyli graficzne przedstawienie połączeń? Oczywiście są to formuły substancji. Oni są różni. W zależności od gatunku zawarte w nich informacje o cząsteczce również się różnią. Są więc takie opcje:

1. Empiryczne lub molekularne. Odzwierciedla skład ilościowy i jakościowy substancji. Zawiera symbole pierwiastków składowych i indeks w lewym dolnym rogu, pokazujący ilość tego atomu w cząsteczce. Na przykład, N₂O, Na₂SO₄, AL_2(SO4₎3.
2. Grafika elektroniczna. Ten wzór pokazuje liczbę elektronów walencyjnych dla każdego pierwiastka, który tworzy związek. W związku z tym, zgodnie z tą opcją, możliwe jest już przewidywanie niektórych właściwości chemicznych i fizycznych substancji.
3. W chemii organicznej zwyczajowo używa się pełnych i skróconych wzorów strukturalnych. Odzwierciedlają kolejność wiązania atomów w cząsteczkach, dodatkowo wyraźnie wskazują na przynależność substancji do określonej klasy związków. A to pozwala dokładnie określić konkretny typ cząsteczki i przewidzieć wszystkie charakterystyczne dla niej interakcje.

Dlatego, symbolika chemiczna i poprawnie sformułowane formuły związków są najważniejszą częścią pracy ze wszystkimi znanymi substancjami. To są podstawy teoretyczne, które musisz znaćkażdy student chemii.

Właściwości fizyczne

Bardzo ważną cechą są przejawiane właściwości fizyczne substancji. Co należy do tej grupy?

1. Stan zagregowany w różnych warunkach, w tym standardowych.
2. Temperatury wrzenia, topnienia, zamrażania, parowania.
3. Cechy organoleptyczne: kolor, zapach, smak.
4. Rozpuszczalność w wodzie i innych rozpuszczalnikach (na przykład organicznych).
5. Gęstość i płynność, lepkość.
6. Przewodność elektryczna i cieplna, pojemność cieplna.
7. Przepuszczalność elektryczna.
8. Radioaktywność.
9. Wchłanianie i emisja.
10. Indukcyjność.

Istnieje również szereg wskaźników, które są bardzo ważne dla kompletnej listy, która odzwierciedla właściwości substancji. Są jednak pomiędzy fizyką a chemią. To jest:

• potencjał elektrody;
• rodzaj sieci krystalicznej;
• elektroujemność;
• twardość i kruchość;
• ciągliwość i ciągliwość;
• zmienność lub zmienność;
• biologiczny wpływ na żywe organizmy (trujący, duszący, paraliżujący nerwy, neutralny, korzystny itp.).

Często te wskaźniki są wymieniane dokładnie wtedy, gdy właściwości chemiczne substancji są już rozpatrywane bezpośrednio. Możesz jednak określić je również w sekcji fizycznej, co nie będzie błędem.

Właściwości chemiczne substancji

Ta grupa obejmujewszystkie możliwe rodzaje interakcji rozważanej cząsteczki z innymi prostymi i złożonymi substancjami. Oznacza to, że są to bezpośrednio reakcje chemiczne. Dla każdego rodzaju połączenia są ściśle określone. Jednak wspólne właściwości grupowe są rozróżniane dla całej klasy substancji.

Na przykład, wszystkie kwasy są zdolne do reagowania z metalami w zależności od ich pozycji w elektrochemicznej serii napięć metali. Wszystkie charakteryzują się również reakcjami neutralizacji z alkaliami, interakcją z nierozpuszczalnymi zasadami. Jednak stężone kwasy siarkowy i azotowy są szczególne, ponieważ produkty ich interakcji z metalami różnią się od tych uzyskanych w wyniku reakcji z innymi członkami klasy.

Każda substancja ma wiele właściwości chemicznych. O ich liczbie decyduje aktywność związku, czyli zdolność do reagowania z innymi składnikami. Są bardzo reaktywne, są praktycznie obojętne. Jest to ściśle indywidualny wskaźnik.

Proste substancje

Należą do nich te, które składają się z tego samego typu atomów, ale o różnej liczbie. Na przykład S_8, O_2, O_3, Au, N _2, P_4, CL_2, Ar i inne.

Właściwości chemiczne prostych substancji sprowadzają się do interakcji z:

• metale;
• niemetale;
• woda;
• kwasy;
• zasady i wodorotlenki amfoteryczne;
• związki organiczne;
• sole;
• tlenki;
• nadtlenki i bezwodniki i innecząsteczki.

Ponownie należy podkreślić, że jest to bardzo specyficzna cecha dla każdego konkretnego przypadku. Dlatego właściwości fizyczne i chemiczne prostych substancji są rozpatrywane indywidualnie.

Substancje złożone

Ta grupa obejmuje związki, których cząsteczki składają się z dwóch lub więcej różnych pierwiastków chemicznych. Liczba każdego z nich może być inna. Dla zrozumienia, oto kilka prostych przykładów:

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

Ponieważ wszystkie one należą do różnych klas substancji, niemożliwe jest wyróżnienie dla wszystkich wspólnych cech fizycznych i chemicznych. Są to specyficzne właściwości, osobliwe i indywidualne w każdym przypadku.

Substancje nieorganiczne

Dziś jest ich ponad 500 tysięcy. Są zarówno proste, jak i złożone. W sumie można wyróżnić kilka głównych klas związków nieorganicznych, które reprezentują całą ich różnorodność.

1. Proste substancje metale.
2. Tlenki.
3. Proste substancje niemetale.
4. Gazy szlachetne lub obojętne.
5. Nadtlenki.
6. Bezwodniki.
7. Lotne związki wodoru.
8. Wodorki.
9. Sole.
10. Kwasy.
11. Podstawy.
12. Związki amfoteryczne.

Każdy przedstawiciel każdej klasy ma swój własny zestaw elementów fizycznychwłaściwości chemiczne, które pozwalają odróżnić go od innych związków i zidentyfikować.

Właściwości substancji organicznych

Organics to dział chemii zajmujący się badaniem związków innych niż nieorganiczne oraz ich właściwości. Ich budowa oparta jest na atomach węgla, które mogą łączyć się ze sobą w różne struktury:

• łańcuchy liniowe i rozgałęzione;
• cykle;
• pierścienie aromatyczne;
• heterocykle.

Żywe organizmy składają się właśnie z takich związków, ponieważ podstawą życia są białka, tłuszcze i węglowodany. Wszyscy są przedstawicielami substancji organicznych. Dlatego ich właściwości są wyjątkowe. Jednak w każdym przypadku, bez względu na rodzaj cząsteczki, o której mówimy, nadal będzie się ona charakteryzować pewnym zestawem właściwości fizykochemicznych, o których już wspominaliśmy.

Czym jest żywa materia?

Życie to substancja, z której składa się cała biomasa naszej planety. To znaczy te organizmy, które tworzą na nim życie:

• bakterie i wirusy;
• proste;
• rośliny;
• zwierzęta;
• grzyby;
• ludzie.

Ponieważ główna część związków w składzie żywej istoty jest organiczna, to właśnie je można przypisać grupie materii ożywionej. Jednak nie wszystkie. Tylko takie, bez których egzystencja przedstawicieli żywej biosfery jest niemożliwa. Są to białka, kwasy nukleinowe, hormony, witaminy, tłuszcze, węglowodany, aminokwasy i inne. Wprowadzono termin „materia żywa”Vernadsky, twórca doktryny biosfery planety.

Właściwości żywej materii:

• posiadanie energii z możliwością jej przekształcenia;
• samoregulacja;
• swobodny ruch;
• przemiana pokoleń;
• ekstremalna odmiana.

Kryształy i substancje metaliczne

Krystaliczny odnosi się do wszystkich związków, które mają określony rodzaj przestrzennej struktury sieciowej. Istnieją związki o atomowej, molekularnej lub metalicznej sieci krystalicznej. W zależności od rodzaju różnią się również właściwości substancji krystalicznych. Typowymi związkami stałymi w postaci drobno lub grubo rozproszonych kryształów są różne sole.

Istnieją również proste substancje o podobnej strukturze, takie jak diament czy grafit, kamienie szlachetne i półszlachetne, minerały, skały. Ich główne właściwości:

• twardość;
• kruchość;
• średnie temperatury topnienia i wrzenia.

Jednak, jak zawsze, każda cecha może nie być odpowiednia dla wszystkich.

Metaliczne właściwości substancji pokazują metale, ich stopy. Dla nich można wyróżnić zestaw wspólnych cech:

• ciągliwość i ciągliwość;
• wysoka temperatura wrzenia, temperatura topnienia;
• przewodność elektryczna i cieplna;
• metaliczny połysk.