Głównym pytaniem, na które dana osoba musi znać odpowiedź, aby poprawnie zrozumieć obraz świata, jest to, czym jest substancja w chemii. Ta koncepcja powstaje w wieku szkolnym i kieruje dzieckiem w dalszym rozwoju. Rozpoczynając naukę chemii, ważne jest, aby znaleźć z nią wspólną płaszczyznę na poziomie codziennym, co pozwala jasno i łatwo wyjaśnić pewne procesy, definicje, właściwości itp.
Niestety, z powodu niedoskonałości systemu edukacji, wielu ludziom brakuje podstawowych podstaw. Pojęcie „substancji w chemii” jest swego rodzaju kamieniem węgielnym, terminowe przyswojenie tej definicji daje osobie właściwy start w dalszym rozwoju w dziedzinie nauk przyrodniczych.
Kształtowanie koncepcji
Zanim przejdziemy do pojęcia materii, konieczne jest zdefiniowanie przedmiotu chemii. Chemia bezpośrednio bada substancje, ich wzajemne przemiany, strukturę i właściwości. Ogólnie rzecz biorąc, materia jest tym, z czego zbudowane są ciała fizyczne.
Więc czym jest substancja w chemii? Stwórzmy definicję przechodząc od pojęcia ogólnego do czysto chemicznego. Substancja to pewien rodzaj materii, koniecznie mający masę, któramożna zmierzyć. Ta cecha odróżnia materię od innego rodzaju materii - pola bez masy (elektrycznego, magnetycznego, biopola itp.). Z kolei materia jest tym, z czego jesteśmy zbudowani my i wszystko wokół nas.
Nieco inna charakterystyka materii, która decyduje z czego jest zbudowana - to już jest temat chemii. Substancje składają się z atomów i cząsteczek (niektóre jony), co oznacza, że substancją jest każda substancja składająca się z tych jednostek wzoru.
Proste i złożone substancje
Po opanowaniu podstawowej definicji możesz przejść do jej komplikowania. Substancje występują na różnych poziomach organizacji, to znaczy proste i złożone (lub związki) - jest to pierwszy podział na klasy substancji, chemia ma wiele kolejnych podziałów, szczegółowych i bardziej złożonych. Ta klasyfikacja, w przeciwieństwie do wielu innych, ma ściśle określone granice, każdy związek można jednoznacznie przypisać do jednego z wzajemnie wykluczających się gatunków.
Prosta substancja w chemii to związek składający się z atomów tylko jednego pierwiastka z układu okresowego Mendelejewa. Z reguły są to cząsteczki binarne, czyli składające się z dwóch cząstek połączonych kowalencyjnym niepolarnym wiązaniem - tworzeniem wspólnej pary elektronów. Tak więc atomy tego samego pierwiastka chemicznego mają identyczną elektroujemność, to znaczy zdolność do utrzymywania wspólnej gęstości elektronowej, więc nie jest ona przesunięta na żadnego z uczestników wiązania. Przykłady prostych substancji (niemetali) -wodór i tlen, chlor, jod, fluor, azot, siarka itp. Cząsteczka takiej substancji jak ozon składa się z trzech atomów, a wszystkie gazy szlachetne (argon, ksenon, hel itp.) składają się z jednego. W metalach (magnez, wapń, miedź itp.) występuje własny rodzaj wiązania - metaliczny, który odbywa się w wyniku socjalizacji wolnych elektronów wewnątrz metalu i nie obserwuje się tworzenia cząsteczek jako takich. Podczas rejestrowania substancji metalowej wystarczy wskazać symbol pierwiastka chemicznego bez żadnych indeksów.
Prosta substancja w chemii, której przykłady podano powyżej, różni się od złożonej składem jakościowym. Związki chemiczne tworzą atomy różnych pierwiastków, z dwóch lub więcej. W takich substancjach ma miejsce wiązanie kowalencyjne polarne lub jonowe. Ponieważ różne atomy mają różną elektroujemność, gdy powstaje wspólna para elektronów, przesuwa się ona w kierunku elementu bardziej elektroujemnego, co prowadzi do wspólnej polaryzacji cząsteczki. Typ jonowy jest skrajnym przypadkiem polarnego, kiedy para elektronów całkowicie przechodzi do jednego z wiążących się uczestników, wtedy atomy (lub ich grupy) zamieniają się w jony. Nie ma wyraźnej granicy między tymi typami, wiązanie jonowe można interpretować jako kowalencyjne silnie polarne. Przykładami substancji złożonych są woda, piasek, szkło, sole, tlenki itp.
Modyfikacje substancji
Substancje zwane prostymi w rzeczywistości mają unikalną cechę, która nie jest nieodłączna dla substancji złożonych. Niektóre pierwiastki chemiczne mogą tworzyć kilka formprosta substancja. Podstawą jest wciąż jeden element, ale skład ilościowy, struktura i właściwości radykalnie odróżniają takie formacje. Ta funkcja nazywa się alotropią.
Tlen, siarka, węgiel i inne pierwiastki mają kilka modyfikacji alotropowych. W przypadku tlenu są to O2 i O3, węgiel daje cztery rodzaje substancji - karbin, diament, grafit i fulereny, cząsteczka siarki jest modyfikacja rombowa, jednoskośna i plastyczna. Tak prosta substancja w chemii, której przykłady nie ograniczają się do wymienionych powyżej, ma ogromne znaczenie. W szczególności fulereny są używane jako półprzewodniki w technologii, fotorezystory, dodatki do wzrostu warstw diamentowych i do innych celów, aw medycynie są silnymi przeciwutleniaczami.
Co się dzieje z substancjami?
W każdej sekundzie wewnątrz i wokół niej następuje przemiana substancji. Chemia rozważa i wyjaśnia te procesy, które wiążą się z jakościową i/lub ilościową zmianą składu reagujących cząsteczek. Równolegle zachodzą również, często ze sobą powiązane, przekształcenia fizyczne, które charakteryzują się jedynie zmianą kształtu, koloru substancji lub stanu skupienia i pewnymi innymi cechami.
Zjawiska chemiczne to różnego rodzaju reakcje interakcji, na przykład związki, podstawienia, wymiany, rozkłady, odwracalne, egzotermiczne, redoks itp., w zależności od zmiany parametru będącego przedmiotem zainteresowania. Zjawiska fizyczne obejmują: parowanie, kondensację, sublimację, rozpuszczanie, zamrażanie, przewodnictwo elektryczneitp. Często towarzyszą sobie nawzajem, na przykład błyskawica podczas burzy jest procesem fizycznym, a uwalnianie ozonu pod jego działaniem jest procesem chemicznym.
Właściwości fizyczne
Substancja w chemii to materia, która ma pewne właściwości fizyczne. Dzięki ich obecności, nieobecności, stopniu i intensywności można przewidzieć, jak dana substancja będzie się zachowywać w określonych warunkach, a także wyjaśnić niektóre właściwości chemiczne związków. Na przykład wysokie temperatury wrzenia związków organicznych zawierających wodór i elektroujemny heteroatom (azot, tlen itp.) Wskazują, że w substancji przejawia się taki chemiczny rodzaj interakcji, jak wiązanie wodorowe. Dzięki wiedzy o tym, które substancje najlepiej przewodzą prąd elektryczny, kable i przewody instalacji elektrycznej wykonane są z określonych metali.
Właściwości chemiczne
Ustanowienie, badanie i badanie drugiej strony medalu właściwości to chemia. Właściwości substancji z jej punktu widzenia to ich reaktywność na interakcje. Niektóre substancje są w tym sensie niezwykle aktywne, na przykład metale lub jakiekolwiek środki utleniające, podczas gdy inne gazy szlachetne (obojętne) praktycznie nie wchodzą w reakcje w normalnych warunkach. Właściwości chemiczne można aktywować lub pasywować w zależności od potrzeb, czasami bez większych trudności, aw niektórych przypadkach niełatwo. Naukowcy spędzają wiele godzin w laboratoriach, metodą prób i błędów, osiągając swoje cele.cele, czasami nie są osiągane. Zmieniając parametry środowiskowe (temperatura, ciśnienie itp.) lub stosując specjalne związki - katalizatory lub inhibitory - można wpływać na właściwości chemiczne substancji, a co za tym idzie na przebieg reakcji.
Klasyfikacja chemikaliów
Wszystkie klasyfikacje opierają się na podziale związków na organiczne i nieorganiczne. Głównym pierwiastkiem związków organicznych jest węgiel, łączący się ze sobą i wodór, atomy węgla tworzą szkielet węglowodorowy, który następnie wypełniany jest innymi atomami (tlen, azot, fosfor, siarka, halogeny, metale i inne), zamyka się cyklicznie lub rozgałęzia, uzasadniając w ten sposób szeroką gamę związków organicznych. Do tej pory nauce znanych jest 20 milionów takich substancji. Chociaż istnieje tylko pół miliona związków mineralnych.
Każdy związek jest indywidualny, ale ma też wiele cech podobnych do innych pod względem właściwości, struktury i składu, na tej podstawie istnieje grupowanie w klasy substancji. Chemia ma wysoki poziom systematyzacji i organizacji, jest nauką ścisłą.
Substancje nieorganiczne
1. Tlenki są związkami binarnymi z tlenem:
a) kwaśne - w kontakcie z wodą dają kwas;
b) podstawowe - w kontakcie z wodą dają podstawę.
2. Kwasy to substancje składające się z jednego lub więcej protonów wodoru i reszty kwasowej.
3. Zasady (zasady) - składają się z jednej lub więcej grup hydroksylowych i atomu metalu:
a) wodorotlenki amfoteryczne - wykazują właściwości zarówno kwasów, jak i zasad.
4. Sole są wynikiem reakcji neutralizacji między kwasem a zasadą (rozpuszczalną zasadą), składającą się z atomu metalu i jednej lub więcej reszt kwasowych:
a) sole kwasowe - anion reszty kwasowej zawiera proton, wynik niepełnej dysocjacji kwasu;
b) sole zasadowe - grupa hydroksylowa jest związana z metalem, w wyniku niepełnej dysocjacji zasady.
Związki organiczne
W materii organicznej istnieje bardzo wiele klas substancji, trudno jest od razu zapamiętać taką ilość informacji. Najważniejsze jest poznanie podstawowych podziałów na związki alifatyczne i cykliczne, karbocykliczne i heterocykliczne, nasycone i nienasycone. Węglowodory mają również wiele pochodnych, w których atom wodoru jest zastąpiony przez atomy halogenu, tlenu, azotu i inne, a także grupy funkcyjne.
Substancje chemiczne to podstawa istnienia. Dzięki syntezie organicznej człowiek ma dziś ogromną ilość sztucznych substancji, które zastępują naturalne, a także nie mają analogów w ich charakterystyce w przyrodzie.
