Anorganická chemie. Obecná a anorganická chemie

Anorganická chemie je součástí obecné chemie. Studuje vlastnosti a chování anorganických sloučenin - jejich strukturu a schopnost reagovat s jinými látkami. Tento směr zkoumá všechny látky, s výjimkou těch, které jsou vyrobeny z uhlíkových řetězců (které jsou předmětem studia organické chemie).

Popis

Chemie je složitá věda. Její rozdělení do kategorií je čistě podmíněné. Například anorganická a organická chemie je spojena se sloučeninami nazvanými bioorganic. Mezi ně patří hemoglobin, chlorofyl, vitamin B_12. a mnoho enzymů.

Velmi často při studiu látek nebo procesů je třeba vzít v úvahu různé vztahy s jinými vědami. Obecná a anorganická chemie pokrývá jednoduché a komplexní látky, jehož počet se blíží 400 000. Studium jejich vlastností často zahrnuje širokou škálu metod fyzikální chemie, protože mohou kombinovat vlastnosti charakteristické pro vědu, jako je fyzika. Kvalita látek je ovlivněna vodivostí, magnetickou a optickou aktivitou, účinkem katalyzátorů a dalších "fyzikálních" faktorů.

Anorganické sloučeniny jsou zpravidla klasifikovány podle jejich funkce:

• kyseliny;
• základy;
• oxidy;
• sůl.

Oxidy se často dělí na kovy (základní oxidy nebo bazické anhydridy) a oxidy nekovových (oxidy kyselin nebo anhydridy kyselin).

Původ

Historie anorganické chemie je rozdělena do několika období. V počáteční fázi se znalosti shromáždily prostřednictvím náhodných pozorování. Od starověku se provádějí pokusy o transformaci drahých kovů na drahé kovy. Alchymický nápad byl propagován Aristotelem prostřednictvím jeho doktríny konvertibility prvků.

V první polovině 15. století vypukly epidemie. Zvláště populace trpěla neštovicemi a mortem. Aesculapius věřil, že onemocnění bylo způsobeno určitými látkami a že je třeba je kontrolovat pomocí jiných látek. To vedlo ke vzniku takzvaného léko-chemického období. V té době se chemie stala nezávislou vědou.

Tvorba nové vědy

Během renesance se chemie z čistě praktické oblasti výzkumu stala "zarostlou" teoretickými koncepty. Vědci se snažili vysvětlit hluboké procesy, které probíhají s látkami. V roce 1661 Robert Boyle představil pojem "chemický prvek". V 1675 Nicholas Lemmer odděluje chemické prvky minerálů od rostlin a zvířat, a tím způsobuje studium chemie anorganických sloučenin kromě organických sloučenin.

Později chemici se snažili vysvětlit fenomén hoření. Německý vědec George Stahl vytvořil teorii flogistonů, podle něhož hořlavé tělo odmítá gravitační části phlogistonu. V roce 1756 Mikhail Lomonosov experimentálně prokázal, že spalování některých kovů je spojeno s částicemi vzduchu (kyslíkem). Antoine Lavoisier také odmítl teologii phlogistonů, čímž se stal předchůdcem moderní teorie spalování. Zavedl také koncept "kombinace chemických prvků".

Vývoj

Další období začíná pracemi John Dalton a snaží se vysvětlit chemické zákony prostřednictvím interakce látek na atomové (mikroskopické) úrovni. První chemický kongres v Karlsruhe v roce 1860, se získá definice pojmů atomu, na mocenství a ekvivalentních molekul. Vzhledem k objevu periodického zákona a vytvoření periodické soustavy Mendělejevovi ukázala, že atomový molekulární teorie se vztahuje nejen na chemické zákony, ale i fyzikální vlastnosti prvků.

Další krok ve vývoji anorganické chemie v souvislosti s detekcí radioaktivního rozpadu v 1876 roku a objasnění atomové struktury v roce 1913. Studie Albrecht Kessel a Hilbert Lewis v roce 1916 řeší problém povahy chemických vazeb. na teorii heterogenní rovnováhy Willard Gibbs a Henrik Roszeba Nicholas Kurnakov v roce 1913 na základě vytvořil jednu z hlavních metod moderní anorganické chemie - fyzikální a chemické analýzy.

Základy anorganické chemie

Anorganické sloučeniny v přírodě se vyskytují ve formě minerálů. Půda může obsahovat sulfid železa, jako je pyrit nebo síran vápenatý ve formě sádry. Anorganické sloučeniny se také vyskytují jako biomolekuly. Syntetizují se pro použití jako katalyzátory nebo činidla. První důležitou umělou anorganickou sloučeninou je dusičnan amonný, který se používá k hnojení půdy.

Sůl

Mnohé anorganické sloučeniny jsou iontové sloučeniny složené z kationtů a aniontů. Jedná se o takzvané soli, které jsou předmětem výzkumu v anorganické chemii. Příklady iontových sloučenin jsou:

• Chlorid hořečnatý (MgCl₂), který zahrnuje kationty Mg²⁺ a Cl anionty^-.
• Oxid sodný (Na₂O), který se skládá z kationtů Na⁺ a anionů O^2-.

V každé soli jsou poměry iontů takové, že elektrické náboje jsou v rovnováze, to znamená, že sloučenina jako celek je elektricky neutrální. Ionty jsou popsány stupněm oxidace a snadnosti tvorby, které jsou výsledkem ionizačního potenciálu (kationtů) nebo elektronových afinit (aniontů) prvků, z nichž se tvoří.

Anorganické soli zahrnují oxidy, uhličitany, sírany a halogenidy. Mnoho sloučenin je charakterizováno vysokou teplotou tání. Anorganické soli jsou obvykle pevné krystalické formace. Dalším důležitým rysem je jejich rozpustnost ve vodě a snadná krystalizace. Některé soli (například NaCl) jsou vysoce rozpustné ve vodě, zatímco jiné (například SiO2) jsou téměř nerozpustné.

Kovy a slitiny

Kovy, jako je železo, měď, bronz, mosaz, hliník, jsou skupinou chemických prvků v dolní levé části periodické tabulky. Tato skupina zahrnuje 96 prvků, které se vyznačují vysokou tepelnou vodivostí a elektrickou vodivostí. Jsou široce používány v metalurgii. Kovy mohou být podmíněně rozděleny na černé a barevné, těžké a lehké. Mimochodem, nejpoužívanějším prvkem je železo, které zaujímá 95% světové produkce u všech druhů kovů.

Slitiny jsou složité látky získané tavením a mísením dvou nebo více kovů v kapalném stavu. Skládají se ze základny (dominantní prvky v procentním poměru: železo, měď, hliník atd.) S malými přírůstky legujících a modifikujících složek.

Lidstvo používá asi 5000 druhů slitin. Jsou to hlavní materiály ve stavebnictví a průmyslu. Mimochodem, existují i ​​slitiny mezi kovy a nekovy.

Klasifikace

V tabulce anorganické chemie jsou kovy rozděleny do několika skupin:

• 6 prvků je v alkalické skupině (lithium, draslík, rubidium, sodík, francie, cesium);
• 4 - v alkalické zemině (rádium, baryum, stroncium, draslík);
• 40 - v přechodu (titan, zlato, wolfram, měď, mangan, skandium, železo atd.);
• 15 - lanthanidy (lanthan, cerium, erbium atd.);
• 15 - aktinidy (uran, aktinium, thorium, fermiony atd.);
• 7 - polomasky (arsen, bór, antimon, germanium atd.);
• 7 - lehké kovy (hliník, cín, vizmut, olovo atd.).

Nekovy

Nekovy mohou být jak chemické prvky, tak chemické sloučeniny. Ve volném stavu tvoří jednoduché látky s nekovovými vlastnostmi. V anorganické chemii je 22 prvků. Jedná se o vodík, bór, uhlík, dusík, kyslík, fluor, křemík, fosfor, síru, chlor, arsen, selén atd.

Nejtypičtější non-kovy jsou halogeny. Při reakci s kovy vytvářejí sloučeniny, jejichž vazba je převážně iontová, například KCl nebo CaO. Při vzájemném vzájemném působení mohou nekovy vytvářet kovalentně vázané sloučeniny (Cl3N, ClF, CS2 atd.).

Podklady a kyseliny

Báze jsou složité látky, z nichž nejdůležitější jsou vodorozpustné hydroxidy. Po rozpuštění, se oddělit s kationty kovu a hydroxidu anionty, a jejich pH je větší než 7. Důvodem může být považována za chemicky protilehlých kyselin, protože voda-rozložitelného kyselina zvýšení koncentrace vodíkových iontů (H 3 +), dokud se spodní je snížena.

Kyseliny jsou látky, které se podílejí na chemických reakcích s bázemi a odvádějí z nich elektrony. Většina kyselin praktického významu je rozpustná ve vodě. Po rozpuštění se disociují z vodíkových kationtů (H⁺) a kyselými anionty a jejich pH je menší než 7.