Всички дефиниции са в неорганичната химия. Какво е неорганична химия? Основна неорганична химия

"Понятията се променят, думите остават." Колко вярно! Колко често се чува: „Включи електричеството“, „Изключи тока“, въпреки че говорителят добре знае, че една електрическа крушка не е включена или угасена, а е включена в токовата верига и изключена от нея.

Думите, оцелели от концепциите, които преди са били инвестирани в тях, включват обозначенията на два отдела по химия, традиционно наричани неорганични и органична химия.

Дълго време химиците, които не могат да направят повечето от тези сложни химични съединения, които са част от органите на растенията и животните, обясняват тяхната неспособност с факта, че тези вещества се образуват в растенията и животните под въздействието на специален "жизнена сила" и не може да се синтезира в колби и реторти.

Известният немски химик Велер се придържа към същото мнение. личен опитСлучайно се убедих в погрешността на тази гледна точка. От несъмнено неорганични съединения на азот и въглерод с кислород той получава сложно вещество, което се оказва типично "органично" съединение, познато по-рано - урея.

Сега твърдо знаем, че не е необходима "жизнена сила", за да се получи каквото и да е вещество, което е част от растенията и животните, че всички те могат да бъдат изградени от съставните им елементи. Фактът, че все още не всички са изкуствено добити, ни най-малко не ни притеснява. Не е получено в съвременни средствасинтез - ще се получи, когато тези инструменти бъдат подобрени.

В действителност всички така наречени "органични" съединения са въглеродни съединения. За разлика от други елементи, въглеродът е способен да произвежда много десетки хиляди съединения с други прости вещества. Изключително за удобство на изучаването, всички разнообразни съединения на въглерода са сведени до дисциплина, отделна от химията на други елементи, „от старата памет“, наречена органична химия.

Най-важното любопитство е, че сега в курсовете по "органична" химия се изучават огромен брой такива въглеродни съединения, които не могат да бъдат намерени в нито едно растение или животно.

Началото на тази синтетична конструкция от "органични" вещества, които не съществуват в природата, създадена от химик в неговите колби, реторти и фабрични апарати, е положено от случайното откритие на 18-годишен студент Пъркинс.

Пъркинс решава да направи синтетично лекарствено вещество хинин, извлечено от кората на дървото хина. Получавайки в хода на изследванията си някакво ново съединение, той искаше да проучи неговата разтворимост и, разтваряйки се в алкохол, видя, че разтворът има великолепен лилав цвят.

— Не може ли да се използва като боя? — помисли си Пъркинс. Оказа се, че е много възможно разтворът да оцветява перфектно вълна и коприна в красив люляк цвят.

Пъркинс се отказа от науката, напусна университета и основа първата в света фабрика за изкуствени „органични“ бои. След него стотици други химици започват да синтезират все повече и повече нови въглеродни съединения, които намират приложение не само като бои, но и като дезинфектанти, анестетици (болкоуспокояващи), медицински, отровни и експлозиви.

Предмет и задачи по химия

Съвременната химия е една от естествени наукии представлява система от отделни дисциплини: обща и неорганична химия, аналитична химия, органична химия, физична и колоидна химия, геохимия, космохимия и др.

Химията е наука, която изучава процесите на трансформация на веществата, придружени от промени в състава и структурата, както и взаимните преходи между тези процеси и други форми на движение на материята.

По този начин основният обект на химията като наука са веществата и техните трансформации.

На настоящия етап от развитието на нашето общество грижата за човешкото здраве е задача от първостепенна важност. Лечението на много заболявания стана възможно благодарение на постиженията на химията в областта на създаването на нови вещества и материали: лекарства, кръвни заместители, полимери и полимерни материали.

Липсата на дълбоки и разностранни познания в областта на химията, неразбиране на значението на положителното или негативно влияниеразлични химични фактори върху човешкото здраве и околната среда, човек не може да стане компетентен медицински работник.

Обща химия. Неорганична химия.

Неорганичната химия е наука за елементите на периодичната система и образуваните от тях прости и сложни вещества.

Неорганичната химия е неделима от общата химия. Исторически, при изучаването на химичното взаимодействие на елементите един с друг, основните закони на химията, общите закони на хода на химичните реакции, теорията химическа връзка, учението за решенията и много други, което е предмет на общата химия.

Поради това, обща химияизследва теоретичните концепции и концепции, които формират основата на цялата система химически познания.

Неорганичната химия отдавна е прекрачила етапа на описателната наука и в момента преживява своето „прераждане“ в резултат на широкото участие на квантовите химически методи, лентовият модел енергиен спектърелектрони, откриването на валентно-химични съединения на благородните газове, целевия синтез на материали със специални физични и химични свойства. Въз основа на задълбочено изследване на връзката между химичната структура и свойствата, тя успешно решава основния проблем – създаването на нови неорганични вещества с желани свойства.

2. Методи на общата и неорганичната химия.

От експерименталните методи на химията най-важен е методът на химичните реакции. Химическа реакция - превръщането на едни вещества в други чрез промяна на състава и химическа структура... Химичните реакции дават възможност за изследване на химичните свойства на веществата. По химичните реакции на изследваното вещество може косвено да се съди за неговата химична структура. Преките методи за установяване на химическата структура се основават най-вече на използването на физически явления.

Също така, на базата на химични реакции се извършва неорганичен синтез, който напоследък постига голям успех, особено при получаването на високо чисти съединения под формата на монокристали. Това беше улеснено от използването на високи температури и налягания, висок вакуум, въвеждането на безконтейнерни методи за почистване и др.

При провеждане на химични реакции, както и при изолиране на вещества от смес в чиста форма, препаративните методи играят важна роля: утаяване, кристализация, филтриране, сублимация, дестилация и др. В наши дни много от тези класически подготвителни методи са получили по-нататъчно развитиеи са водещи в технологията на получаване особено чисти веществаи монокристали. Това са методи на насочена кристализация, зонова прекристализация, вакуумна сублимация, фракционна дестилация. Една от характеристиките на съвременната неорганична химия е синтезът и изследването на високо чисти вещества върху монокристали.

Методите на физико-химичния анализ намират широко приложение при изследване на разтвори и сплави, когато образуваните в тях съединения са трудни или практически невъзможни за изолиране в индивидуално състояние. След това разследвайте физични свойствасистеми в зависимост от промените в състава. В резултат на това се изгражда диаграма състав-свойства, анализът на която позволява да се направи заключение за естеството на химичното взаимодействие на компонентите, образуването на съединения и техните свойства.

За да се разбере същността на явлението, експерименталните методи сами по себе си не са достатъчни, затова Ломоносов каза, че истинският химик трябва да бъде теоретик. Само чрез мислене, научна абстракция и обобщение се познават природните закони, създават се хипотези и теории.

Теоретичното разбиране на експерименталния материал и създаването на последователна система от химически знания в съвременната обща и неорганична химия се основава на: 1) квантово-механичната теория за структурата на атомите и периодичната таблица на елементите на D.I. Менделеев; 2) квантово-химична теория на химичната структура и учението за зависимостта на свойствата на веществото от „химичната му структура; 3) доктрината за химическото равновесие, базирана на концепциите за химическа термодинамика.

3. Основни теории и закони на химията.

Основните обобщения на химията и естествените науки включват атомно-молекулярната теория, закона за запазване на масата и енергията,

Периодична таблица и теория на химическата структура.

а) Атомно-молекулярна теория.

Създателят на атомно-молекулярните изследвания и откривателят на закона за запазване на масата на веществата М.В. Ломоносов с право се счита за основател на научната химия. Ломоносов ясно разграничава два етапа в структурата на материята: елементи (в нашето разбиране, атоми) и корпускули (молекули). Според Ломоносов, молекулите на простите вещества са изградени от едни и същи атоми, а молекулите на сложните вещества са изградени от различни атоми. Атомно-молекулярната теория получава всеобщо признание в началото на XIXвекове след одобрението на атомната химия на Далтън. Оттогава молекулите се превърнаха в основен обект на изследване в химията.

б) Законът за запазване на масата и енергията.

През 1760 г. Ломоносов формулира единен закон за масата и енергията. Но преди началото на XX век. тези закони се разглеждат независимо един от друг. Химията се занимава основно със закона за запазване на масата на материята (масата на веществата, които влизат в химическа реакция, е равна на масата на веществата, образувани в резултат на реакцията).

Например: 2КСlO 3 = 2 КСl + 3O 2

Отляво: 2 калиеви атома Вдясно: 2 калиеви атома

2 хлорни атома 2 хлорни атома

6 кислородни атома 6 кислородни атома

Физиката се занимаваше със закона за запазване на енергията. През 1905 г. основателят съвременна физикаА. Айнщайн показа, че съществува връзка между масата и енергията, изразена с уравнението E = mc 2, където E е енергия, m е маса; c е скоростта на светлината във вакуум.

в) Периодичен закон.

Най-важната задача на неорганичната химия е да изучава свойствата на елементите, да идентифицира общите закони на тяхното химично взаимодействие един с друг. Най-голямото научно обобщение при решаването на този проблем е направено от D.I. Менделеев, който открива Периодичния закон и неговия графичен израз – Периодичната таблица. Едва в резултат на това откритие стана възможно химическото прогнозиране, предсказването на нови факти. Следователно Менделеев е основателят на съвременната химия.

Периодичният закон на Менделеев е в основата на естественото
таксономисти химични елементи... Химичен елемент - агрегат
атоми със същия ядрен заряд. Закономерности на промяна на имотите
химичните елементи се определят от периодичния закон. Преподаване за
Обяснение на структурата на атомите физическо значениеПериодичен закон.
Оказа се, че честотата се променя в свойствата на елементите и техните съединения
зависи от периодично повтарящата се подобна структура на електронното
обвивки от техните атоми. Химическите и някои физични свойства зависят от
структурата на електронната обвивка, особено нейните външни слоеве. Ето защо
Периодичният закон е научната основа за изследване на най-важните свойства на елементите и техните съединения: киселинно-основни, редокс, каталитични, комплексообразуващи, полупроводникови, металохимични, кристалохимични, радиохимични и др.

Периодичната таблица също играе колосална роля в изследването на естествената и изкуствената радиоактивност, освобождаването на вътрешноядрена енергия.

Периодичният закон и периодичната таблица непрекъснато се развиват и усъвършенстват. Доказателство за това е съвременната формулировка на периодичния закон: свойствата на елементите, както и формите и свойствата на техните съединения, са периодично зависими от големината на заряда на ядрото на техните атоми. Така положителният заряд на ядрото, а не атомната маса, се оказа по-точен аргумент, от който зависят свойствата на елементите и техните съединения.

г) Теория на химичната структура.

Основната задача на химията е да изучава връзката между химичната структура на веществото и неговите свойства. Свойствата на веществото са функция от неговата химическа структура. Преди сутринта Бутлеров смята, че свойствата на дадено вещество се определят от неговия качествен и количествен състав. Той е първият, който формулира основното предложение на своята теория за химическата структура. По този начин: химичната природа на сложната частица се определя от естеството на елементарните съставни частици, техния брой и химическа структура. Преведено на съвременен езиктова означава, че свойствата на една молекула се определят от естеството на съставните й атоми, техния брой и химическата структура на молекулата. Първоначално теорията за химическата структура се отнасяше до химични съединения с молекулярна структура. В момента теорията, създадена от Бутлеров, се счита за обща химическа теория за структурата на химичните съединения и зависимостта на техните свойства от химичната структура. Тази теория е продължение и развитие на атомно-молекулярното учение на Ломоносов.

4. Ролята на родни и чуждестранни учени в развитието на общите и

неорганична химия.

Неорганична химия- раздел по химия, който е свързан с изучаването на структурата, реактивността и свойствата на всички химични елементи и техните неорганични съединения. Тази област на химията обхваща всички съединения, с изключение на органичните вещества (класът съединения, които включват въглерод, с изключение на няколко по-прости съединения, обикновено неорганични). Разлики между органични и неорганични съединения, съдържащи, са произволни според някои представяния. Неорганичната химия изучава химичните елементи и простите и сложни вещества(с изключение на органични). Броят на известните днес неорганични вещества наближава 500 хиляди.

Теоретичната основа на неорганичната химия е периодичен закони въз основа на него периодична система на Д. И. Менделеев... Основната задача на неорганичната химия е разработването и научното обосноваване на методи за създаване на нови материали с необходимите модерна технологияИмоти.

Класификация на химичните елементи

Периодична таблица на химичните елементи ( Таблица на Менделеев) - класификация на химичните елементи, която установява зависимостта на различните свойства на химичните елементи от заряда на атомното ядро. Системата е графичен израз на периодичния закон,. Първоначалната му версия е разработена от Д. И. Менделеев през 1869-1871 г. и се нарича "Естествена система от елементи", която установява зависимостта на свойствата на химичните елементи от тяхната атомна маса... Общо са предложени няколкостотин варианта на изображението на периодичната система, но в съвременната версия на системата се приема, че елементите са сведени до двуизмерна таблица, в която всяка колона (група) определя основни физикохимични свойства, а линиите представляват периоди, които са донякъде сходни един с друг.

Прости вещества

Те се състоят от атоми на един химичен елемент (те са форма на неговото съществуване в свободно състояние). В зависимост от това каква е химичната връзка между атомите, всички прости вещества в неорганичната химия се разделят на две основни групи: и. Първите се характеризират с метална връзка, докато вторите се характеризират с ковалентна връзка. Също така има две групи в съседство с тях - металоподобни и неметалоподобни вещества. Има такова явление като алотропия, което се състои във възможността за образуване на няколко вида прости вещества от атоми на един и същи елемент, но с различна структура на кристалната решетка; всеки от тези видове се нарича алотропна модификация.

метали

(от лат. metallum - мина, мина) - група елементи с характерни метални свойства, като висока топло- и електропроводимост, положителен температурен коефициент на съпротивление, висока пластичност и метален блясък. От 118-те химически елемента, открити в момента, металите включват:

• 38 в групата на преходните метали,
• 11 в групата на леките метали,
• 7 в групата на полуметали,
• 14 в групата лантаноиди + лантан,
• 14 в група актиниди + анемони,
• извън определени групи.

Така 96 от всички открити елементи принадлежат на метали.

Неметали

Химически елементи с типично неметални свойства, заемащи горния десен ъгъл на периодичната таблица на елементите. В молекулярна форма, под формата на прости вещества в природата, има

Неорганична химия.

Неорганичната химия е клон от химията, който изучава свойствата на различни химични елементи и съединенията, които образуват, с изключение на въглеводородите (химични съединения на въглерод и водород) и техните заместващи продукти, които са така наречените органични молекули.

Първите изследвания в областта на неорганичната химия са посветени на минералите. Целта беше да се извлекат различни химични елементи от тях. Тези изследвания позволиха да се разделят всички вещества на две големи категории: химични елементи и съединения.

Химическите елементи са вещества, състоящи се от еднакви атоми (например Fe, от който е направена желязна пръчка, или Pb, от която е направена оловна тръба).

Химическите съединения са вещества, съставени от различни атоми... Например вода Н20, натриев сулфат Na2S04, амониев хидроксид NH4OH ...

Атомите, които изграждат химичните елементи и съединения, се разделят на два класа - метални атоми и неметални атоми.

Неметалните атоми (азот N, кислород O, сяра S, хлор CI.) Имат способността да прикрепват електрони към себе си, като ги отнемат от други атоми. Следователно атомите на неметали се наричат ​​"електроотрицателни".

Обратно, металните атоми са склонни да даряват електрони на други атоми. Следователно металните атоми се наричат ​​електроположителни. Това са например желязо Fe, олово Pb, мед Cu, цинк Zn. Веществата, състоящи се от два различни химични елемента, обикновено съдържат метални атоми от един и същи тип (означението на съответния атол се поставя в началото на химичната формула) и неметални атоми от един и същи тип (в химическата формула обозначението на съответният атом се поставя след металния атом). Например, натриев хлорид NaCl. Ако веществото не съдържа метален атом, тогава най-малко електроотрицателният елемент, например амоняк NH3, се поставя в началото на химичната формула.

Системата за именуване на неорганични химични съединения е одобрена през 1960 г Международният съюз IUPAC. неорганични химични съединениянаричан, първо произнасяйки името на най-електроотрицателния елемент (обикновено неметал). Например, свързване с химична формула KCI се нарича калиев хлорид. Веществото H2S се нарича сероводород, а CaO се нарича калциев оксид.

Органична химия.

В началото на своето развитие тази химия изследва вещества, които са част от живите организми – растения и животни (белтъчини, мазнини, захари) или вещества от разложена жива материя (масло). Всички тези вещества се наричат ​​органични.

Естествено срещащи се органична материяпринадлежат към различни групи: масло и неговите компоненти, протеини, въглехидрати, мазнини, хормони, витамини и др.

В началото на 19 век са синтезирани първите изкуствени органични молекули. Използвайки неорганичната сол на амониевия цианат, Вьолер получава урея през 1828 г. Оцетна киселинае синтезиран от Колбе през 1845 г. Berthelot получава етилов алкохол и мравчена киселина (1862).

С течение на времето химиците са се научили да синтезират все повече и повече естествени органични вещества. Получават се глицерин, ванилин, кофеин, никотин, холестерол.

Много от синтезираните органични вещества не съществуват в природата. Това са пластмаси, перилни препарати, изкуствени влакна, множество лекарства, оцветители, инсектициди.

Въглеродът образува повече съединения от всеки друг елемент. Със стабилна външна електронна обвивка въглеродът има много малка тенденция да се превърне в положително или отрицателно зареден йон. Тази електронна обвивка възниква от образуването на четири връзки, насочени към върховете на тетраедъра, в центъра на който е ядрото на въглеродния атом. Ето защо органичните молекули имат специфична структура.

В органичните молекули въглеродният атом винаги участва в четири химични връзки. Въглеродните атоми могат лесно да се комбинират един с друг, за да образуват дълги вериги или циклични структури.

Въглеродните атоми в органичните молекули могат да бъдат свързани чрез единични връзки (т.нар. наситени въглеводороди) или множество, по-точно двойни, както и тройни връзки (ненаситени въглеводороди).

Международният съюз IUPAC разработи система за именуване на органични съединения. Тази система разкрива най-дългата неразклонена въглеродна верига, вида на химическата връзка между въглеродните атоми и наличието на различни групи от атоми (заместители), прикрепени към основната въглеродна верига.

Групите от въглеродни атоми придават на органичните молекули, в които се съдържат, специфични свойства. Последните позволяват да се разграничат множество класове органични съединения, например: въглеводороди (вещества от въглеродни и водородни атоми), алкохоли, органични киселини.

На този етап от еволюцията нито един човек не може да си представи живота си без химия. В крайна сметка всеки ден по целия свят има различни химична реакция, без което съществуването на всички живи същества е просто невъзможно. Като цяло има два раздела в химията: неорганична и органична химия. За да разберете основните им разлики, първо трябва да разберете какви са тези раздели.

Неорганична химия

Известно е, че тази област на изучаване на химията всички физични и химични свойства на неорганичните вещества, както и техните съединения, като се вземат предвид техният състав, структура, както и способността за различни реакции с използването на реагенти и при тяхно отсъствие.

Те са едновременно прости и сложни. С помощта на неорганични вещества се създават нови технически важни материали, които са търсени сред населението. За да бъдем точни, този раздел от химията се занимава с изучаването на онези елементи и съединения, които не са създадени от живата природа и не са биологичен материал, но са получени чрез синтез от други вещества.

В хода на някои експерименти се оказа, че живите същества са способни да произвеждат много неорганични вещества, а има и възможност за синтезиране на органични вещества в лабораторията. Но въпреки това е просто необходимо да се разделят тези две области, тъй като има някои разлики в механизмите на протичане на реакциите, структурата и свойствата на веществата в тези области, които не позволяват да се комбинира всичко в едно раздел.

Разпределете прости и сложни неорганични вещества ... Простите вещества включват две групи съединения - това са метали и неметали. Металите са елементи, които имат всички метални свойства и между тях има и метална връзка. Тази група включва следните видове елементи: алкални метали, алкалоземни, преходни, светлина, полуметали, лантаниди, актиниди, както и магнезий и берилий. От всички официално признати елементи на периодичната таблица, деветдесет и шест елемента от сто осемдесет и един възможни, тоест повече от половината, се класифицират като метали.

Най-известните от неметалните групи са кислород, силиций и водород, докато по-рядко срещаните са арсен, селен и йод. Простите неметали също включват хелий и водород.

Сложните неорганични вещества са разделени на четири групи:

• Оксиди.
• Хидроксиди.
• Сол.
• киселини.

Органична химия

Тази област на химията разглежда вещества, които се състоят от въглерод и други елементи, тези, които влизат в контакт с него, тоест създават така наречените органични съединения. Това могат да бъдат вещества от неорганична природа, тъй като въглеводородът може да прикрепи към себе си много различни химични елементи.

Най-често се занимава с органична химия синтез и преработка на веществаи техните съединения от суровини от растителен, животински или микробиологичен произход, въпреки че, особено напоследък, тази наука е израснала далеч извън определените рамки.

Основните класове органични съединения включват: въглеводороди, алкохоли, феноли, халоген-съдържащи съединения, етери и естери, алдехиди, кетони, хинони, азотсъдържащи и сяросъдържащи съединения, карбоксилни киселини, хетероциклични, органометални съединения и полимери.

Веществата, изследвани от органичната химия, са много разнообразни, тъй като поради наличието на въглеводород в състава им, те могат да се свързват с много други различни елементи... Разбира се, органичните вещества се включват и в живите организми под формата на мазнини, протеини и въглехидрати, които изпълняват различни жизненоважни функции. Най-важните от тях са енергийни, регулаторни, структурни, защитни и други. Те са част от всяка клетка, всяка тъкан и орган на всяко живо същество. Без тях нормалното функциониране на тялото като цяло е невъзможно, нервна система, репродуктивни и други. Това означава, че всички органични вещества играят огромна роля в съществуването на целия живот на земята.

Основните разлики между тях

По принцип тези два раздела са свързани помежду си, но имат и някои разлики. На първо място, съставът на органичните вещества задължително включва въглерод, за разлика от неорганичния, в който може да не е включен. Съществуват и различия в структурата, в способността да се реагира на различни реагенти и създадени условия, в структурата, в основните физични и химични свойства, в произхода, в молекулно теглои т.н.

В органична материя молекулярната структура е много по-сложнаотколкото неорганични. Последните могат да се топят само при достатъчно високи температури и са изключително трудни за разлагане, за разлика от органичните, които имат относително ниска точка на топене. Органичните вещества имат доста обемно молекулно тегло.

Друга важна разлика е, че само органичните вещества имат способността образуват съединения със същия набор от молекули и атоми, но които имат различни опции за оформление. Така се получават напълно различни вещества, различаващи се помежду си по физически и химични свойства... Тоест, органичните вещества са склонни към такова свойство като изомерия.