Chimie anorganică. Chimie generală și anorganică

Chimia anorganică face parte din chimia generală. Ea studiază proprietățile și comportamentul compușilor anorganici - structura și capacitatea lor de a reacționa cu alte substanțe. Această direcție analizează toate substanțele, cu excepția celor care sunt construite din lanțuri de carbon (acestea din urmă fac obiectul studiului chimiei organice).

descriere

Chimia este o știință complexă. Divizarea sa în categorii este pur condiționată. De exemplu, chimia anorganică și organică este asociată cu compuși numiți bioorganici. Acestea includ hemoglobina, clorofila, vitamina B₁₂ și multe enzime.

Foarte des, atunci când studiați substanțe sau procese, trebuie luate în considerare diverse relații cu alte științe. Chimia chimică generală și anorganică acoperă și simplă substanțe complexe, numărul de care este aproape de 400 000. Studiul proprietăților lor implică adesea o gamă largă de metode fizice, chimice, deoarece acestea pot combina proprietatile caracteristice unei astfel de știință, cum ar fi fizica. Calitatea substanțelor este afectată de conductivitate, activitate magnetică și optică, efectul catalizatorilor și alți factori "fizici".

De regulă, compușii anorganici sunt clasificați în funcție de funcția lor:

• Acid;
• motive;
• oxizi;
• sare.

Oxizii sunt adesea împărțiți în metale (oxizi de bază sau anhidride de bază) și oxizi nemetalici (oxizi de acid sau anhidride acide).

generație

Istoria chimiei anorganice este împărțită în mai multe perioade. În stadiul inițial, cunoștințele au fost acumulate prin observații aleatorii. Din cele mai vechi timpuri, s-au făcut încercări de transformare a metalelor prețioase în metale prețioase. Ideea alchimică a fost propagată de Aristotel prin doctrina sa despre convertibilitatea elementelor.

În prima jumătate a secolului al XV-lea, epidemiile au izbucnit. Mai ales populația a suferit de variole și de ciumă. Aesculapul credea că bolile au fost cauzate de anumite substanțe și că trebuie controlate cu ajutorul altor substanțe. Aceasta a dus la începutul așa-numitei perioade medico-chimice. În acel moment, chimia a devenit o știință independentă.

Formarea unei noi științe

În timpul Renașterii, chimia din domeniul pur științific de cercetare a devenit "supraaglomerată" cu concepte teoretice. Oamenii de știință au încercat să explice procesele profunde care au loc cu substanțe. În 1661 Robert Boyle introduce conceptul de "element chimic". În 1675, Nicholas Lemmer separă elementele chimice ale mineralelor de plante și animale, provocând astfel studiul chimiei compușilor anorganici în afară de cele organice.

Mai târziu, chimiștii au încercat să explice fenomenul arderii. Omul de știință german George Stahl a creat teoria flogistonilor, conform căreia un corp combustibil respinge particula non-gravitațională a phlogistonului. În 1756, Mikhail Lomonosov a demonstrat experimental că arderea anumitor metale este asociată cu particule de aer (oxigen). Antoine Lavoisier a respins și teoria flogistonilor, devenind strămoșul teoriei moderne a arderii. El a introdus, de asemenea, conceptul de "combinație de elemente chimice".

dezvoltare

Următoarea perioadă începe cu lucrări John Dalton și încearcă să explice legile chimice prin interacțiunea substanțelor la nivelul atomic (microscopic). Primul congres chimic din Karlsruhe din 1860 a dat definiții ale conceptelor de atom, valență, echivalent și moleculă. Datorită descoperirea legii periodice și crearea sistemului periodic al lui Mendeleev a demonstrat că teoria atomo-moleculară este legată nu numai legile chimice, dar, de asemenea, proprietățile fizice ale elementelor.

Următoarea etapă a dezvoltării chimiei anorganice este asociată cu descoperirea decăderii radioactive în 1876 și cu clarificarea designului atomului în 1913. Studiul lui Albrecht Kessel și Hilbert Lewis în 1916 rezolvă problema naturii legăturilor chimice. Pe baza teoriei echilibrului eterogenă Willard Gibbs și Henrik Roszeba Nicholas Kurnakov în 1913 a creat una dintre principalele metode ale chimiei anorganice moderne - analize fizico-chimice.

Bazele chimiei anorganice

Compușii anorganici din natură apar sub formă de minerale. Solul poate conține sulfură de fier, cum ar fi pirită sau sulfat de calciu sub formă de gips. Compușii anorganici apar și ca biomolecule. Acestea sunt sintetizate pentru utilizare ca catalizatori sau reactivi. Primul compus important anorganic artificial este nitratul de amoniu utilizat pentru fertilizarea solului.

sare

Mulți compuși anorganici sunt compuși ionici constând din cationi și anioni. Acestea sunt așa-numitele săruri, care fac obiectul cercetării în chimia anorganică. Exemple de compuși ionici sunt:

• Clorura de magneziu (MgCl2)₂), care include cationi Mg²⁺ și anionii Cl^-.
• Oxid de sodiu (Na₂O), care constă din cationi Na⁺ și anionii O^2-.

În fiecare sare, proporțiile ionilor sunt astfel încât încărcăturile electrice sunt în echilibru, adică compusul ca întreg este neutru din punct de vedere electric. Ionii sunt descrise oxidarea și ușurința de formare, care rezultă din potențialul ionizarea (cationi) sau afinitate de electroni (anioni) a elementelor din care sunt formate.

Sărurile anorganice includ oxizi, carbonați, sulfați și halogenuri. Mulți compuși sunt caracterizați printr-un punct de topire ridicat. Sărurile anorganice sunt de obicei formațiuni cristaline solide. O altă caracteristică importantă este solubilitatea în apă și ușurința de cristalizare. Unele săruri (de exemplu, NaCI) sunt foarte solubile în apă, în timp ce altele (de exemplu, SiO2) sunt aproape insolubile.

Metale și aliaje

Metalele, cum ar fi fier, cupru, bronz, alamă, aluminiu, reprezintă un grup de elemente chimice în partea stângă a tabelului periodic. Acest grup include 96 de elemente, caracterizate prin conductivitate termică ridicată și conductivitate electrică. Ele sunt utilizate pe scară largă în metalurgie. Metalele pot fi divizate în mod condiționat în negru și colorate, grele și ușoare. Apropo, elementul cel mai folosit este fierul, ocupând 95% din producția mondială în rândul tuturor tipurilor de metale.

Aliajele sunt substanțe complexe obținute prin topirea și amestecarea a două sau mai multe metale în stare lichidă. Ele constau dintr-o bază (elemente dominante într-un raport procentual: fier, cupru, aluminiu etc.), cu adăugări mici de componente de aliere și modificare.

Oamenii folosesc aproximativ 5000 de tipuri de aliaje. Acestea sunt principalele materiale în construcții și industrie. Apropo, există și aliaje între metale și nemetale.

clasificare

În tabelul de chimie anorganică, metalele sunt împărțite în mai multe grupe:

• 6 elemente sunt în grupul alcalin (litiu, potasiu, rubidiu, sodiu, franceză, cesiu);
• 4 - în pământurile alcaline (radium, bariu, stronțiu, potasiu);
• 40 - în tranziție (titan, aur, wolfram, cupru, mangan, scandiu, fier, etc.);
• 15 - lantanide (lantan, ceriu, erbium etc.);
• 15 - actinide (uraniu, actiniu, toriu, fermioane etc.);
• 7 - semimetale (arsenic, bor, antimoniu, germaniu etc.);
• 7 - metale ușoare (aluminiu, staniu, bismut, plumb, etc.).

Nemetale

Nemetalele pot fi atât elemente chimice, cât și compuși chimici. În stare liberă ele formează substanțe simple cu proprietăți nemetalice. În chimia anorganică există 22 de elemente. Acestea sunt hidrogen, bor, carbon, azot, oxigen, fluor, siliciu, fosfor, sulf, clor, arsen, seleniu etc.

Cele mai tipice nemetale sunt halogeni. Ca reacție cu metalele, ele formează compuși ai căror legături sunt în principal ionice, de exemplu, KCI sau CaO. Când interacționează unul cu altul, nemetalele pot forma compuși legați covalent (Cl3N, ClF, CS2, etc.).

Baze și acizi

Bazele sunt substanțe complexe, dintre care cele mai importante sunt hidroxizii solubili în apă. Când dizolvat, acestea disociază cu cationi metalici și anioni de hidroxid, iar pH-ul lor este mai mare decât 7. Motivele pot fi considerate ca acizii chimic opus deoarece acidul disociabila apa crește concentrația ionilor de hidrogen (H3O +), până în partea de jos este redusă.

Acizii sunt substanțe care participă la reacții chimice cu baze, îndepărtându-le de ele. Majoritatea acizilor de importanță practică sunt solubili în apă. Când se dizolvă, se disociază de cationii hidrogenului (H.⁺) și anionii acide, iar pH-ul lor este mai mic de 7.