Anorganska kemija. Opća i anorganska kemija

Anorganska kemija je dio opće kemije. Istražuje svojstva i ponašanje anorganskih spojeva - njihovu strukturu i sposobnost reagiranja s drugim tvarima. U ovom smislu ispituju se sve tvari, osim onih koji su izgrađeni od lanaca ugljika (potonji su predmet istraživanja organske kemije).

opis

Kemija je složena znanost. Njegova podjela u kategorije je čisto uvjetovana. Na primjer, anorganska i organska kemija povezana je s spojevima zvanim bioorganski. To uključuje hemoglobin, klorofil, vitamin B₁₂ i mnogim enzimima.

Vrlo često, pri proučavanju tvari ili procesa, moraju se uzeti u obzir različiti odnosi s drugim znanostima. Opća i anorganska kemija pokriva jednostavne i kompleksnih tvari, čiji broj pristupa 400.000. Proučavanje njihovih svojstava često uključuje širok raspon fizikalnih metoda, budući da mogu kombinirati svojstva karakteristična za znanost kao što je fizika. Na kvalitetu tvari utječu vodljivost, magnetska i optička aktivnost, učinak katalizatora i drugih "fizičkih" čimbenika.

Anorganski spojevi se u pravilu klasificiraju prema njihovoj funkciji:

• kiselina;
• razlozi;
• oksidi;
• sol.

Oksidi su često podijeljeni na metale (bazične okside ili bazične anhidride) i nemetalne okside (kiseli oksidi ili kiselinski anhidridi).

generacija

Povijest anorganske kemije podijeljena je u nekoliko razdoblja. U početnoj fazi, znanje je akumulirano kroz slučajna promatranja. Od antičkih vremena, pokušali su pretvoriti plemenite metale u plemenite metale. Alchemijsku ideju je Aristotel propisao kroz doktrinu konvertibilnosti elemenata.

U prvoj polovici petnaestog stoljeća epidemija je bjesnila. Pogotovo stanovništvo je patilo od boginja i kuge. Aesculapius je smatrao da su bolesti uzrokovane određenim tvarima i da ih moraju kontrolirati uz pomoć drugih tvari. To je dovelo do početka tzv. Medicinsko-kemijskog razdoblja. U to je vrijeme kemija postala nezavisna znanost.

Formiranje nove znanosti

Tijekom renesanse, kemija iz čisto praktičnog područja istraživanja postala je "obrastao" s teorijskim konceptima. Znanstvenici su pokušali objasniti duboke procese koji se odvijaju tvari. Godine 1661. Robert Boyle uvodi koncept "kemijskog elementa". Godine 1675. Nicholas Lemmer razdvaja kemijske elemente minerala od biljaka i životinja, čime prouzrokuje proučavanje kemije anorganskih spojeva, osim organskih spojeva.

Kasnije su kemičari pokušali objasniti fenomen spaljivanja. Njemački znanstvenik Georg Čelik stvorio flogističan teoriju, prema kojoj je tijelo odbacuje zapaljivu bez gravitacijskog flogistona čestica. Godine 1756. Mikhail Lomonosov eksperimentalno je dokazao da je izgaranje određenih metala povezano s česticama zraka (kisika). Antoine Lavoisier je također opovrgnuo teoriju flogiston, postao je predak moderne teorije izgaranja. Također je predstavio koncept "kombinacije kemijskih elemenata".

razvoj

Sljedeće razdoblje počinje s radovima John Dalton i pokušava objasniti kemijske zakone kroz interakciju tvari na atomskoj (mikroskopskoj) razini. Prvi kemijski kongres u Karlsruheu 1860. godine davao je definicije pojmova atoma, valencije, ekvivalenta i molekule. Zbog otkrića periodnog zakona i periodnog sustava stvaranja Dmitrij Mendeljejeva dokazao da je atomska molekularne teorije odnosi se ne samo na kemijske zakone, ali i fizikalnih svojstava elemenata.

Slijedeći korak u razvoju anorganske kemije koja je povezana s detekcijom radioaktivnog raspada 1876 godine i rasvjetljavanju atomske strukture 1913. Istraživanje Albrecht Kessel i Hilbert Lewis u 1916 rješava problem prirode kemijske veze. Na temelju teorije heterogene ravnoteže Willard Gibbs i Henrik Roszeba Nikole Kurnakov 1913 je stvorio jedan od glavnih metoda modernog anorganske kemije - fizičke i kemijske analize.

Osnove anorganske kemije

Anorganski spojevi u prirodi pojavljuju se u obliku minerala. Tlo može sadržavati željezni sulfid, poput pirita ili kalcijevog sulfata u obliku gipsa. Anorganski spojevi također se javljaju kao biomolekule. Oni su sintetizirani za uporabu kao katalizatori ili reagensi. Prvi važan umjetni anorganski spoj je amonijev nitrat koji se koristi za oplodnju tla.

soli

Mnogi anorganski spojevi su ionski spojevi koji se sastoje od kationa i aniona. To su tzv. Soli, koje su predmet istraživanja anorganske kemije. Primjeri ionskih spojeva su:

• Magnezijev klorid (MgCl₂), koji uključuje katione Mg²⁺ i Cl anione^-.
• Natrijev oksid (Na₂O), koji se sastoji od Na kationa⁺ i anione O^2-.

U svakoj soli, omjeri iona su takvi da su električni naboji u ravnoteži, tj. Spoj kao cjelina je električki neutralan. Ioni su opisani oksidacije i jednostavnost formacije koja rezultira iz ionizacije potencijal (kationa) ili elektron afinitetnu (anioni) elemenata iz kojih su formirane.

Anorganske soli uključuju okside, karbonate, sulfate i halide. Mnogi spojevi karakterizirani su visokim talištem. Anorganske soli su obično čvrste kristalne strukture. Druga važna značajka je njihova topljivost u vodi i jednostavnost kristalizacije. Neke soli (na primjer NaCl) su visoko topljive u vodi, dok su druge (na primjer, Si02) gotovo netopive.

Metali i legure

Metali, poput željeza, bakra, bronce, mjedi, aluminija, skupina su kemijskih elemenata u donjem lijevom dijelu periodičnog stola. Ova skupina obuhvaća 96 elemenata, koji su karakterizirani visokom toplinskom vodljivosti i električnom vodljivosti. Oni su naširoko koristi u metalurgiji. Metali mogu biti uvjetno podijeljeni u crnu i obojenu, tešku i laganu. Usput, najčešće korišteni element je željezo, zauzima 95% svjetske proizvodnje među svim vrstama metala.

Slojevi su složene tvari dobivene taljenjem i miješanjem dva ili više metala u tekućem stanju. Sastoje se od baze (dominantni elementi u postotku: željezo, bakar, aluminij, itd ...) s malim legirajućih dodataka i mijenjanja komponenti.

Čovječanstvo koristi oko 5000 vrsta legura. Oni su glavni materijali u građevinarstvu i industriji. Usput, postoje i legure između metala i nemetala.

klasifikacija

U tablici anorganske kemije, metali su podijeljeni u nekoliko skupina:

• 6 elemenata su u alkalnoj skupini (litij, kalij, rubidij, natrij, france, cezij);
• 4 - u alkalnoj zemlji (radium, barij, stroncij, kalij);
• 40 - u prijelazu (titan, zlato, volfram, bakar, mangan, skandij, željezo itd.);
• 15 - lantanidi (lantan, cerium, erbium, itd.);
• 15 - aktinidi (uran, aktinium, trijum, fermioni, itd.);
• 7 - semimetali (arsen, bor, antimon, germanija, itd.);
• 7 - lakih metala (aluminij, kositar, bizmut, olovo, itd.).

Nemetala

Nemetali mogu biti i kemijski elementi i kemijski spojevi. U slobodnom stanju formiraju jednostavne tvari s nekimetalnim svojstvima. U anorganskoj kemiji postoje 22 elementa. Je vodik, bor, ugljika, dušika, kisika, silicija, fluor, fosfora, sumpora, klora, arsena, selena, i drugi.

Najtipičniji nemetali su halogeni. U reakciji s metalima oni tvore spojeve čija je veza uglavnom ionska, na primjer, KCl ili CaO. Kada međusobno djeluju, ne-metali mogu formirati kovalentno vezane spojeve (Cl3N, ClF, CS2, itd.).

Baze i kiseline

Baze su složene tvari, od kojih su najvažniji hidroksidi topljivi u vodi. Kada je otopljen su disocira s metalnim kationima i hidroksida aniona, a njihov pH veći od 7. osnovi mogu smatrati kemijski suprotnim kiseline, jer voda nesocijalan kiselina povećanje koncentracije vodikovih iona (H3O +), dok je dno je smanjen.

Kiseline su tvari koje sudjeluju u kemijskim reakcijama s bazama, od njih oduzima elektrone. Većina kiselina od praktične važnosti su topljivi u vodi. Kad se otopi, razdvajaju se od kationskih vodika (H⁺) i kiselih aniona, a njihov pH je manji od 7.