Неорганична химия: концепция, въпроси и задачи. Какво изучава неорганичната химия

Курсът по неорганична химия съдържа много специални термини, необходими за извършване на количествени изчисления. Нека разгледаме подробно някои от основните му раздели.

Специални функции

Неорганичната химия е създадена, за да се определят характеристиките на вещества от минерален произход.

Сред основните раздели на тази наука са:

• анализ на структурата, физичните и химичните свойства;
• връзката между структурата и реактивността;
• създаване на нови методи за синтез на вещества;
• разработване на технологии за почистване на смеси;
• методи за производство на материали от неорганичен тип.

класификация

Неорганичната химия е разделена на няколко раздела, занимаващи се с изследване на някои фрагменти:

• химични елементи;
• класове неорганични вещества;
• полупроводникови вещества;
• определени (преходни) съединения.

взаимоотношение

Неорганичната химия е свързана с физична и аналитична химия, която има мощен набор от инструменти, които ви позволяват да извършвате математически изчисления. Разглежданият в този раздел теоретичен материал се използва в радиохимията, геохимията, агрохимията, а също и в ядрената химия.

Приложна неорганична химия се свързва с металургията, химическата технология, електрониката, добива и преработката на минерали, структурни и строителни материали и почистване на промишлени отпадъчни води.

История на развитието

Общата и неорганичната химия се разви заедно с човешката цивилизация, затова включва няколко отделни части. В началото на деветнадесети век Берцелиус публикува таблица с атомни маси. Този период е началото на развитието на тази наука.

Основата на неорганичната химия е изследванията на Avogadro и Gay-Lussac за характеристиките на газове и течности. Хес успява да извлече математическа връзка между количеството топлина и агрегираното състояние на материята, което значително разширява хоризонтите на неорганичната химия. Така например се появи атомно-молекулярната теория, която отговори на много въпроси.

В началото на деветнадесети век Дейви успя да се разложи електрохимично. натриеви хидроксиди и калий, отваряйки нови възможности за производство на прости вещества чрез електролиза. Фарадей, базиран на работата на Дейви, извлича законите на електрохимията.

От втората половина на деветнадесети век курсът на неорганичната химия се е увеличил значително. Откритията на Вант-Хоф, Аррениус, Освалд въведоха нови тенденции в теорията на решенията. Именно в този период беше формулиран законът за масово действие, който позволи да се извършват различни качествени и количествени изчисления.

Теорията за валентността, създадена от Вюрц и Кекуле, даде възможност да се намерят отговори на много въпроси на неорганичната химия, свързани с наличието на различни форми на оксиди и хидроксиди. В края на деветнадесети век са открити нови химични елементи: рутений, алуминий, литий: ванадий, торий, лантан и др. Това стана възможно след въвеждането на спектралните техники в практиката. Иновациите, възникнали през този период в науката, не само обясняват химичните реакции в неорганичната химия, но и дават възможност да се предскажат свойствата на получените продукти, тяхната област на приложение.

До края на деветнадесети век е известно, че съществуват 63 различни елемента и се появява информация за различни химически вещества. Но поради липсата на пълна научна класификация е възможно да се решат не всички задачи на неорганичната химия.

Законът на Менделеев

Периодичният закон, създаден от Дмитрий Иванович, стана основа за систематизиране на всички елементи. Благодарение на откритието на Менделеев, химиците успяха да поправят идеите за атомните маси на елементите, за да предскажат свойствата на тези вещества, които все още не са открити. Теорията на Мозли, Ръдърфорд, Бор, дава физическа обосновка на периодичния закон на Менделеев.

Неорганична и теоретична химия

За да разберем какви са химическите изследвания, трябва да разгледаме основните понятия, включени в този курс.

Основният теоретичен въпрос, изследван в този раздел, е периодичният закон на Менделеев. Неорганичната химия в таблиците, представена в учебния курс, запознава младите изследователи с основните класове неорганични вещества, тяхната взаимовръзка. Теорията на химичното свързване разглежда природата на връзката, нейната дължина, енергия, полярност. Методът на молекулярните орбитали, валентните връзки, теорията на кристалното поле са основните проблеми, които ни позволяват да обясним структурните особености и свойства на неорганичните вещества.

Химичната термодинамика и кинетика, отговаряйки на въпроси относно промените в енергията на системата, описанието на електронните конфигурации на йони и атоми, тяхното преобразуване в сложни вещества, основани на теорията на свръхпроводимостта, породиха нов раздел - химията на полупроводниковите материали.

Приложен характер

Неорганичната химия за манекените включва използването на теоретични въпроси в индустрията. Тази част от химията се превърна в основа за различни индустрии, свързани с производството на амоняк, сярна киселина, въглероден диоксид, минерални торове, метали и сплави. С помощта на химически методи в инженерството получават сплави с желани свойства и характеристики.

Предмет и задачи

Какво изучава химия? Това е наука за веществата, техните трансформации и приложения. В този интервал от време има достоверна информация за съществуването на около сто хиляди различни неорганични съединения. По време на химични трансформации настъпва промяна в състава на молекулите, образуват се вещества с нови свойства.

Ако изучавате неорганична химия от нулата, първо трябва да се запознаете с нейните теоретични раздели и едва след това можете да започнете практическото използване на придобитите знания. Сред многото въпроси, разгледани в този раздел на химическата наука, е необходимо да споменем атомно-молекулярната теория.

Молекулата в нея се счита за най-малката частица от веществото с нейните химични свойства. Той се дели на атоми, които са най-малките частици на материята. Молекулите и атомите са в непрекъснато движение, те се характеризират с електростатични сили на отблъскване и привличане.

Неорганичната химия от нулата трябва да се основава на определението за химичен елемент. Под него е обичайно да се разбира вида на атомите с определен ядрен заряд, структурата на електронните черупки. В зависимост от структурата, те могат да влизат в различни взаимодействия, образувайки вещества. Любовта на молекулата е електрически неутрална система, т.е. напълно подчинена на всички закони, съществуващи в микросистемите.

За всеки елемент, който съществува в природата, можете да определите броя на протоните, електроните, неутроните. Като пример, ние даваме натрий. Броят на протоните в ядрото му съответства на редовния номер, който е 11, и е равен на броя на електроните. За да се изчисли броят на неутроните, е необходимо да се извади атомният й номер от относителната атомна маса на натрия (23), като за някои елементи се идентифицират изотопи, които се различават по броя на неутроните в атомното ядро.

Формулиране на валентни формули

Какво друго се характеризира с неорганична химия? Темите, обхванати в този раздел, предполагат формулиране на формули за вещества, извършване на количествени изчисления.

Да започнем с това, да анализираме характеристиките на формулировката на валентните формули. В зависимост от това кои елементи ще бъдат включени в състава на веществото, има определени правила за определяне на валентността. Да започнем с подготовката на бинарни съединения. Този въпрос се разглежда в учебния курс по неорганична химия.

За метали, намиращи се в основните подгрупи на периодичната таблица, индексът на валентност съответства на номера на групата, е постоянна стойност. Металите във вторичните подгрупи могат да показват различни валенции.

Има някои особености при определяне на валентността на неметалите. Ако в съединението е разположено в края на формула, то то показва по-ниска валентност. При изчисляването му номерът на групата, в която се намира този елемент, се изважда от осем. Например, в оксиди, кислородът показва валентност от две.

Ако неметалът се намира в началото на формулата, той показва максималната валенция, равна на броя на неговата група.

Как да направим формулата на веществото? Съществува определен алгоритъм, който притежава дори ученик. Първо трябва да запишете знаците на елементите, посочени в името на съединението. Елементът, който е посочен последен в името, се поставя на първо място във формулата. На следващо място, над всеки от тях се определя, като се използват правилата, индекса на валентността. Между стойностите се определя най-малкото общо. Когато се разделя на валентности, се получават индекси, разположени под знаците на елементите.

Да дадем пример за вариант на формулировката на въглероден оксид (4). Първо, ние поставяме редица признаци на въглерод и кислород, които са част от това неорганично съединение, получаваме СО. Тъй като първият елемент има променлива валенция, той е показан в скоби, в кислород се счита, че е изваден от осем на шест (номер на група), два са получени. Окончателната формула на предложения оксид ще бъде под формата на СО2.

Сред многото научни термини, използвани в неорганичната химия, алотропията е от особен интерес. Тя обяснява съществуването на няколко прости вещества, основани на един химичен елемент, различаващи се по свойства и структура.

Класове неорганични вещества

Съществуват четири основни категории неорганични вещества, които заслужават подробно разглеждане. Нека започнем с кратко описание на оксидите. Този клас предполага бинарни съединения, в които кислородът задължително присъства. В зависимост от това кой елемент започва с формулата, се дели на три групи: основна, кисела, амфотерна.

Метали с валентност по-голяма от четири, както и всички неметали, образуват киселинни оксиди с кислород. Сред техните основни химични свойства, ние отбелязваме способността да взаимодейства с вода (с изключение на силициев диоксид), реакции с основни оксиди, основи.

Метали, чиято валентност не превишава две от основните оксиди. Сред основните химични свойства на този подвид, изберете образуването на основи с вода, соли с киселинни оксиди и киселини.

За преходните метали (цинк, берилий, алуминий) се характеризира с образуването на амфотерни съединения. Основната им разлика е в двойствеността на свойствата: реакции с алкали и киселини.

Основанията се наричат ​​скала клас неорганични съединения с подобна структура и свойства. Молекулите на такива съединения съдържат една или няколко хидроксилни групи. Самият термин се прилага за онези вещества, които образуват соли в резултат на взаимодействието. Алкалите са основи с алкална среда. Те включват хидроксиди на първата и втората групи от основните подгрупи на периодичната таблица.

На теория електролитна дисоциация бази са съединения, които могат да се дисоциират във воден разтвор в хидроксидни йони и метални катиони. За метали с променлива валентност, тя трябва да бъде посочена в наименованието на съединението.

Протонната теория на Бронстед обяснява основната разлика между бази и киселини. Според тази теория, една киселина е вещество, способно да освобождава протони. Основата е съединението, което приема тези протони. Киселината и основата, които участват в обмяната, създават двойка киселинна основа.

От свойствата, характерни за алкали, ние отбелязваме техните реакции с кисели и амфотерни оксиди, и възможността за обмен на йони с киселини и соли. Неразтворимите основи, които са слаби електролити, могат да се разлагат при нагряване до оксид на съответния метал и вода.

В неорганичната химия киселини заемат специално място. Обикновено те се класифицират в едноосновни, двуосновни, триосновни съединения, като се взема предвид броят на водородните протони в молекулата. Силните киселини (азотна, сярна) са способни да преминават метали от осма група, но реагират много добре с нискоактивни метали, образувайки сол, вода и също газообразно съединение (с изключение на злато и платина).

Всички киселинни разтвори лесно реагират с активните метали, които са разположени в електрохимичната серия на Бекетов до водород. В допълнение, този клас се характеризира с реакция с оксиди и хидроксиди, различни соли.

Солите са голям клас от неорганични вещества от особено значение за практическо използване. В зависимост от техния състав има няколко различни вида. В състава на средните (нормални) вещества има само метални катиони и аниони на киселинни остатъци. Такива соли се считат за най-често срещаните в природата. В ежедневието, например, се използва натриев хлорид (натриев хлорид).

В киселите соли, в допълнение към металния и киселинния остатък, има водородни катиони. Например, натриев бикарбонат (сода за хляб) е популярно съединение в сладкарската промишленост. Хидроксидни йони се намират в главните соли вместо водородните катиони. Двойните соли са неразделна част от много природни минерали. Така че, натриев хлорид, калий (sylvinite) е в земната кора. Това съединение се използва в промишлеността за изолиране на алкални метали.

В неорганичната химия съществува специална секция, посветена на изследването на сложни соли. Тези съединения участват активно в метаболитни процеси, протичащи в живите организми.

термохимия

Този раздел предполага разглеждане на всички химически трансформации от гледна точка на загуба на енергия или придобиване. Хес успя да установи връзка между енталпията, ентропията и извлече закон, който обяснява промяната в температурата за всяка реакция. Термичният ефект, който характеризира количеството на отделената или абсорбираната енергия в дадена реакция, се определя като разлика между сумата на енталпиите на реакционните продукти и изходните вещества, взети предвид стереохимичните коефициенти. Законът Хес е фундаментален в термохимията и позволява количествени изчисления за всяка химична трансформация.

Колоидна химия

Само в двадесети век тази част от химията се превърна в отделна наука, занимаваща се с различни течни, твърди, газообразни системи. Суспензиите, суспензиите, емулсиите, които се различават по големина на частиците, химичните параметри, се изучават подробно в колоидната химия. Активно се прилагат резултатите от множество изследвания във фармацевтичната, медицинската и химическата промишленост, които дават възможност на учените и инженерите да синтезират вещества с желани химични и физични характеристики.

заключение

Неорганичната химия в момента е една от най-големите секции на химията, съдържа огромен брой теоретични и практически въпроси, позволяващи да се получи представа за състава на веществата, техните физични свойства, химични трансформации, основните отрасли на приложение. Ако притежавате основните термини, закони, можете да съставите уравненията на химичните реакции, да използвате различни математически изчисления. На децата на крайния изпит се предлагат всички раздели на неорганичната химия, свързани с съставянето на формули, записването на реакционните уравнения, решаването на задачи за решения.