كان لهذا العلم اسم آخر شبه منسي الآن: الكيمياء المعدنية. لقد حدد بوضوح محتوى العلم: دراسة المواد ، بشكل أساسي المواد الصلبة ، التي تشكل عالم الطبيعة غير الحية. تحليل طبيعي لا المواد العضوية، المعادن في المقام الأول ، المسموح بها في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر. يفتح عدد كبير منالعناصر الموجودة على الأرض. وكل اكتشاف من هذا القبيل أعطى كيمياء غير عضوية مواد جديدة، زاد عدد الأشياء لأبحاثها.
ترسخ اسم "غير عضوي" بقوة في اللغة العلمية عندما بدأ في التطور بشكل مكثف الكيمياء العضويةمن درس المواد العضوية الطبيعية والاصطناعية. عددهم في القرن التاسع عشر زادت بسرعة كل عام ، وذلك لتوليف جديد مركبات العضويةكان أخف وأبسط من غير العضوية. وكانت القاعدة النظرية للكيمياء العضوية لفترة طويلة أكثر صلابة: يكفي أن نذكر نظرية بتلر عن التركيب الكيميائي للمركبات العضوية. أخيرًا ، ثبت أن تنوع المواد العضوية أسهل في التصنيف بوضوح.
كل هذا أدى في البداية إلى تحديد كائنات الدراسة لفرعين رئيسيين من العلوم الكيميائية. بدأ تعريف الكيمياء العضوية على أنها مجال الكيمياء الذي يدرس المواد المحتوية على الكربون. كان الكثير من المواد غير العضوية معرفة خواص جميع المركبات الكيميائية الأخرى. تم الحفاظ على هذا الاختلاف في التعريف الحديث للكيمياء غير العضوية: علم العناصر الكيميائية والمركبات الكيميائية البسيطة والمعقدة التي تتكون منها. جميع العناصر ما عدا الكربون. صحيح أنهم دائمًا ما يحفظون أن بعض مركبات الكربون البسيطة - الأكاسيد ومشتقاتها والكربيدات وبعض المركبات الأخرى - يجب تصنيفها على أنها مواد غير عضوية.
ومع ذلك ، أصبح من الواضح أنه لا يوجد تمييز حاد بين المواد غير العضوية والعضوية. في الواقع ، تُعرف هذه الفئات الواسعة من المواد باسم العناصر العضوية (خاصة الفلزية العضوية) ومركبات التنسيق (المعقدة) ، والتي لا تُنسب ببساطة بشكل لا لبس فيه إلى الكيمياء العضوية أو غير العضوية.
بدأ تاريخ الكيمياء العلمية مع المواد غير العضوية. وبالتالي فليس من المستغرب أن يتماشى ذلك مع الكيمياء غير العضوية أهم المفاهيموالمفاهيم النظرية التي ساهمت في تطوير الكيمياء بشكل عام. على أساس الكيمياء غير العضوية ، تم تطوير نظرية الأكسجين للاحتراق ، وتم وضع قوانين القياس المتكافئ الأساسية (انظر قياس العناصر الكيميائية) ، وأخيراً ، تم إنشاء النظرية الذرية والجزيئية. أدت الدراسة المقارنة لخصائص العناصر ومركباتها وأنماط التغيير في هذه الخصائص مع زيادة الكتل الذرية إلى اكتشاف القانون الدوري وبناء النظام الدوري للعناصر الكيميائية ، والذي أصبح أهم اساس نظرىالكيمياء غير العضوية. ساهم في تقدمه وتطوير إنتاج العديد من المواد المهمة عمليًا - الأحماض ، الصودا ، الأسمدة المعدنية. نمت هيبة الكيمياء غير العضوية بشكل ملحوظ بعد التخليق الصناعي للأمونيا.
كان عائق تطور الكيمياء بشكل عام ، والكيمياء غير العضوية على وجه الخصوص ، هو الافتقار إلى الأفكار الدقيقة حول بنية الذرات. كان إنشاء نظرية حول بنية الذرات ذا أهمية كبيرة بالنسبة لها. أوضحت النظرية سبب التغيير الدوري في خصائص العناصر ، وساهم في ظهور نظريات التكافؤ والأفكار حول طبيعة الرابطة الكيميائية في المركبات غير العضوية ، ومفهوم الروابط الأيونية والتساهمية. تم تحقيق فهم أعمق لطبيعة الرابطة الكيميائية في إطار كيمياء الكم.
لذلك أصبحت الكيمياء غير العضوية تخصصًا نظريًا صارمًا. لكن تقنية التجربة تم تحسينها باستمرار. جديد معدات المختبراتيسمح باستخدامه في التوليفات الكيميائية المركبات غير العضويةدرجات حرارة عدة آلاف من الدرجات وقريبة من الصفر المطلق؛ لاستخدام ضغوط مئات الآلاف من الأجواء ، وعلى العكس من ذلك ، لتنفيذ ردود الفعل في ظروف عالية الفراغ. كما تم اعتماد عمل التفريغ الكهربائي ، والإشعاع بكثافة عالية من قبل الكيميائيين غير العضويين. لقد حقق التوليف التحفيزي غير العضوي نجاحًا كبيرًا.
تم العثور على جميع العناصر الكيميائية المعروفة تقريبًا ، ليس فقط الموجودة على الأرض ، ولكن تم الحصول عليها أيضًا في التفاعلات النووية الاستخدام العملي. على سبيل المثال ، أصبح البلوتونيوم هو الوقود النووي الرئيسي ، وربما تمت دراسة كيمياءه بشكل كامل أكثر من العديد من العناصر الأخرى في نظام مندليف. ولكن من أجل ممارسة النظر في أنه من الممكن استخدام أي عنصر كيميائي، كان على الكيميائيين غير العضويين أولاً أن يعرفوا خصائصه بشكل شامل. هذا ينطبق بشكل خاص على ما يسمى بالعناصر النادرة.
تواجه الكيمياء غير العضوية الحديثة مهمتين رئيسيتين. كائنات الدراسة الأولى هي الذرة والجزيء: من المهم معرفة كيفية ارتباط خصائص المواد ببنية الذرات والجزيئات. هنا ، توفر طرق الفحص الفيزيائية المختلفة مساعدة لا تقدر بثمن (انظر الكيمياء الفيزيائية). لطالما استخدم الكيميائيون غير العضويون أفكار ومفاهيم الكيمياء الفيزيائية.
المهمة الثانية هي التطوير أسس علميةالحصول على مواد ومواد غير عضوية ذات خصائص محددة سلفًا. هذه المركبات غير العضوية ضرورية للتكنولوجيا الجديدة. إنها بحاجة إلى مواد مقاومة للحرارة ذات قوة ميكانيكية عالية ، ومقاومة لأشد الكواشف الكيميائية عدوانية ، وكذلك المواد شديدة القوة. درجة عاليةالنقاء ، ومواد أشباه الموصلات ، وما إلى ذلك. التجارب هنا مسبوقة بحسابات نظرية صارمة ومعقدة ، وغالبًا ما تستخدم أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية لتنفيذها. في كثير من الحالات ، تكون الكيمياء غير العضوية قادرة على التنبؤ بشكل صحيح بما إذا كان المنتج التخليقي المقترح سيكون له الخصائص المطلوبة.
أصبح حجم البحث في الكيمياء غير العضوية كبيرًا جدًا بحيث تم تشكيل أقسام مستقلة فيه: كيمياء العناصر الفردية (على سبيل المثال ، كيمياء النيتروجين ، كيمياء الفوسفور ، كيمياء اليورانيوم ، كيمياء البلوتونيوم) أو مجموعاتها المحددة (كيمياء المعادن الانتقالية ، كيمياء العناصر الأرضية النادرة ، كيمياء عناصر عبر اليورانيوم).). ككائنات مستقلة للبحث يمكن اعتبارها فئات مختلفةمركبات غير عضوية (على سبيل المثال ، كيمياء الهيدريد ، كيمياء الكربيدات). الدراسات الخاصة مكرسة الآن لهذه "الفروع" المنفصلة و "الأغصان" من "الشجرة" القوية للكيمياء غير العضوية. وبالطبع ، هناك وستكون أقسامًا جديدة لهذا العلم القديم والشاب دائمًا. لذلك ، في العقود الأخيرة ، نشأت كيمياء أشباه الموصلات وكيمياء الغازات الخاملة.
تدرس الكيمياء غير العضوية العناصر الكيميائية وموادها البسيطة والمعقدة (باستثناء مركبات الكربون العضوية) ، وكذلك أنماط تحول هذه المواد. على هذه اللحظةيوجد حوالي 400000 مادة غير عضوية في العالم.
تاريخيًا ، يأتي اسم الكيمياء غير العضوية من فكرة جزء من الكيمياء يتعامل مع دراسة العناصر والمركبات وتفاعلات المواد التي لا تتكون بواسطة الكائنات الحية. ومع ذلك ، منذ تخليق اليوريا من المركب غير العضوي سيانات الأمونيوم (NH4OCN) ، والذي تم تنفيذه في عام 1828 بواسطة الكيميائي الألماني المتميز فريدريش فولر ، أصبحت الحدود بين المواد الحية وغير الحية غير واضحة ، حيث أن الكائنات الحية تنتج الكثير من المواد غير العضوية. المواد ، ويمكن تصنيع جميع المركبات العضوية تقريبًا في المختبرات. ومع ذلك ، فإن التقسيم إلى مجالات مختلفة من الكيمياء أمر وثيق الصلة وضروري كما كان من قبل ، نظرًا لأن آليات التفاعل وبنية المواد في الكيمياء العضوية وغير العضوية مختلفة. هذا يجعل من السهل تنظيم طرق وأساليب البحث في كل من الصناعات.
أهم مهمة للكيمياء غير العضوية هي تطوير و مبرر علميطرق لخلق مواد جديدة مع الحق التقنية الحديثةملكيات. الأساس النظري للكيمياء غير العضوية هو القانون الدوري والنظام الدوري للعناصر الكيميائية المبني عليه.
انعكس نص المحاضرات الأفكار الحديثةحول بنية المواد وخصائصها. يتم إيلاء اهتمام خاص لإقامة علاقات بين بنية المواد وتحولاتها في الأنظمة غير العضوية لمختلف عناصر النظام الدوري. تتناول ملاحظات المحاضرة أولاً كيمياء الهيدروجين وعناصر p للمجموعات الفرعية الرئيسية للمجموعات السابعة والثالثة من النظام الدوري لـ D.I. Mendeleev ، ثم يتم إعطاء خاصية عامة للمعادن ويتم النظر في العناصر s لمجموعات IA و PA ، ثم يتم النظر في خصائص الانتقال d- و f- العناصر. تنتهي ملاحظات المحاضرة بوصف الخواص الكيميائيةالغازات الخاملة.
يبدأ كل قسم بـ الخصائص العامةالمجموعات الفرعية - تحليل التكوين الإلكتروني وحالات الأكسدة المحتملة وتحديدها الأنماط العامةفي تغيير خصائص الأكسدة والاختزال والحمض للمركبات ، يتم إعطاء خاصية مواد بسيطة، مركبات عناصر هذه المجموعة. يتم إيلاء اهتمام مفصل لاستخدام المواد (التي يتم تقديمها بشكل منظم من قبل الصناعة) ؛ دور بيولوجيوعلم السموم. ينتهي كل قسم بقائمة من أسئلة التحكم للفحص الذاتي ، والتي تساعد الطلاب على تنظيم معارفهم وتعميمها.
تصف الكيمياء غير العضوية خصائص وسلوك المركبات غير العضوية ، بما في ذلك المعادن والمعادن والمركبات العضوية المعدنية. بينما تدرس الكيمياء العضوية جميع المركبات المحتوية على الكربون ، تشتمل الكيمياء غير العضوية على المجموعات الفرعية المتبقية من المركبات الأخرى. هناك أيضًا مواد تمت دراستها من قبل فرعي الكيمياء في وقت واحد ، على سبيل المثال ، المركبات العضوية المعدنية التي تحتوي على معدن أو فلزات مرتبطة بالكربون.
يمكن تقسيم الكيمياء غير العضوية إلى عدة أقسام فرعية:
- مجالات دراسة المركبات غير العضوية ، مثل الأملاح أو مركباتها الأيونية ؛
- الجيوكيمياء - دراسة كيمياء البيئة بيئة طبيعيةالأرض التي لديها أهمية عظيمةلفهم الكوكب أو إدارة موارده ؛
- استخراج المواد غير العضوية (الخامات المعدنية) للصناعة ؛
- الكيمياء الحيوية العضوية - دراسة العناصر الفردية (الأحافير الطبيعية) الضرورية للحياة وتشكيل الجزيئات البيولوجية المهمة المشاركة في النظم البيولوجية ، وكذلك فهم كيمياء المواد السامة ؛
- تدرس الكيمياء التركيبية المواد التي يمكن الحصول عليها أو تنقيتها دون مشاركة الطبيعة عن طريق التوليف في المنشآت الصناعية أو المختبرات ؛
- الكيمياء الصناعية هي العمل مع المواد في مختلف العمليات واسعة النطاق أو مجالات البحث.
أين تستخدم الكيمياء غير العضوية؟
تستخدم المركبات غير العضوية كمحفزات ، أصباغ ، طلاء ، خافض للتوتر السطحي ، الأدويةوالوقود والمنتجات الأخرى التي نستخدمها كل يوم. غالبا ما يكون لديهم درجات حرارة عاليةالذوبان والخرسانة عالية أو منخفضة الخواص الكهربائيةالموصلات التي تجعلها مفيدة لأغراض معينة.
على سبيل المثال:
- الأمونيا هي مصدر النيتروجين في الأسمدة وهي أيضًا واحدة من المواد الكيميائية غير العضوية الرئيسية المستخدمة في صناعة النايلون والألياف والبلاستيك والبولي يوريثان (تستخدم في الطلاءات القوية المقاومة للمواد الكيميائية والمواد اللاصقة والرغوات) والهيدرازين (المستخدم في صناعة الصواريخ. الوقود) والمتفجرات.
- يستخدم الكلور في إنتاج البولي فينيل كلوريد (لصناعة الأنابيب والملابس والأثاث) والكيماويات الزراعية (الأسمدة والمبيدات الحشرية) ، وكذلك الأدوية والكيماويات لمعالجة المياه أو تعقيمها ؛
- يستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم كمسحوق أبيض في صناعة أصباغ الطلاء والطلاء والبلاستيك والورق والأحبار والألياف والأغذية ومستحضرات التجميل. يحتوي ثاني أكسيد التيتانيوم أيضًا خصائص جيدةمقاومة الأشعة فوق البنفسجية ، لذلك فهي قابلة للتطبيق في إنتاج المحفزات الضوئية.
الكيمياء غير العضوية هي فرع علمي ومنزلي عملي للغاية. يعتبر إنتاج حامض الكبريتيك من أهم العناصر المستخدمة كمواد خام صناعية أهمية خاصة بالنسبة لاقتصاد البلاد.
ما الذي تمت دراسته في الكيمياء غير العضوية؟
المتخصصون في مجال الكيمياء غير العضوية لديهم مدى واسعمجالات النشاط ، من استخراج المواد الخام إلى إنشاء الرقائق الدقيقة. يعتمد عملهم على فهم السلوك والبحث عن نظائرها من العناصر غير العضوية. المهمة الرئيسية هي معرفة كيفية تعديل هذه المواد ومشاركتها واستخدامها. يشمل عمل الكيميائيين غير العضويين تطوير طرق لاستعادة المعادن من النفايات وتحليل الخامات الملغومة على المستوى الجزيئي. ينصب التركيز العام على إتقان العلاقات بين الخصائص والوظائف الفيزيائية.
نهج فردي للتسعير لكل عميل!
كيمياء- علم المواد وأنماط تحولاتها (الخواص الفيزيائية والكيميائية) وتطبيقاتها.
يوجد حاليًا أكثر من 100 ألف مركب غير عضوي وأكثر من 4 ملايين مركب عضوي معروف.
الظواهر الكيميائية: تتحول بعض المواد إلى مواد أخرى تختلف عن تركيبتها الأصلية وخواصها ، بينما لا يتغير تكوين نوى الذرات.
الظواهر الفيزيائية: المتغيرة الحالة الفيزيائيةتتشكل المواد (التبخر ، الذوبان ، التوصيل الكهربائي ، إشعاع الحرارة والضوء ، القابلية للتطويع ، إلخ) أو مواد جديدة مع تغيير في تكوين نوى الذرات.
العقيدة الذرية الجزيئية.
1. تتكون جميع المواد من جزيئات.
مركب - أصغر جزء من مادة له خصائصه الكيميائية.
2. تتكون الجزيئات من ذرات.
ذرة - أصغر جسيم من عنصر كيميائي يحتفظ بجميع خواصه الكيميائية. العناصر المختلفة تتوافق مع ذرات مختلفة.
3. الجزيئات والذرات في حركة مستمرة. بينهما قوى الجذب والتنافر.
عنصر كيميائي - هذا نوع من الذرات يتميز بشحنات معينة للنواة وبنية قذائف الإلكترون. حاليًا ، هناك 118 عنصرًا معروفًا: 89 منها موجودة في الطبيعة (على الأرض) ، والباقي يتم الحصول عليها بشكل مصطنع. توجد الذرات في حالة حرة ، في مركبات بها ذرات من نفس العناصر أو عناصر أخرى ، مكونة الجزيئات. يتم تحديد قدرة الذرات على التفاعل مع الذرات الأخرى وتشكيل مركبات كيميائية من خلال هيكلها. تتكون الذرات من نواة موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة تتحرك حولها ، وتشكل نظامًا محايدًا كهربائيًا يطيع القوانين المميزة للأنظمة الدقيقة.
نواة ذرية - الجزء المركزي من الذرة Z بروتونات و N. النيوترونات ، حيث يتركز الجزء الأكبر من الذرات.
الشحنة الأساسية - موجب ، يساوي في الحجم عدد البروتونات في النواة أو الإلكترونات في ذرة محايدة ويتزامن مع الرقم التسلسلي للعنصر في النظام الدوري.
مجموع البروتونات والنيوترونات نواة ذريةيسمى العدد الكتليأ = Z + N.
النظائر
- عناصر كيميائية لها نفس الشحنات النووية ، لكن تختلف أعداد كتلتها باختلاف عدد النيوترونات في النواة.
|
كتلة |
أ |
63 |
النحاس و |
65 |
35 |
Cl و |
37 |
صيغة كيميائية - هذا سجل شرطي لتكوين مادة باستخدام العلامات الكيميائية (اقترحه J. Berzelius في عام 1814) والمؤشرات (المؤشر هو الرقم الموجود أسفل يمين الرمز. ويشير إلى عدد الذرات في الجزيء) . صيغة كيميائيةيُظهر أي ذرات من العناصر وفي أي علاقة مترابطة في الجزيء.
التآصل - ظاهرة تكوين عنصر كيميائي لعدة مواد بسيطة تختلف في التركيب والخصائص. مواد بسيطة - جزيئات ، تتكون من ذرات من نفس العنصر.
جمواد كاذبة تتكون الجزيئات من ذرات من عناصر كيميائية مختلفة.
ثابت الكتلة الذرية يساوي 1/12 من كتلة النظير 12ج - النظير الرئيسي للكربون الطبيعي.
م ش = 1/12م (12 ج ) = 1 وحدة دولية = 1.66057 10-24 جم
الكتلة الذرية النسبية (أ ص) - قيمة بلا أبعاد تساوي نسبة متوسط كتلة ذرة عنصر (مع مراعاة النسبة المئوية للنظائر في الطبيعة) إلى 1/12 من كتلة ذرة 12ج.
متوسط الكتلة المطلقة للذرة (م) تساوي الكتلة الذرية النسبية مضروبة في a.m.u.
أر (ملغ) = 24.312
م (ملغ) = 24.312 1.66057 10-24 = 4.037 10-23 جم
الوزن الجزيئي النسبي (السيد) - كمية بلا أبعاد توضح عدد المرات التي تكون فيها كتلة جزيء مادة معينة أكبر من 1/12 من كتلة ذرة كربون 12ج.
M جم = م جم / (1/2 م أ (12 ج))
السيد - كتلة جزيء مادة معينة ؛
م أ (12 ج) هي كتلة ذرة الكربون 12 ج.
M g \ u003d S A g (e). الكتلة الجزيئية النسبية للمادة تساوي مجموع الكتل الذرية النسبية لجميع العناصر ، مع مراعاة المؤشرات.
أمثلة.
M g (B 2 O 3) \ u003d 2 A r (B) + 3 A r (O) \ u003d 2 11 + 3 16 \ u003d 70
M g (KAl (SO 4) 2) \ u003d 1 A r (K) + 1 A r (Al) + 1 2 A r (S) + 2 4 A r (O) \ u003d
= 1 39 + 1 27 + 1 2 32 + 2 4
16 = 258
الكتلة المطلقة للجزيء يساوي الوزن الجزيئي النسبي مضروبًا في a.m.u. عدد الذرات والجزيئات في العينات العادية من المواد كبير جدًا ، لذلك عند تحديد كمية المادة ، يتم استخدام وحدة قياس خاصة - الخلد.
كمية المادة ، مول . يعني عددًا معينًا من العناصر الهيكلية (جزيئات ، ذرات ، أيونات). يعنين ، تقاس بالشامات. الخلد هو كمية المادة التي تحتوي على عدد من الجسيمات يساوي عدد الذرات الموجودة في 12 جرامًا من الكربون.
رقم أفوجادرو (غير متوفر ). عدد الجسيمات في 1 مول من أي مادة هو نفسه ويساوي 6.02 10 23. (ثابت أفوجادرو له البعد - مول -1).
مثال.
كم عدد الجزيئات الموجودة في 6.4 جرام من الكبريت؟
الوزن الجزيئي للكبريت 32 جم / مول. نحدد كمية جم / مول من مادة في 6.4 جم من الكبريت:
ن (ق) = م (ث) / م (ث ) = 6.4 جم / 32 جم / مول = 0.2 مول
دعونا نحدد عدد الوحدات الهيكلية (الجزيئات) باستخدام الثابتأفوجادرو إن أ
N (ق) = ن (س)ع = 0.2 6.02 10 23 = 1.2 10 23
الكتلة المولية يُظهر كتلة 1 مول من مادة (يُشار إليهام).
م = م / ن
الكتلة المولية لمادة ما تساوي نسبة كتلة المادة إلى الكمية المقابلة لها.
الكتلة المولية للمادة تساوي عدديًا كتلتها الجزيئية النسبية ، ومع ذلك ، فإن القيمة الأولى لها البعد g / mol ، والثانية بلا أبعاد.
M = N A m (جزيء واحد) = N A M g 1 a.m.u. = (N A 1 amu) M g = M g
هذا يعني أنه إذا كانت كتلة جزيء معين ، على سبيل المثال ، 80 ص. ( SO 3 ) ، فإن كتلة مول واحد من الجزيئات تساوي 80 جم ، وثابت أفوجادرو هو عامل تناسب يضمن الانتقال من النسب الجزيئية إلى النسب المولية. تظل جميع العبارات المتعلقة بالجزيئات صالحة للشامات (مع استبدال ، إذا لزم الأمر ، a.m.u. بواسطة g) على سبيل المثال ، معادلة التفاعل: 2 Na + Cl 2 2 NaCl ، يعني أن ذرتين من الصوديوم تتفاعل مع جزيء كلور واحد أو ، وهو نفس الشيء ، يتفاعل مولاتان من الصوديوم مع مول واحد من الكلور.
يحتوي مسار الكيمياء غير العضوية على العديد من المصطلحات الخاصة اللازمة للحسابات الكمية. دعنا نلقي نظرة فاحصة على بعض أقسامها الرئيسية.
الخصائص
تم إنشاء الكيمياء غير العضوية بهدف تحديد خصائص المواد ذات الأصل المعدني.
من بين الأقسام الرئيسية لهذا العلم:
- تحليل الهيكل والخصائص الفيزيائية والكيميائية ؛
- العلاقة بين الهيكل والتفاعل ؛
- إنشاء طرق جديدة لتركيب المواد ؛
- تطوير تقنيات تنقية المخاليط ؛
- طرق تصنيع المواد غير العضوية.
تصنيف
تنقسم الكيمياء غير العضوية إلى عدة أقسام تتناول دراسة أجزاء معينة:
- العناصر الكيميائية؛
- فئات من المواد غير العضوية.
- مواد أشباه الموصلات
- مركبات معينة (عابرة).
علاقة
ترتبط الكيمياء غير العضوية بالفيزيائية و الكيمياء التحليلية، والتي تحتوي على مجموعة قوية من الأدوات التي تسمح لك بإجراء العمليات الحسابية. المادة النظرية، في هذا القسم ، يُستخدم في الكيمياء الإشعاعية ، والجيوكيمياء ، والكيمياء الزراعية ، وكذلك في الكيمياء النووية.
ترتبط الكيمياء غير العضوية في النسخة المطبقة بعلم المعادن والتكنولوجيا الكيميائية والإلكترونيات والتعدين ومعالجة المعادن والهيكلية و مواد بناء، معالجة مياه الصرف الصناعي.
تاريخ التطور
تطورت الكيمياء العامة وغير العضوية جنبًا إلى جنب مع الحضارة الإنسانية ، وبالتالي فهي تضم عدة أقسام مستقلة. في بداية القرن التاسع عشر نشر برزيليوس جدولاً للكتل الذرية. كانت هذه الفترة بداية تطور هذا العلم.
كان أساس الكيمياء غير العضوية هو بحث Avogadro و Gay-Lussac فيما يتعلق بخصائص الغازات والسوائل. تمكن هيس من استنباط علاقة رياضية بين كمية الحرارة وحالة تجميع المادة ، مما أدى بشكل كبير إلى توسيع آفاق الكيمياء غير العضوية. على سبيل المثال ، ظهرت النظرية الجزيئية الذرية ، والتي أجابت على العديد من الأسئلة.
في بداية القرن التاسع عشر ، كان ديفي قادرًا على تحلل هيدروكسيدات الصوديوم والبوتاسيوم كهربائياً ، وفتح إمكانيات جديدة للحصول على مواد بسيطة عن طريق التحليل الكهربائي. فاراداي ، بناءً على عمل ديفي ، اشتق قوانين الكيمياء الكهربائية.
منذ النصف الثاني من القرن التاسع عشر ، توسع مسار الكيمياء غير العضوية بشكل كبير. قدمت اكتشافات فانت هوف وأرينيوس وأوزوالد اتجاهات جديدة في نظرية الحلول. خلال هذه الفترة الزمنية تمت صياغة قانون العمل الجماهيري ، مما جعل من الممكن إجراء العديد من الحسابات النوعية والكمية.
أتاحت عقيدة التكافؤ ، التي أنشأها Würz و Kekule ، العثور على إجابات للعديد من أسئلة الكيمياء غير العضوية المتعلقة بالوجود أشكال مختلفةأكاسيد وهيدروكسيدات. في نهاية القرن التاسع عشر ، تم اكتشاف عناصر كيميائية جديدة: الروثينيوم ، والألمنيوم ، والليثيوم: الفاناديوم ، والثوريوم ، واللانثانم ، وما إلى ذلك. أصبح هذا ممكنًا بعد إدخال تقنية التحليل الطيفي في الممارسة. لم تشرح الابتكارات التي ظهرت في العلم في ذلك الوقت التفاعلات الكيميائية في الكيمياء غير العضوية فحسب ، بل أتاحت أيضًا إمكانية التنبؤ بخصائص المنتجات التي تم الحصول عليها ومجالات تطبيقها.
بحلول نهاية القرن التاسع عشر ، كان من المعروف وجود 63 عنصرًا مختلفًا ومعلومات حول مختلف مواد كيميائية. ولكن بسبب عدم وجود تصنيف علمي كامل ، لم يكن من الممكن حل جميع المشاكل في الكيمياء غير العضوية.
قانون منديليف
أصبح القانون الدوري ، الذي أنشأه ديمتري إيفانوفيتش ، أساسًا لتنظيم جميع العناصر. بفضل اكتشاف Mendeleev ، تمكن الكيميائيون من تصحيح أفكارهم حول الكتل الذرية للعناصر ، للتنبؤ بخصائص تلك المواد التي لم يتم اكتشافها بعد. أعطت نظرية موزلي ، رذرفورد ، بور ، تبريرًا ماديًا لقانون مندليف الدوري.
الكيمياء غير العضوية والنظرية
لفهم ماهية دراسات الكيمياء ، من الضروري مراجعة المفاهيم الأساسية التي يتضمنها هذا المقرر.
القضية النظرية الرئيسية التي تمت دراستها في هذا القسم هي قانون مندليف الدوري. تعرف الكيمياء غير العضوية في الجداول المعروضة في الدورة المدرسية الباحثين الشباب على الفئات الرئيسية للمواد غير العضوية وعلاقتها. تعتبر نظرية الرابطة الكيميائية طبيعة الرابطة وطولها وطاقتها وقطبتها. تعتبر طريقة المدارات الجزيئية ، وروابط التكافؤ ، ونظرية المجال البلوري هي الأسئلة الرئيسية التي تجعل من الممكن شرح ميزات بنية وخصائص المواد غير العضوية.
الديناميكا الحرارية الكيميائية وعلم الحركة ، والإجابة على الأسئلة المتعلقة بالتغيرات في طاقة النظام ، ووصف التكوينات الإلكترونية للأيونات والذرات ، وتحويلها إلى مواد معقدة بناءً على نظرية الموصلية الفائقة ، أدى إلى ظهور قسم جديد - كيمياء مواد أشباه الموصلات .
الطبيعة التطبيقية
تتضمن الكيمياء غير العضوية للدمى استخدام الأسئلة النظرية في الصناعة. كان هذا القسم من الكيمياء هو الأساس لمجموعة متنوعة من الصناعات المتعلقة بإنتاج الأمونيا وحمض الكبريتيك وثاني أكسيد الكربون والأسمدة المعدنية والمعادن والسبائك. باستخدام الطرق الكيميائية في الهندسة الميكانيكية ، يتم الحصول على السبائك ذات الخصائص والخصائص المرغوبة.
الموضوع والمهام
ماذا تدرس الكيمياء؟ هذا هو علم المواد وتحولاتها وكذلك مجالات التطبيق. في هذه الفترة الزمنية ، توجد معلومات موثوقة حول وجود حوالي مائة ألف مركب غير عضوي مختلف. أثناء التحولات الكيميائية ، يتغير تكوين الجزيئات ، تتشكل المواد ذات الخصائص الجديدة.
إذا كنت تدرس الكيمياء غير العضوية من الصفر ، فيجب أن تتعرف أولاً على أقسامها النظرية ، وبعد ذلك فقط يمكنك المضي قدمًا في الاستخدام العملي للمعرفة المكتسبة. من بين الأسئلة العديدة التي تم تناولها في هذا القسم من العلوم الكيميائية ، من الضروري ذكر النظرية الذرية والجزيئية.
يعتبر الجزيء الموجود فيه أصغر جسيم في مادة لها خصائصها الكيميائية. إنه قابل للقسمة حتى الذرات ، وهي أصغر جزيئات المادة. الجزيئات والذرات في حركة مستمرة ، وتتميز بقوى التنافر والجاذبية الكهروستاتيكية.
يجب أن تستند الكيمياء غير العضوية من نقطة الصفر إلى تعريف العنصر الكيميائي. من المعتاد أن نعني به نوع الذرات التي لها شحنة نووية معينة ، وهي بنية قذائف الإلكترون. اعتمادًا على الهيكل ، يمكنهم الدخول في تفاعلات مختلفة ، وتشكيل المواد. أي جزيء هو نظام محايد كهربائيًا ، أي أنه يخضع تمامًا لجميع القوانين الموجودة في الأنظمة الدقيقة.
لكل عنصر موجود في الطبيعة ، يمكنك تحديد عدد البروتونات والإلكترونات والنيوترونات. لنأخذ الصوديوم كمثال. يتوافق عدد البروتونات في نواتها مع الرقم التسلسلي ، أي 11 ، ويساوي عدد الإلكترونات. لحساب عدد النيوترونات ، من الضروري طرح الرقم التسلسلي من الكتلة الذرية النسبية للصوديوم (23) ، ونحصل على 12. بالنسبة لبعض العناصر ، تم تحديد النظائر التي تختلف في عدد النيوترونات في النواة الذرية.
تجميع الصيغ للتكافؤ
ما الذي يميز الكيمياء غير العضوية؟ تشمل الموضوعات التي يتم تناولها في هذا القسم صياغة المواد وإجراء الحسابات الكمية.
بادئ ذي بدء ، نقوم بتحليل ميزات تجميع الصيغ للتكافؤ. اعتمادًا على العناصر التي سيتم تضمينها في تكوين المادة ، هناك قواعد معينة لتحديد التكافؤ. لنبدأ بإجراء اتصالات ثنائية. هذا السؤاليعتبر في الدورة المدرسية للكيمياء غير العضوية.
بالنسبة للمعادن الموجودة في المجموعات الفرعية الرئيسية للجدول الدوري ، فإن مؤشر التكافؤ الذي يتوافق مع رقم المجموعة ، هو قيمة ثابتة. قد تظهر المعادن في المجموعات الفرعية الجانبية تكافؤات مختلفة.
هناك بعض الميزات في تحديد تكافؤ اللافلزات. إذا كان في المجمع يقع في نهاية الصيغة ، فإنه يعرض تكافؤًا أقل. عند حسابه ، يتم طرح رقم المجموعة التي يقع فيها هذا العنصر من ثمانية. على سبيل المثال ، في الأكاسيد ، يُظهر الأكسجين تكافؤًا اثنين.
إذا كان العنصر غير المعدني موجودًا في بداية الصيغة ، فإنه يوضح حدًا أقصى للتكافؤ يساوي رقم مجموعته.
كيف تصنع مادة؟ هناك خوارزمية معينة يعرفها حتى تلاميذ المدارس. أولاً ، تحتاج إلى تدوين إشارات العناصر المذكورة في اسم المركب. يتم وضع العنصر المشار إليه أخيرًا في الاسم في المقام الأول في الصيغة. علاوة على ذلك ، وضع فوق كل منهم ، باستخدام القواعد ، مؤشر التكافؤ. بين القيمتين ، يتم تحديد المضاعف المشترك الأصغر. عندما يتم تقسيمها إلى تكافؤات ، يتم الحصول على المؤشرات الموجودة تحت علامات العناصر.
دعونا نعطي كمثال متغير لصياغة صيغة أول أكسيد الكربون (4). أولاً ، نضع علامات الكربون والأكسجين ، وهما جزء من هذا المركب غير العضوي ، جنبًا إلى جنب ، نحصل على ثاني أكسيد الكربون. نظرًا لأن العنصر الأول له تكافؤ متغير ، فإنه يشار إليه بين قوسين ، ويتم اعتباره للأكسجين ، بطرح ستة (رقم المجموعة) من ثمانية ، يتم الحصول على اثنين. الصيغة النهائية للأكسيد المقترح ستكون CO 2.
من بين العديد المصطلحات العلميةيستخدم التآصل في الكيمياء غير العضوية ، وهو ذو أهمية خاصة. يشرح وجود عدة مواد بسيطة تعتمد على عنصر كيميائي واحد يختلف في الخصائص والبنية.
فئات المواد غير العضوية
هناك أربع فئات رئيسية من المواد غير العضوية تستحق دراسة مفصلة. دعنا نبدء ب وصف مختصرأكاسيد. تتضمن هذه الفئة مركبات ثنائية يوجد فيها الأكسجين بالضرورة. اعتمادًا على العنصر الذي يبدأ الصيغة ، هناك تقسيم إلى ثلاث مجموعات: أساسية ، حمضية ، مذبذبة.
المعادن التي يزيد تكافؤها عن أربعة ، وكذلك جميع المعادن غير المعدنية ، تشكل أكاسيد حمضية مع الأكسجين. من بين خصائصها الكيميائية الرئيسية ، نلاحظ القدرة على التفاعل مع الماء (باستثناء أكسيد السيليكون) ، والتفاعلات مع الأكاسيد الأساسية ، والقلويات.
المعادن التي لا يتجاوز تكافؤها اثنين من الأكاسيد الأساسية. من بين الخصائص الكيميائية الرئيسية لهذه الأنواع الفرعية ، نفرد تكوين القلويات بالماء والأملاح مع أكاسيد الأحماض والأحماض.
تتميز المعادن الانتقالية (الزنك والبريليوم والألمنيوم) بتكوين مركبات مذبذبة. الفرق الرئيسي بينهما هو ازدواجية الخصائص: التفاعلات مع القلويات والأحماض.
القواعد هي فئة كبيرة من المركبات غير العضوية التي لها نفس البنية والخصائص. تحتوي جزيئات هذه المركبات على مجموعة هيدروكسيل واحدة أو أكثر. تم تطبيق المصطلح نفسه على تلك المواد التي تشكل الأملاح نتيجة التفاعل. القلويات هي قواعد لها بيئة قلوية. وتشمل هذه هيدروكسيدات المجموعتين الأولى والثانية من المجموعات الفرعية الرئيسية في الجدول الدوري.
في الأملاح الحمضية ، بالإضافة إلى المعدن وبقايا الحمض ، توجد كاتيونات الهيدروجين. على سبيل المثال ، بيكربونات الصوديوم ( صودا الخبز) مركب مرغوب فيه في صناعة الحلويات. تحتوي الأملاح الأساسية على أيونات الهيدروكسيد بدلاً من كاتيونات الهيدروجين. أملاح مزدوجة عنصرالعديد من المعادن الطبيعية. لذلك ، تم العثور على كلوريد الصوديوم والبوتاسيوم (سيلفينيت) في قشرة الأرض. يستخدم هذا المركب في الصناعة لعزل المعادن القلوية.
يوجد قسم خاص في الكيمياء غير العضوية يتعامل مع دراسة الأملاح المركبة. تشارك هذه المركبات بنشاط في عمليات التمثيل الغذائيتحدث في الكائنات الحية.
الكيمياء الحرارية
يتضمن هذا القسم النظر في جميع التحولات الكيميائية من حيث فقد أو اكتساب الطاقة. نجح هيس في تحديد العلاقة بين المحتوى الحراري والإنتروبيا واشتقاق قانون يشرح التغير في درجة الحرارة لأي تفاعل. يُعرَّف التأثير الحراري ، الذي يميز كمية الطاقة المنبعثة أو الممتصة في تفاعل معين ، على أنه الفرق بين مجموع المحتوى الحراري لنواتج التفاعل والمواد الأولية ، مع الأخذ في الاعتبار المعاملات الكيميائية الفراغية. قانون هيس هو القانون الرئيسي في الكيمياء الحرارية ، فهو يسمح بإجراء حسابات كمية لكل تحويل كيميائي.
كيمياء الغروانية
فقط في القرن العشرين ، أصبح هذا الفرع من الكيمياء علمًا منفصلاً يتعامل مع مجموعة متنوعة من الأنظمة السائلة والصلبة والغازية. المعلقات ، المعلقات ، المستحلبات ، الاختلاف في حجم الجسيمات ، المعلمات الكيميائية ، تمت دراستها بالتفصيل في الكيمياء الغروانية. يتم تنفيذ نتائج العديد من الدراسات بنشاط في الصناعات الدوائية والطبية والكيميائية ، مما يتيح للعلماء والمهندسين تصنيع المواد ذات الخصائص الكيميائية والفيزيائية المرغوبة.
خاتمة
تعد الكيمياء غير العضوية حاليًا واحدة من أكبر فروع الكيمياء ، وتحتوي على عدد كبير من القضايا النظرية والعملية التي تتيح لك الحصول على فكرة حول تكوين المواد ، الخصائص الفيزيائية، التحولات الكيميائية، الفروع الرئيسية للتطبيق. عند إتقان المصطلحات الأساسية ، القوانين ، يمكنك صياغة معادلات التفاعلات الكيميائية وإجراء حسابات رياضية مختلفة عليها. يتم تقديم جميع أقسام الكيمياء غير العضوية المتعلقة بصياغة الصيغ وكتابة معادلات التفاعل وحل المشكلات للتوصل إلى حلول للأطفال في الاختبار النهائي.