Bu bilimin artık neredeyse unutulmuş başka bir adı daha vardı: mineral kimyası. Bilimin içeriğini oldukça açık bir şekilde tanımladı: cansız doğa dünyasını oluşturan esas olarak katı maddeler olmak üzere maddelerin incelenmesi. doğal analiz olumsuzluk organik madde, öncelikle mineraller, XVIII-XIX yüzyıllarda izin verilir. açık çok sayıda yeryüzünde var olan elementler. Ve bu türden her keşif inorganik kimya verdi yeni materyal, araştırması için nesnelerin sayısını artırdı.
"İnorganik" adı, yoğun bir şekilde gelişmeye başladığında bilimsel dilde sağlam bir şekilde yerleşmiştir. organik Kimya doğal ve sentetik organik maddeleri inceleyen. 19. yüzyılda sayıları yeni sentezlemek için her yıl hızla arttı. organik bileşikler inorganik olanlardan daha hafif ve basitti. Ve organik kimyanın teorik temeli uzun süre daha sağlamdı: Butler'ın organik bileşiklerin kimyasal yapısı teorisinden bahsetmek yeterli. Son olarak, organik madde çeşitliliğini açıkça sınıflandırmanın daha kolay olduğu ortaya çıktı.
Bütün bunlar ilk başta kimya biliminin iki ana dalının çalışma nesnelerinin sınırlandırılmasına yol açtı. Organik kimya, karbon içeren maddeleri inceleyen kimya alanı olarak tanımlanmaya başlandı. İnorganiğin çoğu, diğer tüm kimyasal bileşiklerin özelliklerinin bilgisiydi. Bu fark, inorganik kimyanın modern tanımında korunmuştur: kimyasal elementlerin bilimi ve bunların oluşturduğu basit ve karmaşık kimyasal bileşikler. Karbon dışındaki tüm elementler. Doğru, her zaman bazı basit karbon bileşiklerinin - oksitler ve türevleri, karbürler ve diğerleri - inorganik maddeler olarak sınıflandırılması gerektiğine dair bir çekince koyarlar.
Ancak, inorganik ve organik arasında keskin bir ayrım olmadığı ortaya çıktı. Aslında, bu tür kapsamlı madde sınıfları, basitçe açık bir şekilde organik veya inorganik kimyaya atfedilmeyen organoelement (özellikle organometalik) ve koordinasyon (karmaşık) bileşikler olarak bilinir.
Bilimsel kimyanın tarihi inorganiklerle başladı. Ve bu nedenle, inorganik kimya ile uyumlu olması şaşırtıcı değildir. en önemli kavramlar ve genel olarak kimyanın gelişimine katkıda bulunan teorik kavramlar. İnorganik kimya temelinde, yanmanın oksijen teorisi geliştirildi, temel stokiyometrik yasalar oluşturuldu (bkz. Stokiyometri) ve son olarak atomik ve moleküler teori yaratıldı. Elementlerin ve bileşiklerinin özelliklerinin ve atom kütleleri arttıkça bu özelliklerdeki değişim modellerinin karşılaştırmalı bir çalışması, periyodik yasanın keşfine ve en önemli hale gelen kimyasal elementlerin periyodik sisteminin inşasına yol açtı. teorik temel inorganik kimya. İlerlemesine ve pratik olarak önemli birçok maddenin üretiminin gelişmesine katkıda bulundu - asitler, soda, mineral gübreler. İnorganik kimyanın prestiji, amonyağın endüstriyel sentezinden sonra gözle görülür şekilde arttı.
Genel olarak kimyanın ve özel olarak inorganik kimyanın gelişiminin önündeki engel, atomların yapısı hakkında doğru fikirlerin olmamasıydı. Atomların yapısıyla ilgili bir teorinin yaratılması onun için çok büyük önem taşıyordu. Teori, elementlerin özelliklerindeki periyodik değişimin nedenini açıkladı, değerlik teorilerinin ortaya çıkmasına ve inorganik bileşiklerdeki kimyasal bağın doğası, iyonik ve kovalent bağlar kavramı hakkındaki fikirlerin ortaya çıkmasına katkıda bulundu. Kuantum kimyası çerçevesinde kimyasal bağın doğası hakkında daha derin bir anlayış elde edildi.
Böylece inorganik kimya titiz bir teorik disiplin haline geldi. Ancak deneyin tekniği de sürekli geliştirildi. Yeni laboratuvar ekipmanları kimyasal sentezler için kullanılmasına izin verilir inorganik bileşikler birkaç bin derece ve yakın sıcaklıklar tamamen sıfır; yüz binlerce atmosferlik basınçları kullanmak ve tersine yüksek vakum koşullarında reaksiyonları gerçekleştirmek. Elektrik deşarjlarının etkisi, büyük yoğunlukta radyasyon da inorganik kimyagerler tarafından benimsenmiştir. Katalitik inorganik sentez büyük başarı elde etti.
Sadece Dünya'da var olan değil, aynı zamanda nükleer reaksiyonlarda da elde edilen bilinen hemen hemen tüm kimyasal elementler bulunur. pratik kullanım. Örneğin, plütonyum ana nükleer yakıt haline geldi ve kimyası belki de Mendeleev sisteminin diğer birçok unsurundan daha fazla çalışılıyor. Ancak uygulamanın herhangi bir kullanımın mümkün olduğunu düşünmesi için kimyasal element, inorganik kimyagerler önce özelliklerini kapsamlı bir şekilde bilmek zorundaydı. Bu, özellikle sözde nadir elementler için geçerlidir.
Modern inorganik kimya iki ana görevle karşı karşıyadır. Bunlardan ilkinin çalışma nesneleri atom ve moleküldür: maddelerin özelliklerinin atomların ve moleküllerin yapısı ile nasıl ilişkili olduğunu bilmek önemlidir. Burada, çeşitli fiziksel araştırma yöntemleri paha biçilmez yardım sağlar (bkz. Fiziksel Kimya). Fiziksel kimyanın fikirleri ve kavramları uzun süredir inorganik kimyagerler tarafından kullanılmaktadır.
İkinci görev geliştirmektir. bilimsel temellerönceden belirlenmiş özelliklere sahip inorganik madde ve malzemelerin elde edilmesi. Bu tür inorganik bileşikler yeni teknoloji için gereklidir. Yüksek mekanik mukavemete sahip, en agresif kimyasal reaktiflere dayanıklı ısıya dayanıklı maddelere ve ayrıca çok dayanıklı maddelere ihtiyacı vardır. yüksek derece saflık, yarı iletken malzemeler vb. Buradaki deneylerden önce titiz ve karmaşık teorik hesaplamalar yapılır ve bunları gerçekleştirmek için genellikle elektronik bilgisayarlar kullanılır. Çoğu durumda, inorganik kimya, önerilen bir sentez ürününün gerekli özelliklere sahip olup olmayacağını doğru bir şekilde tahmin edebilir.
İnorganik kimyadaki araştırma hacmi artık o kadar büyük ki, içinde bağımsız bölümler oluşturuldu: bireysel elementlerin kimyası (örneğin, nitrojen kimyası, fosfor kimyası, uranyum kimyası, plütonyum kimyası) veya özel kombinasyonları (geçiş metallerinin kimyası, nadir toprak elementlerinin kimyası, transuranyum elementlerinin kimyası). Bağımsız araştırma nesneleri olarak kabul edilebilir çeşitli sınıflar inorganik bileşikler (örneğin, hidritlerin kimyası, karbürlerin kimyası). İnorganik kimyanın güçlü "ağacının" bu ayrı "dallarına" ve "dallarına" özel monograflar ayrılmıştır. Ve elbette, bu eski ve her zaman genç bilimin yeni bölümleri var ve olacak. Böylece, son yıllarda yarı iletkenlerin kimyası ve inert gazların kimyası ortaya çıktı.
İnorganik kimya, kimyasal elementleri, bunların basit ve karmaşık maddelerini (organik karbon bileşikleri hariç) ve bu maddelerin dönüşüm modellerini inceler. Üzerinde şu an Dünyada yaklaşık 400.000 inorganik madde bulunmaktadır.
Tarihsel olarak, inorganik kimya adı, kimyanın canlı varlıklar tarafından oluşturulmayan elementlerin, bileşiklerin ve maddelerin reaksiyonlarının incelenmesiyle ilgilenen bir bölümü fikrinden gelir. Bununla birlikte, 1828'de seçkin Alman kimyager Friedrich Wöhler tarafından gerçekleştirilen inorganik bileşik Amonyum siyanatlardan (NH4OCN) üre sentezinden bu yana, canlılar çok fazla inorganik ürettikleri için cansız ve canlı maddeler arasındaki sınırlar bulanıklaştı. maddeler ve hemen hemen tüm organik bileşikler laboratuvarlarda sentezlenebilir. Bununla birlikte, inorganik ve organik kimyadaki reaksiyon mekanizmaları, maddelerin yapıları farklı olduğundan, kimyanın farklı alanlarına bölünme daha önce olduğu gibi ilgili ve gereklidir. Bu, her bir endüstride araştırma yöntemlerini ve yöntemlerini sistematik hale getirmeyi kolaylaştırır.
İnorganik kimyanın en önemli görevi, geliştirmek ve bilimsel gerekçe Doğru malzemelerle yeni malzemeler yaratmanın yolları modern teknolojiözellikleri. İnorganik kimyanın teorik temeli, periyodik yasa ve buna dayanan kimyasal elementlerin periyodik sistemidir.
Yansıtılan derslerin metni modern fikirler Maddelerin yapısı ve özellikleri hakkında. Periyodik sistemin çeşitli elementleri için maddelerin yapıları ile inorganik sistemlerdeki dönüşümleri arasındaki ilişkilerin kurulmasına özellikle dikkat edilir. Ders notları ilk önce D.I.'nin periyodik sisteminin VII - III gruplarının ana alt gruplarının hidrojen ve p-elementlerinin kimyasını ele alır. Mendeleev'e göre, daha sonra metallerin genel bir özelliği verilir ve IA ve PA gruplarının s-elementleri ele alınır, ardından geçiş d- ve f-elementlerinin özellikleri ele alınır. Ders notları bir açıklama ile biter kimyasal özellikler inert gazlar.
Her bölüm ile başlar Genel özellikleri alt gruplar - elektronik konfigürasyonun analizi, olası oksidasyon durumları ve tanımlama genel kalıplar bileşiklerin redoks ve asit-baz özelliklerini değiştirirken, o zaman bir karakteristik verilir basit maddeler, bu grubun elementlerinin bileşikleri. Maddelerin kullanımına (endüstri tarafından sistematize edilmiş) ayrıntılı olarak dikkat edilir; biyolojik rol ve toksikoloji. Her bölüm, öğrencilerin bilgilerini sistematize etmelerine ve genelleştirmelerine yardımcı olan, kendi kendine inceleme için kontrol sorularının bir listesiyle sona erer.
İnorganik kimya, metaller, mineraller ve organometalik bileşikler dahil olmak üzere inorganik bileşiklerin özelliklerini ve davranışlarını tanımlar. Organik kimya, karbon içeren tüm bileşikleri incelerken, inorganik kimya, diğer bileşiklerin geri kalan alt kümelerini içerir. Aynı anda kimyanın her iki dalının da incelediği maddeler de vardır, örneğin karbona bağlı bir metal veya metaloid içeren organometalik bileşikler.
İnorganik kimya birkaç alt bölüme ayrılabilir:
- inorganik bileşiklerin çalışma alanları, örneğin tuzlar veya bunların iyonik bileşikleri;
- jeokimya - çevrenin kimyasının incelenmesi doğal çevre olan arazi büyük önem gezegeni anlamak veya kaynaklarını yönetmek;
- endüstri için inorganik maddelerin (metal cevherleri) çıkarılması;
- biyoinorganik kimya - yaşam için gerekli olan ve biyolojik sistemlerde yer alan önemli biyolojik molekülleri oluşturan bireysel elementlerin (doğal fosiller) incelenmesi ve ayrıca toksik maddelerin kimyasının anlaşılması;
- sentetik kimya, endüstriyel tesislerde veya laboratuvarlarda sentez yoluyla doğanın katılımı olmadan elde edilebilen veya saflaştırılabilen maddeleri inceler;
- endüstriyel kimya, çeşitli büyük ölçekli süreçlerde veya araştırma alanlarında maddelerle yapılan çalışmadır.
İnorganik kimya nerelerde uygulanır?
İnorganik bileşikler katalizörler, pigmentler, kaplamalar, yüzey aktif maddeler, ilaçlar, yakıt ve her gün kullandığımız diğer ürünler. Sık sık sahipler yüksek sıcaklıklar erime ve beton yüksek veya düşük elektriksel özellikler onları belirli amaçlar için yararlı kılan iletkenlikler.
Örneğin:
- Amonyak, gübrede bir nitrojen kaynağıdır ve ayrıca naylon, lifler, plastikler, poliüretanlar (sert kimyasallara dayanıklı kaplamalar, yapıştırıcılar, köpüklerde kullanılır), hidrazin (roket üretiminde kullanılır) üretiminde kullanılan ana inorganik kimyasallardan biridir. yakıt) ve patlayıcılar;
- klor, polivinil klorür (boru, giysi, mobilya yapmak için), zirai kimyasallar (gübreler, böcek ilaçları) ve ayrıca farmasötikler ve su arıtma veya sterilizasyon için kimyasallar üretiminde kullanılır;
- Titanyum dioksit boya pigmenti, kaplamalar, plastikler, kağıt, mürekkepler, lifler, gıda ve kozmetik üretiminde beyaz bir toz olarak kullanılır. titanyum dioksit de var iyi özellikler ultraviyole ışığa karşı direnç, bu nedenle fotokatalizörlerin üretiminde uygulanabilir.
İnorganik kimya çok pratik bir bilim ve ev dalıdır. Özellikle ülke ekonomisi için önemli olan, endüstriyel hammadde olarak kullanılan en önemli elementlerden biri olan sülfürik asit üretimidir.
İnorganik kimyada ne incelenir?
Anorganik kimya alanındaki uzmanlar, geniş aralık Hammaddelerin çıkarılmasından mikroçiplerin oluşturulmasına kadar faaliyet alanları. Çalışmaları, davranışı anlamaya ve inorganik elementlerin analoglarını aramaya dayanmaktadır. Ana görev, bu materyallerin nasıl değiştirilebileceğini, paylaşılabileceğini ve kullanılabileceğini öğrenmektir. İnorganik kimyagerlerin çalışmaları, atıklardan metallerin geri kazanılması için yöntemlerin geliştirilmesini ve moleküler düzeyde çıkarılan cevherlerin analizini içerir. Genel vurgu, fiziksel özellikler ve işlevler arasındaki ilişkilere hakim olmaktır.
Her müşteri için fiyatlandırmaya bireysel yaklaşım!
Kimya- maddelerin bilimi, dönüşümlerinin kalıpları (fiziksel ve kimyasal özellikler) ve uygulamaları.
Şu anda 100 binden fazla inorganik ve 4 milyondan fazla organik bileşik bilinmektedir.
Kimyasal olaylar: bazı maddeler, orijinal bileşim ve özelliklerden farklı olan diğer maddelere dönüşürken, atom çekirdeklerinin bileşimi değişmez.
Fiziksel fenomenler: değişen fiziksel durum maddeler (buharlaşma, erime, elektriksel iletkenlik, ısı ve ışık yayılımı, işlenebilirlik vb.) veya atomların çekirdeklerinin bileşimindeki değişiklikle yeni maddeler oluşur.
Atomik - moleküler doktrin.
1. Tüm maddeler moleküllerden oluşur.
molekül - kimyasal özelliklere sahip bir maddenin en küçük parçacığı.
2. Moleküller atomlardan oluşur.
Atom - tüm kimyasal özelliklerini koruyan bir kimyasal elementin en küçük parçacığı. Farklı elementler farklı atomlara karşılık gelir.
3. Moleküller ve atomlar sürekli hareket halindedir; aralarında çekim ve itme kuvvetleri vardır.
Kimyasal element - bu, belirli çekirdek yükleri ve elektron kabuklarının yapısı ile karakterize edilen bir atom türüdür. Şu anda 118 element bilinmektedir: 89'u doğada (Dünya'da) bulunur, geri kalanı yapay olarak elde edilir. Atomlar serbest halde, aynı veya diğer elementlerin atomları ile moleküller oluşturan bileşikler halinde bulunurlar. Atomların diğer atomlarla etkileşime girme ve kimyasal bileşikler oluşturma yeteneği, yapısı tarafından belirlenir. Atomlar, pozitif yüklü bir çekirdek ve onun etrafında hareket eden negatif yüklü elektronlardan oluşur ve mikrosistemlere özgü yasalara uyan, elektriksel olarak nötr bir sistem oluşturur.
atom çekirdeği - atomun merkezi kısmı Z protonları ve N atomların büyük bir kısmının yoğunlaştığı nötronlar.
çekirdek yükü - pozitif, çekirdekteki proton sayısına veya nötr bir atomdaki elektron sayısına eşit büyüklükte ve periyodik sistemdeki elementin seri numarası ile çakışıyor.
Proton ve nötronların toplamı atom çekirdeği kütle numarası denir A = Z + N.
izotoplar
- aynı nükleer yüke sahip, ancak çekirdekteki farklı sayıda nötron nedeniyle farklı kütle sayılarına sahip kimyasal elementler.
|
Yığın |
A |
63 |
Cu ve |
65 |
35 |
ve |
37 |
Kimyasal formül - bu, kimyasal işaretler (1814'te J. Berzelius tarafından önerilen) ve indeksler (indeks, sembolün sağ alt tarafındaki sayıdır. Moleküldeki atom sayısını gösterir) kullanan bir maddenin bileşiminin koşullu bir kaydıdır. . Kimyasal formül bir molekülde hangi elementlerin hangi atomlarının hangi ilişki içinde birbirine bağlı olduğunu gösterir.
allotropi - yapı ve özelliklerde farklılık gösteren birkaç basit maddenin kimyasal bir element tarafından oluşum olgusu. Basit maddeler - moleküller, aynı elementin atomlarından oluşur.
Cyanlış maddeler Moleküller, çeşitli kimyasal elementlerin atomlarından oluşur.
Atomik kütle sabiti izotop 12'nin kütlesinin 1/12'sine eşittir C - doğal karbonun ana izotopu.
m sen = 1 / 12 m (12 C ) \u003d 1 amu \u003d 1,66057 10 -24 gr
Göreceli atomik kütle (Ar) - bir element atomunun ortalama kütlesinin (doğadaki izotopların yüzdesi dikkate alınarak) bir atomun kütlesinin 1/12'sine oranına eşit boyutsuz bir değer 12 C.
Bir atomun ortalama mutlak kütlesi (m) bağıl atomik kütle çarpı a.m.u'ya eşittir.
Ar(Mg) = 24.312
m(Mg) = 24,312 1,66057 10 -24 = 4,037 10 -23 gr
bağıl moleküler ağırlık (Bay) - belirli bir maddenin bir molekülünün kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kat daha büyük olduğunu gösteren boyutsuz bir miktar 12 C.
M g = m g / (1 / 12 m bir (12 C))
Bay - belirli bir maddenin bir molekülünün kütlesi;
ma (12 C) bir karbon atomunun kütlesidir 12C.
M g \u003d S A g (e). Bir maddenin bağıl moleküler kütlesi, indeksler dikkate alındığında, tüm elementlerin bağıl atomik kütlelerinin toplamına eşittir.
Örnekler.
M g (B 2 O 3) \u003d 2 Ar (B) + 3 Ar (O) \u003d 2 11 + 3 16 \u003d 70
M g (KAl (S04) 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
Bir molekülün mutlak kütlesi bağıl moleküler ağırlık çarpı a.m.u'ya eşittir. Sıradan madde numunelerindeki atom ve moleküllerin sayısı çok fazladır, bu nedenle, bir maddenin miktarını karakterize ederken, özel bir ölçü birimi - mol kullanılır.
Madde miktarı, mol . Belirli sayıda yapısal element (moleküller, atomlar, iyonlar) anlamına gelir. belirtilenn , mol cinsinden ölçülür. Bir mol, 12 g karbonda atom sayısı kadar tanecik içeren madde miktarıdır.
Avogadro'nun numarası (NA ). Herhangi bir maddenin 1 molündeki tanecik sayısı aynıdır ve 6.02 10 23'e eşittir. (Avogadro sabitinin boyutu - mol -1'dir).
Örnek.
6.4 g kükürtte kaç tane molekül vardır?
Sülfürün moleküler ağırlığı 32 g/mol'dür. 6.4 g kükürt içindeki bir maddenin g / mol miktarını belirleriz:
n (s) = m(s) / M(s) ) = 6,4 gr / 32 gr/mol = 0,2 mol
Sabiti kullanarak yapısal birimlerin (moleküllerin) sayısını belirleyelim. Avogadro NA
N(ler) = n (s)Yok = 0,2 6,02 10 23 = 1,2 10 23
Molar kütle bir maddenin 1 molünün kütlesini gösterir (gösterilenM).
M=m/ n
Bir maddenin molar kütlesi, maddenin kütlesinin karşılık gelen madde miktarına oranına eşittir.
Bir maddenin molar kütlesi, nispi moleküler kütlesine sayısal olarak eşittir, ancak, ilk değer g / mol boyutuna sahiptir ve ikincisi boyutsuzdur.
M = N A m (1 molekül) = N A M g 1 a.m.u. = (N A 1 amu) M g = M g
Bu, belirli bir molekülün kütlesi örneğin 80 a.m.u. ( SỐ 3 ), o zaman bir mol molekülün kütlesi 80 g'dır Avogadro sabiti, molekülerden molar oranlara geçişi sağlayan bir orantı faktörüdür. Moleküllerle ilgili tüm ifadeler moller için geçerliliğini korur (gerekirse a.m.u'nun g ile değiştirilmesiyle) Örneğin, reaksiyon denklemi: 2 Na + Cl 2 2 NaCl , iki sodyum atomunun bir klor molekülü ile reaksiyona girmesi veya aynı şey olan iki mol sodyumun bir mol klor ile reaksiyona girmesi anlamına gelir.
İnorganik kimya dersi, nicel hesaplamalar için gerekli olan birçok özel terimi içerir. Bazı ana bölümlerine daha yakından bakalım.
özellikler
Anorganik kimya, mineral kökenli maddelerin özelliklerini belirlemek amacıyla oluşturulmuştur.
Bu bilimin ana bölümleri arasında:
- yapının, fiziksel ve kimyasal özelliklerin analizi;
- yapı ve tepkime ilişkisi;
- maddelerin sentezi için yeni yöntemlerin oluşturulması;
- karışımların saflaştırılması için teknolojilerin geliştirilmesi;
- inorganik malzemelerin üretimi için yöntemler.
sınıflandırma
İnorganik kimya, belirli parçaların incelenmesiyle ilgili birkaç bölüme ayrılmıştır:
- kimyasal elementler;
- inorganik madde sınıfları;
- yarı iletken maddeler;
- belirli (geçici) bileşikler.
İlişki
İnorganik kimya, fiziksel ve analitik Kimya, matematiksel hesaplamalar yapmanıza izin veren güçlü bir araç grubuna sahiptir. teorik malzeme, bu bölümde ele alınan radyokimya, jeokimya, tarım kimyası ve ayrıca nükleer kimyada kullanılmaktadır.
Uygulamalı versiyondaki inorganik kimya, metalurji, kimyasal teknoloji, elektronik, madencilik ve minerallerin işlenmesi, yapısal ve Yapı malzemeleri, endüstriyel atık su arıtma.
geliştirme tarihi
İnsan uygarlığıyla birlikte gelişen genel ve inorganik kimya, bu nedenle birkaç bağımsız bölüm içerir. On dokuzuncu yüzyılın başında, Berzelius bir atom kütleleri tablosu yayınladı. Bu dönem, bu bilimin gelişiminin başlangıcıydı.
İnorganik kimyanın temeli, Avogadro ve Gay-Lussac'ın gazların ve sıvıların özellikleriyle ilgili araştırmalarına dayanıyordu. Hess, ısı miktarı ile maddenin toplanma durumu arasında inorganik kimyanın ufkunu önemli ölçüde genişleten matematiksel bir ilişki türetmeyi başardı. Örneğin, birçok soruyu yanıtlayan atomik-moleküler teori ortaya çıktı.
On dokuzuncu yüzyılın başında Davy, sodyum ve potasyum hidroksitleri elektrokimyasal olarak ayrıştırmayı başardı ve elektroliz yoluyla basit maddeler elde etmek için yeni olanaklar yarattı. Davy'nin çalışmasına dayanan Faraday, elektrokimya yasalarını türetmiştir.
Ondokuzuncu yüzyılın ikinci yarısından itibaren inorganik kimyanın seyri önemli ölçüde genişledi. Van't Hoff, Arrhenius, Oswald'ın keşifleri, çözümler teorisine yeni eğilimler getirdi. Bu süre zarfında, çeşitli niteliksel ve niceliksel hesaplamalar yapmayı mümkün kılan kitle eylemi yasası formüle edildi.
Würz ve Kekule tarafından oluşturulan değerlik doktrini, inorganik kimyanın varoluşla ilgili birçok sorusuna cevap bulmayı mümkün kıldı. değişik formlar oksitler, hidroksitler. On dokuzuncu yüzyılın sonunda yeni kimyasal elementler keşfedildi: rutenyum, alüminyum, lityum: vanadyum, toryum, lantan, vb. Bu, spektral analiz tekniğinin uygulamaya girmesinden sonra mümkün oldu. O dönemde bilimde ortaya çıkan yenilikler, inorganik kimyadaki kimyasal reaksiyonları açıklamakla kalmayıp, elde edilen ürünlerin özelliklerini, uygulama alanlarını tahmin etmeyi de mümkün kıldı.
Ondokuzuncu yüzyılın sonunda 63 farklı elementin var olduğu biliniyordu ve çeşitli elementler hakkında bilgiler mevcuttu. kimyasallar. Ancak tam bilimsel sınıflandırmalarının olmaması nedeniyle, inorganik kimyadaki tüm problemleri çözmek mümkün değildi.
Mendeleev yasası
Dmitry Ivanovich tarafından oluşturulan periyodik yasa, tüm unsurların sistemleştirilmesinin temeli oldu. Mendeleev'in keşfi sayesinde kimyagerler, henüz keşfedilmemiş olan maddelerin özelliklerini tahmin etmek için elementlerin atomik kütleleri hakkındaki fikirlerini düzeltmeyi başardılar. Moseley, Rutherford, Bohr'un teorisi, Mendeleev'in periyodik yasasına fiziksel bir gerekçe verdi.
İnorganik ve teorik kimya
Kimyanın ne olduğunu anlamak için bu derste yer alan temel kavramları gözden geçirmek gerekir.
Bu bölümde incelenen temel teorik konu Mendeleev'in periyodik yasasıdır. Okul kursunda sunulan tablolardaki inorganik kimya, genç araştırmacıları inorganik maddelerin ana sınıfları ve bunların ilişkileri ile tanıştırır. Kimyasal bağ teorisi, bağın doğasını, uzunluğunu, enerjisini ve polaritesini dikkate alır. Moleküler orbitallerin yöntemi, değerlik bağları, kristal alan teorisi, inorganik maddelerin yapı özelliklerini ve özelliklerini açıklamayı mümkün kılan ana sorulardır.
Sistemin enerjisindeki değişikliklerle ilgili soruları yanıtlayan, iyonların ve atomların elektronik konfigürasyonlarını, bunların süperiletkenlik teorisine dayalı olarak karmaşık maddelere dönüşümlerini açıklayan kimyasal termodinamik ve kinetik, yeni bir bölümün - yarı iletken malzemelerin kimyasının - ortaya çıkmasına neden oldu. .
uygulamalı doğa
Aptallar için inorganik kimya, endüstride teorik soruların kullanılmasını içerir. Amonyak, sülfürik asit, karbondioksit, mineral gübreler, metaller ve alaşımların üretimi ile ilgili çeşitli endüstrilerin temeli haline gelen kimyanın bu bölümüydü. Makine mühendisliğinde kimyasal yöntemler kullanılarak istenilen özellik ve özelliklere sahip alaşımlar elde edilir.
Konu ve görevler
Kimya neyi inceler? Bu, maddelerin bilimi, dönüşümleri ve uygulama alanlarıdır. Bu süre zarfında, yaklaşık yüz bin farklı inorganik bileşiğin varlığına dair güvenilir bilgiler vardır. Kimyasal dönüşümler sırasında moleküllerin bileşimi değişir, yeni özelliklere sahip maddeler oluşur.
İnorganik kimyayı sıfırdan çalışıyorsanız, önce teorik bölümleriyle tanışmalısınız ve ancak bundan sonra edinilen bilgilerin pratik kullanımına geçebilirsiniz. Kimya biliminin bu bölümünde ele alınan sayısız soru arasında atomik ve moleküler teoriden bahsetmek gerekir.
İçindeki bir molekül, bir maddenin kimyasal özelliklerine sahip en küçük parçacığı olarak kabul edilir. Maddenin en küçük parçacıkları olan atomlara bölünebilir. Moleküller ve atomlar sürekli hareket halindedir, elektrostatik itme ve çekme kuvvetleri ile karakterize edilirler.
Sıfırdan inorganik kimya, bir kimyasal elementin tanımına dayanmalıdır. Bununla, belirli bir nükleer yüke sahip atom türlerini, elektron kabuklarının yapısını kastetmek gelenekseldir. Yapılarına bağlı olarak, çeşitli etkileşimlere girerek maddeler oluşturabilirler. Herhangi bir molekül elektriksel olarak nötr bir sistemdir, yani mikro sistemlerde var olan tüm yasalara tamamen uyar.
Doğada var olan her element için proton, elektron, nötron sayısını belirleyebilirsiniz. Örnek olarak sodyumu ele alalım. Çekirdeğindeki proton sayısı seri numarasına yani 11'e karşılık gelir ve elektron sayısına eşittir. Nötron sayısını hesaplamak için, seri numarasını sodyumun bağıl atom kütlesinden (23) çıkarmak gerekir, 12 elde ederiz. Bazı elementler için, atom çekirdeğindeki nötron sayısında farklılık gösteren izotoplar belirlendi.
Değerlik için formüllerin derlenmesi
İnorganik kimyayı karakterize eden başka neler var? Bu bölümde ele alınan konular, maddelerin formüle edilmesi, kantitatif hesaplamalar yapılmasıdır.
Başlamak için, değerlik için formül derlemenin özelliklerini analiz ediyoruz. Maddenin bileşimine hangi elementlerin dahil edileceğine bağlı olarak, değerliliği belirlemek için belirli kurallar vardır. İkili bağlantılar yapmaya başlayalım. Bu soru inorganik kimyanın okul dersinde dikkate alınır.
Periyodik tablonun ana alt gruplarında yer alan metaller için değerlik indeksi, grup numarasına karşılık gelir, sabit bir değerdir. Yan alt gruplardaki metaller farklı değerler sergileyebilir.
Ametallerin değerliklerinin belirlenmesinde bazı özellikler vardır. Bileşikte formülün sonunda yer alıyorsa, daha düşük bir değer sergiler. Hesaplarken, bu elemanın bulunduğu grubun sayısı sekizden çıkarılır. Örneğin, oksitlerde oksijen iki değerlik sergiler.
Ametal formülün başında yer alıyorsa, grup numarasına eşit bir maksimum değer gösterir.
Bir madde nasıl formüle edilir? Okul çocuklarının bile bildiği belli bir algoritma var. Öncelikle bileşik adında adı geçen elementlerin işaretlerini yazmanız gerekiyor. Adın sonunda belirtilen öğe, formülde ilk sırada yer alır. Ayrıca, kuralları kullanarak her birinin üzerine değerlik indeksi koyun. Değerler arasında en küçük ortak kat belirlenir. Değerlere bölündüğünde, elementlerin işaretleri altında bulunan indeksler elde edilir.
Örnek olarak, karbon monoksit (4) formülünü oluşturmanın bir varyantını verelim. İlk önce bu inorganik bileşiğin bir parçası olan karbon ve oksijenin işaretlerini yan yana yerleştiriyoruz, CO elde ediyoruz. İlk elementin değişken değerliliği olduğu için parantez içinde gösterilir, oksijen için kabul edilir, sekizden altı (grup numarası) çıkarıldığında iki elde edilir. Önerilen oksidin son formülü CO2 olacaktır.
sayısız arasında bilimsel terimler inorganik kimyada kullanılan allotropi özellikle ilgi çekicidir. Özellikleri ve yapıları farklı olan tek bir kimyasal elemente dayanan birkaç basit maddenin varlığını açıklar.
İnorganik madde sınıfları
Ayrıntılı incelemeyi hak eden dört ana inorganik madde sınıfı vardır. İle başlayalım kısa açıklama oksitler. Bu sınıf, oksijenin zorunlu olarak mevcut olduğu ikili bileşikleri içerir. Formülün hangi elementle başladığına bağlı olarak, üç gruba ayrılır: bazik, asidik, amfoterik.
Değerliliği dörtten büyük olan metaller ve tüm metal olmayanlar oksijenle asidik oksitler oluşturur. Ana kimyasal özellikleri arasında, su ile etkileşime girme (silikon oksit istisnadır), bazik oksitler, alkaliler ile reaksiyonlara dikkat ediyoruz.
Değerliği ikiyi geçmeyen metaller bazik oksitler oluşturur. Bu alt türün ana kimyasal özellikleri arasında, suyla alkalilerin, asit oksitlerle tuzların ve asitlerin oluşumunu ayırıyoruz.
Geçiş metalleri (çinko, berilyum, alüminyum) amfoterik bileşiklerin oluşumu ile karakterize edilir. Ana farkları, özelliklerin ikiliğidir: alkaliler ve asitlerle reaksiyonlar.
Bazlar, benzer yapı ve özelliklere sahip geniş bir inorganik bileşik sınıfıdır. Bu tür bileşiklerin molekülleri bir veya daha fazla hidroksil grubu içerir. Terimin kendisi, etkileşim sonucu tuz oluşturan maddelere uygulandı. Alkaliler, alkali bir ortama sahip bazlardır. Bunlar, periyodik tablonun ana alt gruplarının birinci ve ikinci gruplarının hidroksitlerini içerir.
Asit tuzlarında, metal ve asit kalıntısına ek olarak, hidrojen katyonları da vardır. Örneğin, sodyum bikarbonat ( karbonat) şekerleme endüstrisinde aranan bir bileşiktir. Bazik tuzlar, hidrojen katyonları yerine hidroksit iyonları içerir. çift tuzlar bileşen birçok doğal mineral. Yani yer kabuğunda sodyum klorür, potasyum (silvinit) bulunur. Alkali metalleri izole etmek için endüstride kullanılan bu bileşiktir.
İnorganik kimyada karmaşık tuzların incelenmesiyle ilgili özel bir bölüm vardır. Bu bileşikler aktif olarak yer almaktadır. metabolik süreçler canlı organizmalarda meydana gelir.
Termokimya
Bu bölüm, enerji kaybı veya kazancı açısından tüm kimyasal dönüşümlerin ele alınmasını içerir. Hess, entalpi ve entropi arasındaki ilişkiyi kurmayı ve herhangi bir reaksiyon için sıcaklıktaki değişimi açıklayan bir yasa çıkarmayı başardı. Belirli bir reaksiyonda salınan veya emilen enerji miktarını karakterize eden termal etki, stereokimyasal katsayılar dikkate alınarak reaksiyon ürünlerinin ve başlangıç maddelerinin entalpilerinin toplamı arasındaki fark olarak tanımlanır. Hess yasası termokimyadaki ana yasadır, her kimyasal dönüşüm için nicel hesaplamalar yapılmasına izin verir.
kolloid kimyası
Ancak yirminci yüzyılda kimyanın bu dalı, çeşitli sıvı, katı, gaz sistemleriyle ilgilenen ayrı bir bilim haline geldi. Süspansiyonlar, süspansiyonlar, emülsiyonlar, farklı partikül boyutları, kimyasal parametreler, kolloid kimyasında ayrıntılı olarak incelenir. Çok sayıda çalışmanın sonuçları ilaç, tıp ve kimya endüstrilerinde aktif olarak uygulanmakta ve bilim adamlarının ve mühendislerin istenen kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip maddeleri sentezlemelerine olanak sağlamaktadır.
Çözüm
İnorganik kimya şu anda kimyanın en büyük dallarından biridir, maddelerin bileşimi hakkında fikir edinmenizi sağlayan çok sayıda teorik ve pratik konu içerir. fiziksel özellikler, kimyasal dönüşümler, ana uygulama dalları. Temel terimlere, yasalara hakim olurken, kimyasal reaksiyonların denklemlerini çizebilir, bunlar üzerinde çeşitli matematiksel hesaplamalar yapabilirsiniz. İnorganik kimyanın formül oluşturma, reaksiyon denklemleri yazma, çözüm için problem çözme ile ilgili tüm bölümleri final sınavında çocuklara sunulur.