Tečaj kemije v šolah se prične v 8. razredu s preučevanjem splošnih osnov naravoslovja: opisane so možne vrste vezi med atomi, vrste kristalnih rešetk in najpogostejši reakcijski mehanizmi. To postane temelj za študij pomembnega, a bolj specifičnega odseka - anorganike.
Kaj je to
Anorganska kemija je znanost, ki obravnava principe zgradbe, osnovnih lastnosti in reaktivnosti vseh elementov periodnega sistema. Pomembno vlogo pri anorganskem ima periodični zakon, ki poenostavlja sistematično razvrščanje snovi s spreminjanjem njihove mase, števila in vrste.
Tečaj zajema tudi spojine, ki nastanejo pri medsebojnem delovanju elementov tabele (edina izjema je področje ogljikovodikov, ki je obravnavano v poglavjih organske snovi). Naloge iz anorganske kemije vam omogočajo, da uveljavite teoretično znanje, pridobljeno v praksi.
Znanost v zgodovinividik
Ime "anorganski" je nastalo v skladu z idejo, da pokriva del kemijskega znanja, ki ni povezano z aktivnostmi bioloških organizmov.
Sčasoma se je izkazalo, da lahko večina organskega sveta proizvaja "nežive" spojine, ogljikovodiki katere koli vrste pa se sintetizirajo v laboratoriju. Tako je nemški znanstvenik Wehler iz amonijevega cianata, ki je sol v kemiji elementov, lahko sintetiziral sečnino.
Da bi se izognili zamenjavi z nomenklaturo in klasifikacijo vrst raziskav v obeh znanostih, program šolskih in univerzitetnih predmetov, ki sledijo splošni kemiji, vključuje študij anorganike kot temeljne discipline. Znanstveni svet ohranja podobno zaporedje.
Razredi anorganskih snovi
Kemija predvideva takšno predstavitev gradiva, v kateri uvodna poglavja anorganike obravnavajo periodični zakon elementov. To je razvrstitev posebne vrste, ki temelji na predpostavki, da atomski naboji jeder vplivajo na lastnosti snovi, ti parametri pa se ciklično spreminjajo. Sprva je bila tabela zgrajena kot odraz povečanja atomske mase elementov, vendar je bila kmalu to zaporedje zavrnjeno zaradi nedoslednosti v vidiku, v katerem anorganske snovi zahtevajo obravnavo tega vprašanja.
Kemija poleg periodične tabele predlaga prisotnost približno stotih številk, grozdov in diagramov, ki odražajo periodičnost lastnosti.
Trenutno konsolidirana različica razmišlja o takemkoncepti kot razredi anorganske kemije. Stolpci tabele prikazujejo elemente glede na fizikalne in kemijske lastnosti, v vrsticah - obdobja, ki so si med seboj podobna.
Enostavne snovi v anorganskih snoveh
Znak v periodnem sistemu in preprosta snov v prostem stanju sta največkrat različni stvari. V prvem primeru se odraža le določena vrsta atomov, v drugem - vrsta povezave delcev in njihov medsebojni vpliv v stabilnih oblikah.
Kemična vez v preprostih snoveh določa njihovo delitev v družine. Tako lahko ločimo dve široki vrsti skupin atomov - kovine in nekovine. Prva družina vključuje 96 elementov od 118 preučenih.
kovine
Vrsta kovine pomeni prisotnost istoimenske povezave med delci. Interakcija temelji na socializaciji elektronov mreže, za katero je značilna neusmerjenost in nenasičenost. Zato kovine dobro prevajajo toploto in naboje, imajo kovinski lesk, kovnost in duktilnost.
Običajno so kovine na levi v periodnem sistemu, ko je potegnjena ravna črta od bora do astatina. Elementi blizu te črte so najpogosteje mejne narave in kažejo dvojnost lastnosti (na primer germanij).
Kovine večinoma tvorijo osnovne spojine. Oksidacijsko stanje takšnih snovi običajno ne presega dveh. V skupini se kovinskost poveča, v obdobju pa zmanjša. Na primer, radioaktivni francij kaže več osnovnih lastnosti kot natrij in vV družini halogenov ima jod celo kovinski lesk.
Sicer je situacija v obdobju - inertni plini dopolnjujejo podravni, pred katerimi so snovi z nasprotnimi lastnostmi. V horizontalnem prostoru periodnega sistema se manifestirana reaktivnost elementov spreminja iz bazične preko amfoterne v kislo. Kovine so dobra redukcijska sredstva (sprejmejo elektrone, ko nastanejo vezi).
Nekovinske
Ta vrsta atomov je vključena v glavne razrede anorganske kemije. Nekovine zasedajo desno stran periodnega sistema in kažejo tipično kisle lastnosti. Najpogosteje se ti elementi pojavljajo v obliki spojin med seboj (na primer borati, sulfati, voda). V prostem molekularnem stanju je znan obstoj žvepla, kisika in dušika. Obstaja tudi več dvoatomskih nekovinskih plinov - poleg zgornjih dveh, ti vključujejo vodik, fluor, brom, klor in jod.
To so najpogostejše snovi na zemlji – še posebej pogosti so silicij, vodik, kisik in ogljik. Jod, selen in arzen so zelo redki (to vključuje tudi radioaktivne in nestabilne konfiguracije, ki se nahajajo v zadnjih točkah tabele).
V spojinah se nekovine obnašajo pretežno kot kisline. So močni oksidanti zaradi zmožnosti vezave dodatnega števila elektronov za dokončanje nivoja.
Kompleksne snovi v anorganskih snoveh
Poleg snovi, ki jih predstavlja ena skupina atomov,ločimo med spojinami, ki obsegajo več različnih konfiguracij. Takšne snovi so lahko binarne (sestavljene iz dveh različnih delcev), tri-, štirielementne in tako naprej.
dvoelementne snovi
Kemija pripisuje poseben pomen binarnosti vezi v molekulah. Razredi anorganskih spojin so obravnavani tudi z vidika vezi, ki nastane med atomi. Lahko je ionska, kovinska, kovalentna (polarna ali nepolarna) ali mešana. Običajno takšne snovi jasno kažejo osnovne (v prisotnosti kovine), amforterične (dvojne – še posebej značilne za aluminij) ali kisle (če obstaja element z oksidacijskim stanjem +4 in višje) lastnosti.
trijelementni sodelavci
Teme anorganske kemije predvidevajo premislek o tej vrsti združevanja atomov. Spojine, sestavljene iz več kot dveh skupin atomov (najpogosteje se anorganske vrste ukvarjajo s tremi elementi), običajno nastanejo s sodelovanjem komponent, ki se med seboj bistveno razlikujejo po fizikalno-kemijskih parametrih.
Možne vrste vezi so kovalentne, ionske in mešane. Običajno so trielementne snovi po obnašanju podobne binarnim zaradi dejstva, da je ena od sil medatomske interakcije veliko močnejša od druge: šibka se oblikuje sekundarno in ima sposobnost hitrejše disociacije v raztopini.
Razredi anorganske kemije
Veliko večino snovi, ki se preučujejo na anorganskem tečaju, je mogoče obravnavati s preprosto klasifikacijo glede na njihovo sestavo inlastnosti. Torej ločimo hidrokside, kisline, okside in soli. Razmislek o njihovem odnosu je bolje začeti s seznanitvijo s konceptom oksidiranih oblik, v katerih se lahko pojavi skoraj vsaka anorganska snov. Kemija takšnih sodelavcev je obravnavana v poglavjih o oksidih.
oksidi
Oksid je spojina katerega koli kemičnega elementa s kisikom v oksidacijskem stanju, enakem -2 (v peroksidih -1). Do nastanka vezi pride zaradi odboja in vezave elektronov z zmanjšanjem O2 (ko je kisik najbolj elektronegativen element).
Lahko kaže tako kisle, kot amfoterne in bazične lastnosti, odvisno od druge skupine atomov. Če je kovina, v oksidu ne presega oksidacijskega stanja +2, če je nekovina - od +4 in več. V vzorcih z dvojno naravo parametrov je vrednost +3.
Anorganske kisline
Kisle spojine imajo srednjo reakcijo manj kot 7 zaradi vsebnosti vodikovih kationov, ki lahko preidejo v raztopino in jih nato nadomesti kovinski ion. Po razvrstitvi so kompleksne snovi. Večino kislin je mogoče dobiti z razredčenjem ustreznih oksidov z vodo, na primer pri tvorbi žveplove kisline po hidrataciji SO3.
Osnovna anorganska kemija
Lastnosti te vrste spojin so posledica prisotnosti hidroksilnega radikala OH, ki daje reakcijo medija nad 7. Topne baze se imenujejoalkalije, so najmočnejše v tem razredu snovi zaradi popolne disociacije (razpad na ione v tekočini). OH skupino pri tvorbi soli lahko nadomestimo s kislimi ostanki.
Anorganska kemija je dvojna znanost, ki lahko opiše snovi z različnih zornih kotov. V protolitični teoriji se baze obravnavajo kot akceptorji vodikovih kationov. Ta pristop razširja koncept tega razreda snovi in imenuje alkalijo vsako snov, ki lahko sprejme proton.
soli
Ta vrsta spojin je med bazami in kislinami, saj je produkt njihove interakcije. Tako kovinski ion (včasih amonijev, fosfonijev ali hidroksonijev) običajno deluje kot kation, kislinski ostanek pa deluje kot anionska snov. Ko nastane sol, se vodik nadomesti z drugo snovjo.
Odvisno od razmerja med številom reagentov in njihovo jakostjo med seboj je smiselno upoštevati več vrst produktov interakcije:
- bazične soli dobimo, če hidroksilne skupine niso popolnoma substituirane (takšne snovi imajo alkalno reakcijsko okolje);
- kislinske soli nastanejo v nasprotnem primeru - ob pomanjkanju reakcijske baze vodik delno ostane v spojini;
- Najbolj znani in najlažje razumljivi so povprečni (ali normalni) vzorci - so produkt popolne nevtralizacije reagentov s tvorbo vode in snovi s samo kovinskim kationom ali njegovim analogom in kislim ostankom.
Anorganska kemija je znanost, ki vključujerazdelitev vsakega od razredov na fragmente, ki se obravnavajo ob različnih časih: nekateri - prej, drugi - kasneje. Z bolj poglobljeno študijo ločimo še 4 vrste soli:
- Double vsebuje en sam anion v prisotnosti dveh kationov. Običajno se takšne snovi dobijo z združitvijo dveh soli z istim kislinskim ostankom, vendar z različnimi kovinami.
- Mešani tip je nasproten prejšnjemu: njegova osnova je en kation z dvema različnima anionoma.
- Kristalni hidrati - soli, v formuli katerih je voda v kristaliziranem stanju.
- Kompleksi so snovi, v katerih so kation, anion ali oboje predstavljeni v obliki grozdov z tvornim elementom. Takšne soli je mogoče pridobiti predvsem iz elementov podskupine B.
Druge snovi, vključene v delavnico anorganske kemije, ki jih lahko razvrstimo kot soli ali kot ločena poglavja znanja, vključujejo hidride, nitride, karbide in intermetalide (spojine več kovin, ki niso zlitine).
Rezultati
Anorganska kemija je znanost, ki zanima vsakega specialista na tem področju, ne glede na njegove interese. Vključuje prva poglavja, ki se pri tem predmetu učijo v šoli. Tečaj anorganske kemije predvideva sistematizacijo velikih količin informacij v skladu z razumljivo in preprosto klasifikacijo.
