Kurz chémie na školách začína v 8. ročníku štúdiom všeobecných základov vedy: sú opísané možné typy väzieb medzi atómami, typy kryštálových mriežok a najbežnejšie reakčné mechanizmy. Toto sa stáva základom pre štúdium dôležitej, ale špecifickejšej sekcie - anorganickej látky.
Čo je to
Anorganická chémia je veda, ktorá zvažuje princípy štruktúry, základných vlastností a reaktivity všetkých prvkov periodickej tabuľky. Dôležitú úlohu v anorganických látkach zohráva periodický zákon, ktorý zjednodušuje systematickú klasifikáciu látok zmenou ich hmotnosti, počtu a typu.
Kurz zahŕňa aj zlúčeniny vznikajúce pri interakcii prvkov tabuľky (jedinou výnimkou je oblasť uhľovodíkov, o ktorej sa uvažuje v kapitolách organických látok). Úlohy z anorganickej chémie vám umožnia vypracovať teoretické poznatky získané v praxi.
Veda v históriiaspekt
Názov „anorganický“vznikol v súlade s myšlienkou, že zahŕňa časť chemických poznatkov, ktoré nesúvisia s činnosťou biologických organizmov.
Postupom času sa ukázalo, že väčšina organického sveta dokáže produkovať „neživé“zlúčeniny a uhľovodíky akéhokoľvek typu sa syntetizujú v laboratóriu. Takže z kyanátu amónneho, čo je soľ v chémii prvkov, nemecký vedec Wehler dokázal syntetizovať močovinu.
Aby sa predišlo zámene s nomenklatúrou a klasifikáciou typov výskumu v oboch vedách, program školských a univerzitných kurzov v nadväznosti na všeobecnú chémiu zahŕňa štúdium anorganickej látky ako základnej disciplíny. Vedecký svet zachováva podobnú postupnosť.
Triedy anorganických látok
Chémia poskytuje takú prezentáciu materiálu, v ktorej sa v úvodných kapitolách anorganických látok uvažuje o periodickom zákone prvkov. Ide o klasifikáciu špeciálneho typu, ktorá vychádza z predpokladu, že atómové náboje jadier ovplyvňujú vlastnosti látok a tieto parametre sa cyklicky menia. Pôvodne bola tabuľka postavená ako odraz nárastu atómových hmotností prvkov, ale čoskoro bola táto postupnosť zamietnutá pre jej nekonzistentnosť v aspekte, v ktorom anorganické látky vyžadujú zváženie tejto otázky.
Chémia okrem periodickej tabuľky naznačuje prítomnosť asi stovky obrázkov, zhlukov a diagramov, ktoré odrážajú periodicitu vlastností.
V súčasnosti je to konsolidovaná verzia zvažovaniapojmy ako triedy anorganickej chémie. Stĺpce tabuľky označujú prvky v závislosti od fyzikálnych a chemických vlastností, v riadkoch - obdobné obdobia.
Jednoduché látky v anorganických látkach
Znamienko v periodickej tabuľke a jednoduchá látka vo voľnom stave sú najčastejšie rozdielne veci. V prvom prípade sa odráža iba špecifický typ atómov, v druhom - typ spojenia častíc a ich vzájomné ovplyvňovanie v stabilných formách.
Chemická väzba v jednoduchých látkach určuje ich rozdelenie do rodín. Možno teda rozlíšiť dva široké typy skupín atómov - kovy a nekovy. Prvá rodina obsahuje 96 prvkov zo 118 študovaných.
Metals
Typ kovu znamená prítomnosť rovnomenného spojenia medzi časticami. Interakcia je založená na socializácii elektrónov mriežky, ktorá sa vyznačuje nesmerovosťou a nenasýtenosťou. To je dôvod, prečo kovy vedú teplo a dobre sa nabíjajú, majú kovový lesk, kujnosť a ťažnosť.
Obvykle sú kovy v periodickej tabuľke vľavo, keď je nakreslená priamka od bóru k astatínu. Prvky v blízkosti tejto čiary majú najčastejšie hraničný charakter a vykazujú dualitu vlastností (napríklad germánium).
Kovy tvoria väčšinou zásadité zlúčeniny. Oxidačné stavy takýchto látok zvyčajne nepresahujú dva. V skupine sa metalicita zvyšuje, zatiaľ čo v období klesá. Napríklad rádioaktívne francium vykazuje zásaditejšie vlastnosti ako sodík a vV skupine halogénov má jód dokonca kovový lesk.
Inak je situácia v období - inertné plyny dopĺňajú podúrovne, pred ktorými sú látky s opačnými vlastnosťami. V horizontálnom priestore periodickej tabuľky sa prejavovaná reaktivita prvkov mení od zásaditých cez amfotérne až po kyslé. Kovy sú dobré redukčné činidlá (prijímajú elektróny, keď sa vytvárajú väzby).
Nekovy
Tento typ atómov je zahrnutý v hlavných triedach anorganickej chémie. Nekovy zaberajú pravú stranu periodickej tabuľky a vykazujú typicky kyslé vlastnosti. Najčastejšie sa tieto prvky vyskytujú vo forme zlúčenín medzi sebou (napríklad boritany, sírany, voda). Vo voľnom molekulárnom stave je známa existencia síry, kyslíka a dusíka. Existuje tiež niekoľko dvojatómových nekovových plynov – okrem dvoch vyššie uvedených, medzi ne patrí vodík, fluór, bróm, chlór a jód.
Toto sú najbežnejšie látky na Zemi – obzvlášť bežné sú kremík, vodík, kyslík a uhlík. Jód, selén a arzén sú veľmi zriedkavé (sem patria aj rádioaktívne a nestabilné konfigurácie, ktoré sa nachádzajú v posledných obdobiach tabuľky).
V zlúčeninách sa nekovy správajú prevažne ako kyseliny. Sú to silné oxidačné činidlá vďaka schopnosti pripojiť ďalší počet elektrónov na dokončenie úrovne.
Komplexné látky v anorganických látkach
Okrem látok, ktoré sú reprezentované jednou skupinou atómov,rozlišuje sa medzi zlúčeninami obsahujúcimi niekoľko rôznych konfigurácií. Takéto látky môžu byť binárne (pozostávajúce z dvoch rôznych častíc), troj-, štvorprvkové atď.
Dvojprvkové látky
Chémia pripisuje mimoriadny význam binárnosti väzieb v molekulách. Triedy anorganických zlúčenín sú tiež posudzované z hľadiska väzby vytvorenej medzi atómami. Môže byť iónový, kovový, kovalentný (polárny alebo nepolárny) alebo zmiešaný. Typicky takéto látky jasne vykazujú zásadité (v prítomnosti kovu), amforterické (dvojité – charakteristické najmä pre hliník) alebo kyslé (ak existuje prvok s oxidačným stavom +4 a vyšším) vlastnosti.
Trojprvkoví partneri
Témy anorganickej chémie umožňujú uvažovať o tomto type amalgamácie atómov. Zlúčeniny pozostávajúce z viac ako dvoch skupín atómov (najčastejšie sa anorganické zaoberajú trojprvkovými druhmi) vznikajú zvyčajne za účasti zložiek, ktoré sa navzájom výrazne líšia vo fyzikálno-chemických parametroch.
Možné typy väzieb sú kovalentné, iónové a zmiešané. Zvyčajne sa trojprvkové látky správajú podobne ako binárne, pretože jedna zo síl medziatómovej interakcie je oveľa silnejšia ako druhá: slabá sa tvorí sekundárne a má schopnosť rýchlejšie sa v roztoku oddeliť.
Triedy anorganickej chémie
Veľkú väčšinu látok študovaných v anorganickom kurze možno považovať za jednoduchú klasifikáciu v závislosti od ich zloženia avlastnosti. Rozlišujú sa teda hydroxidy, kyseliny, oxidy a soli. Úvahu o ich vzťahu je lepšie začať oboznámením sa s pojmom oxidované formy, v ktorých sa môže objaviť takmer každá anorganická látka. Chémia takýchto pridružených látok je diskutovaná v kapitolách o oxidoch.
Oxidy
Oxid je zlúčenina akéhokoľvek chemického prvku s kyslíkom v oxidačnom stave rovnajúcom sa -2 (v peroxidoch -1). K tvorbe väzby dochádza v dôsledku spätného rázu a pripojenia elektrónov s redukciou O2 (keď je kyslík najviac elektronegatívnym prvkom).
Môže vykazovať kyslé, amfotérne a zásadité vlastnosti v závislosti od druhej skupiny atómov. Ak je to kov, v oxide nepresahuje oxidačný stav +2, ak je to nekov - od +4 a vyššie. Vo vzorkách s duálnym charakterom parametrov je hodnota +3.
Kyseliny v anorganických látkach
Kyslé zlúčeniny majú strednú reakciu menšiu ako 7 kvôli obsahu vodíkových katiónov, ktoré môžu prejsť do roztoku a následne byť nahradené kovovým iónom. Podľa klasifikácie sú to zložité látky. Väčšinu kyselín možno získať zriedením zodpovedajúcich oxidov vodou, napríklad pri tvorbe kyseliny sírovej po hydratácii SO3.
Základná anorganická chémia
Vlastnosti tohto typu zlúčenín sú spôsobené prítomnosťou hydroxylového radikálu OH, ktorý dáva reakciu média nad 7. Rozpustné zásady tzv.alkálie, sú v tejto triede látok najsilnejšie vďaka úplnej disociácii (rozpad na ióny v kvapaline). OH skupina pri tvorbe solí môže byť nahradená kyslými zvyškami.
Anorganická chémia je duálna veda, ktorá dokáže opísať látky z rôznych perspektív. V protolytickej teórii sa zásady považujú za akceptory vodíkových katiónov. Tento prístup rozširuje koncepciu tejto triedy látok a nazýva alkáliou akúkoľvek látku, ktorá môže prijať protón.
Soli
Tento typ zlúčenín je medzi zásadami a kyselinami, pretože je produktom ich vzájomného pôsobenia. Kovový ión (niekedy amónny, fosfóniový alebo hydroxóniový) teda zvyčajne pôsobí ako katión a zvyšok kyseliny pôsobí ako aniónová látka. Keď sa vytvorí soľ, vodík sa nahradí inou látkou.
V závislosti od pomeru počtu činidiel a ich sily vo vzťahu k sebe je racionálne zvážiť niekoľko typov produktov interakcie:
- zásadité soli sa získajú, ak hydroxylové skupiny nie sú úplne substituované (takéto látky majú alkalické reakčné prostredie);
- soli kyselín vznikajú v opačnom prípade - pri nedostatku reagujúcej zásady vodík čiastočne zostáva v zlúčenine;
- Najznámejšie a najľahšie pochopiteľné sú priemerné (alebo normálne) vzorky - sú produktom úplnej neutralizácie činidiel za vzniku vody a látky iba s katiónom kovu alebo jeho analógom a zvyškom kyseliny.
Anorganická chémia je veda, ktorá zahŕňarozdelenie každej z tried na fragmenty, ktoré sa zvažujú v rôznych časoch: niektoré - skôr, iné - neskôr. Pri hlbšej štúdii sa rozlišujú 4 ďalšie typy solí:
- Double obsahuje jeden anión v prítomnosti dvoch katiónov. Zvyčajne sa takéto látky získavajú zlúčením dvoch solí s rovnakým zvyškom kyseliny, ale s rôznymi kovmi.
- Zmiešaný typ je opakom predchádzajúceho: jeho základom je jeden katión s dvoma rôznymi aniónmi.
- Kryštáľové hydráty - soli, vo vzorci ktorých je voda v kryštalickom stave.
- Komplexy sú látky, v ktorých sú katión, anión alebo oboje prítomné vo forme zhlukov s tvoriacim prvkom. Takéto soli možno získať hlavne z prvkov podskupiny B.
Ďalšie látky zahrnuté v seminári o anorganickej chémii, ktoré možno klasifikovať ako soli alebo ako samostatné kapitoly vedomostí, zahŕňajú hydridy, nitridy, karbidy a intermetalidy (zlúčeniny niekoľkých kovov, ktoré nie sú zliatinou).
Results
Anorganická chémia je veda, ktorá zaujíma každého odborníka v tejto oblasti bez ohľadu na jeho záujmy. Obsahuje prvé kapitoly študované v škole z tohto predmetu. Kurz anorganickej chémie umožňuje systematizáciu veľkého množstva informácií v súlade so zrozumiteľnou a jednoduchou klasifikáciou.
