Неорганична химия. Обща и неорганична химия

Неорганичната химия е част от общата химия. Проучва свойствата и поведението на неорганичните съединения - тяхната структура и способност да реагират с други вещества. В тази посока се разглеждат всички вещества, с изключение на тези, които са изградени от въглеродни вериги (последните са обект на изследване на органичната химия).

описание

Химията е сложна наука. Неговото разделение в категории е чисто условно. Например, неорганичната и органичната химия се свързва със съединения, наречени биоорганични. Те включват хемоглобин, хлорофил, витамин В.₁₂ и много ензими.

Много често, когато се изучават вещества или процеси, трябва да се вземат под внимание различни взаимоотношения с други науки. Общата и неорганичната химия обхваща прости и сложни вещества, броят на които достига до 400 000. Проучването на техните свойства често включва широк набор от физикохимични методи, тъй като те могат да комбинират характеристиките, характерни за науката като физиката. Качеството на веществата се влияе от проводимостта, магнитната и оптичната активност, ефекта на катализаторите и други "физични" фактори.

Като правило неорганичните съединения се класифицират според тяхната функция:

• киселина;
• основания;
• оксиди;
• сол.

Оксидите често се разделят на метали (основни оксиди или основни анхидриди) и неметални оксиди (киселинни окиси или киселинни анхидриди).

поколение

Историята на неорганичната химия е разделена на няколко периода. В началния етап знанията се натрупват чрез случайни наблюдения. От древни времена се правят опити за преобразуване на неблагородни метали в благородни метали. Алхимическата идея се разпространява от Аристотел чрез доктрината си за конвертируемостта на елементите.

През първата половина на петнадесети век, епидемиите бушуваха. Особено населението страда от едра шарка и чума. Ескулапус вярва, че болестите са причинени от определени вещества и че те трябва да бъдат контролирани с помощта на други вещества. Това доведе до началото на така наречения медикохимичен период. По това време химията стана независима наука.

Създаването на нова наука

По време на Ренесанса, химията от чисто практичната област на научните изследвания станала "обрасла" с теоретични понятия. Учените са се опитали да обяснят дълбоките процеси, протичащи с веществата. През 1661 г. Робърт Бойл въвежда концепцията за "химически елемент". През 1675 г. Никълъс Леммер разделя химическите елементи на минералите от растения и животни, като по този начин причинява изучаването на химията на неорганичните съединения, отделно от органичните.

По-късно химиците се опитват да обяснят феномена на изгаряне. Германският учен Джордж Щах създава теорията за флогистони, според която запалимо тяло отхвърля негравитационната частица на флогистон. През 1756 г. Михаил Ломоносов експериментално доказва, че изгарянето на някои метали е свързано с частици въздух (кислород). Антоан Лавоазие също опровергава теорията за флогистоните, превръщайки се в предшественик на съвременната теория на изгарянето. Той също така въведе концепцията за "комбинацията от химически елементи".

развитие

Следващият период започва с работи Джон Далтън и се опитва да обясни химическите закони чрез взаимодействието на веществата на атомно (микроскопично) ниво. Първият химически конгрес в Карлсруе през 1860 г. дава определения на понятията атом, валентност, еквивалент и молекула. Благодарение на откриването на периодичния закон и създаването на периодична система Дмитрий Менделеев доказа, че атомната молекулярна теория е свързана не само с химическите закони, но и с физическите свойства на елементите.

Следваща стъпка в развитието на неорганична химия, свързани с откриване на радиоактивното разпадане на 1876 година и изясняване на атомната структура през 1913. Проучването на Албрехт Кесел и Хилберт Луис през 1916 г. решава проблема за естеството на химическите връзки. Въз основа на теорията на хетерогенна равновесие Willard Gibbs и Henrik Roszeba Nicholas Kurnakov през 1913 той създава един от основните методи на съвременната неорганична химия - физически и химически анализ.

Основи на неорганичната химия

Неорганичните съединения в природата се срещат под формата на минерали. Почвата може да съдържа железен сулфид, като пирит, или калциев сулфат под формата на гипс. Неорганичните съединения също се срещат като биомолекули. Те се синтезират за използване като катализатори или реагенти. Първото важно изкуствено неорганично съединение е амониевият нитрат, използван за оплождането на почвата.

соли

Много неорганични съединения са йонни съединения, състоящи се от катиони и аниони. Това са така наречените соли, които са обект на изследвания в неорганичната химия. Примери за йонни съединения са:

• Магнезиев хлорид (MgCl2₂), който включва катиони Mg²⁺ и С1 аниони^-.
• Натриев оксид (Na₂O), който се състои от катиони Na⁺ и аниони О^2-.

Във всяка сол пропорциите на йоните са такива, че електрическите заряди са в равновесие, т.е., съединението като цяло е електрически неутрално. Йоните се описват от степента на окисляване и лекота на образуване, които са резултат от йонизационния потенциал (катиони) или електронните афинитети (аниони) на елементите, от които те се образуват.

Неорганичните соли включват оксиди, карбонати, сулфати и халогениди. Много съединения се характеризират с висока точка на топене. Неорганичните соли са обикновено твърди кристални образувания. Друга важна характеристика е тяхната разтворимост във вода и лекота на кристализация. Някои соли (например NaCl) са силно разтворими във вода, докато други (например SiO2) са почти неразтворими.

Метали и сплави

Металите като желязо, мед, бронз, мед, алуминий са група от химически елементи в долната лява част на периодичната таблица. Тази група включва 96 елемента, които се характеризират с висока топлопроводимост и електрическа проводимост. Те се използват широко в металургията. Металите могат условно да се разделят на черни и цветни, тежки и леки. Между другото, най-използваният елемент е желязото, той заема 95% от световното производство сред всички видове метали.

Сплавите са сложни вещества, получени чрез топене и смесване на два или повече метала в течно състояние. Те се състоят от база (доминиращи елементи в пропорционално съотношение: желязо, мед, алуминий и др.) С малки добавки на сплави и модифициращи компоненти.

Човечеството използва около 5000 типа сплави. Те са основните материали в строителството и промишлеността. Между другото, има и сплави между метали и неметали.

класификация

В таблицата на неорганичната химия металите са разделени на няколко групи:

• 6 елемента са в алкалната група (литий, калий, рубидий, натрий, франция, цезий);
• 4 - в алкалоземната пръст (радий, барий, стронций, калий);
• 40 - в прехода (титан, злато, волфрам, мед, манган, скандий, желязо и др.);
• 15 - лантаниди (лантан, церий, ербий и др.);
• 15 - актиниди (уран, актиний, торий, фермиони и др.);
• 7 - полуметали (арсен, бор, антимон, германий и др.);
• 7 - леки метали (алуминий, калай, бисмут, олово и др.).

Неметали

Неметите могат да бъдат както химически елементи, така и химични съединения. В свободно състояние те образуват прости вещества с неметални свойства. В неорганичната химия има 22 елемента. Това са водород, бор, въглерод, азот, кислород, флуор, силиций, фосфор, сяра, хлор, арсен, селен и др.

Най-типичните неметали са халогени. В реакция с металите, те образуват съединения, чиято връзка е предимно йонна, например KCI или CaO. Когато взаимодействат помежду си, неметалите могат да образуват ковалентно свързани съединения (Cl3N, ClF, CS2 и т.н.).

Основи и киселини

Основите са комплексни вещества, най-важните от които са водоразтворими хидроксиди. Когато се разтвори, те се дисоциират с метални катиони и хидроксидни аниони и тяхното рН е по-голямо от 7. основа може да се счита като химически противоположни киселини, защото водата-разложим киселина увеличаване на концентрацията на водородните йони (H3O +), докато долната част се намалява.

Киселините са вещества, които участват в химични реакции с бази, като отнемат електрони от тях. Повечето киселини от практическо значение са водоразтворими. Когато се разтварят, те се разпадат от водородните катиони (Н.⁺) и киселинни аниони и тяхното рН е по-малко от 7.